Mô tả cơ sở nuôi trồng thủy sản thử nghiệm Penaeus vannamei trong nhà kính ở vĩ độ ôn đới (Bắc Hy Lạp)

 @/ Mô tả cơ sở nuôi trồng thủy sản thử nghiệm Penaeus vannamei trong nhà kính ở vĩ độ ôn đới (Bắc Hy Lạp)

 - Là một cơ sở thử nghiệm, chúng tôi đã phát triển và kiểm tra tính khả thi của nguyên mẫu biofloc P. vannamei ở Bắc Hy Lạp. Mặt ngoài của nhà kính được làm bằng các tấm kính và 15% mặt thẳng đứng là polycarbonate dày 6 mm. Để đạt được khả năng cách nhiệt tốt hơn, hai màng nhà kính bằng nhựa có độ thấm 80% và 100% được đặt phía trên các vật liệu nói trên ( Hình 1 ) khi nhiệt độ bên ngoài thấp hơn 18°C. Hai bể được làm từ các tấm mạ kẽm mô-đun (40 × 125 cm và dày 2 mm)  bằng cách gắn chúng lại với nhau để tạo thành hình dạng mong muốn . Màng polypropylene được đặt bên trong khung của các tấm tôn mạ kẽm, tạo thành tổng diện tích 16 m2, có khả năng chứa 15.000 L nước cho mỗi bể. các thùng chứa được cách nhiệt bằng nỉ đặc biệt có chiều rộng 2–3 mm cùng với màng polystyrene ép đùn (chiều rộng 30 mm) và màng polypropylen (PP) (chiều rộng 1 mm). Bên trong nhà kính, một buồng vi khí hậu thứ hai được xây dựng xung quanh mỗi bể . Bộ lọc được đặt bên trong buồng vi khí hậu để tiết kiệm năng lượng hơn. Lề của buồng cách ba phía của bể 1 m và từ phía đặt bộ lọc, khoảng cách là 4 m. Buồng vi khí hậu ngắn (cao 3 m), tạo ra một lượng không khí nhỏ phía trên bể, do đó duy trì bầu không khí tương đối bão hòa, ngăn chặn sự bốc hơi thêm và sau đó làm mát nhanh chóng nước trong bể. Khung kim loại của buồng được bao phủ bởi màng nhà kính bằng nhựa, trong khi mái nhà có hai lớp màng nhà kính bằng nhựa

.- Bên trong nhà kính còn có các bể tối chứa đầy nước được sưởi ấm bằng ánh sáng mặt trời vào ban ngày . Năng lượng này được tái phát ra bên trong nhà kính vào ban đêm, hỗ trợ nhu cầu sưởi ấm không gian nhà kính. Mỗi bể chứa bộ trao đổi nhiệt phù hợp với nước biển. Máy bơm sưởi ấm bằng điện và đầu đốt propan được sử dụng để sưởi ấm thêm bất cứ khi nào cần thiết. Hệ thống sưởi ấm chủ yếu dựa vào propan. Vào mùa hè, do không có hệ thống che nắng nên phun nước được sử dụng để làm mát các khoang vi khí hậu. Phương pháp điều khiển làm mát chính bao gồm các cửa sổ nghiêng trên mái nhà , được mở từ xa thông qua hệ thống điều khiển từ xa khi nhiệt độ nhà kính đạt gần 42°C. Nếu nhiệt độ bên trong vượt quá 45 °C khi cửa mở, cửa sổ mở và sử dụng tấm ướt thì hệ thống phun sương đã được kích hoạt. Hệ thống tấm ướt được sử dụng theo hai cách, thông qua giảm chấn đơn giản hoặc giảm chấn kết hợp với việc sử dụng quạt nhà kính.

Quá trình oxy hóa nước đạt được nhờ một mạch không khí được cung cấp bởi các máy thổi kênh bên có bộ lọc không khí kết thúc tại các thang máy không khí gắn vào bể. Sau khi đổ đầy bể, Nitrosomonas, Nitrobacter, biofloc khởi động và vi khuẩn probiotic chọn lọc đã được đưa vào hệ thống và hệ thống bắt đầu quá trình chuyển đổi từ nước sạch sang biofloc sau 4 tuần .

• Nhiệt độ trong thời gian này là 30,2 ± 1,17 °C. Ba bộ lọc đã được sử dụng trong hệ thống: một bể lắng, một bộ lọc protein 500 L hoạt động bằng hiệu ứng venturi và một lò phản ứng khử nitrat 1000 L. Ngoài ra, một lò phản ứng khử nitrat chứa 250 L vật liệu lọc polypropylen (PP) và ống hút đã được sử dụng. đã thử không thành công. Vi khuẩn kỵ khí bên trong bể khử nitrat có tốc độ đồng hóa rất chậm, trong khi cần có thời gian đáng kể để quá trình trưởng thành của bộ lọc. Lò phản ứng khử nitrat 1000 L có thể thực hiện phân hủy khoảng 40 ppm nitrat sau 2 giờ lưu giữ trong nước chứa 350 ppm NO 3 − . Hậu ấu trùng P. vannamei (PL12) được thả vào hai bể trong tuần thứ năm. Các con vật được cho ăn 4–6 lần mỗi ngày với 6% trọng lượng cơ thể ban đầu và sau đó là 4% bằng thức ăn thương mại (SKRETTING PL#4).
• Thời gian nuôi là 112 ngày và bắt đầu vào ngày 5 tháng 5 năm 2023. Trong suốt thời gian này, nhiệt độ nước nằm trong khoảng 29,4–32,3 °C. Các thông số hóa lý bao gồm nhiệt độ, nồng độ oxy, pH, độ mặn, tổng nitơ amoni (TAN), nồng độ ion nitrit và nitrat được theo dõi liên tục. Hệ thống giám sát và điều khiển từ xa các yếu tố phi sinh học được thiết lập bằng thiết bị theo dõi cùng với hệ thống tự động hóa chính dựa trên thiết bị PLC ghi lại nồng độ oxy, pH và nhiệt độ. Mật và đường thỉnh thoảng được thêm vào hệ thống để duy trì tỷ lệ C:N lớn hơn 15:1 nhằm duy trì điều kiện dị dưỡng. Việc nuôi P. vannamei được thực hiện mà không cần thay nước. Nước được bơm từ Nea Michaniona (Vịnh Thermaikos) và nước ngọt được bổ sung để đạt độ mặn 29 ppt. Nước ngọt chỉ được thêm vào để thay thế tổn thất bay hơi và loại bỏ bùn. Độ mặn của nước nuôi trồng thủy sản nằm trong khoảng từ 29 đến 31 ppt và độ pH ổn định ở mức 8 với những biến động nhỏ.
• Nồng độ chất rắn lơ lửng trung bình là 17 mL/L được đo bằng phương pháp hình nón Imhoff. Nồng độ oxy hòa tan liên tục trên 5 ppm. Về các hợp chất nitơ, tổng nitơ amoniac (TAN) biểu hiện tăng đột biến, đôi khi đạt 2–3 mg/L, nhưng trong mọi trường hợp, mức độ này giảm nhanh chóng khi bổ sung trực tiếp nguồn carbon vào bể theo Avnimelech [ 102 ] . Nồng độ nitrit lúc đầu đạt 5 mg/L, sau đó luôn thấp hơn 2 mg/L. Tỷ lệ tử vong lên tới 32% và chủ yếu được chứng minh sau khi tăng đột biến amoniac hoặc nitrit và do sự cố trong hệ thống sục khí kéo dài 7 giờ, cũng trong những ngày đầu tiên. Nồng độ nitrat đạt 350 mg/L, cao nhưng không thể gây tử vong nghiêm trọng cho loài này, mặc dù nó chắc chắn có thể ảnh hưởng đến tăng trọng [ 103 ] và do đó ảnh hưởng đến năng suất của hệ thống.
• Khoảng 1800 mẫu postlarvae P. vannamei 12 ngày tuổi (PL12) được thả vào hai bể vào ngày 5 tháng 5 năm 2023. Mật độ ban đầu trong các bể là 120 PL/m 3 hoặc 112,5 PL/m 2 . Bất chấp các vấn đề về sục khí và dao động nhiệt độ thường xuyên vượt quá 30°C, cũng như biofloc trưởng thành một phần vào đầu thời kỳ nuôi, tôm vẫn đạt trọng lượng 23,5 g  so với 8,5 mg ban đầu trong vòng 112 ngày. . Tốc độ tăng cân riêng trung bình là 7,07% ± 0,58/ngày và theo đó, mức tăng cân là 1,47 ± 0,21 g/tuần. Xét tỷ lệ chết 32%, năng suất sau 112 ngày (25 tháng 8 năm 2023) là 1,8 Kg/m 2 hoặc 1,92 Kg/m 3 . Những kết quả này có thể so sánh với tốc độ tăng trưởng khác được báo cáo cho loài này. ---Ví dụ, Wyban và cộng sự. [ 104 ] báo cáo SGR trọng lượng và tăng trọng lần lượt là 5,14%/ngày và 1,45 g/tuần trong điều kiện ao mô phỏng ở 30°C đối với P. vannamei khi cung cấp thức ăn tự do cho tôm.

@ Ponce-Palafox và cộng sự. [ 105 ] phát hiện ra rằng các cá thể PL18 được thả ở mật độ 500 con/m3 với thức ăn tự do ở 30°C có SGR trọng lượng khoảng 7,4% mỗi ngày ở độ mặn 30–35‰. So sánh kết quả của chúng tôi với các hệ thống biofloc, Lara et al. [ 106 ], làm việc trên tôm 1,14 g với mật độ 400 con/m3 và độ mặn 30,85‰ trong 21 ngày, báo cáo trọng lượng tăng SGR là 6,53%/ngày và tăng trọng 1,04 g/tuần. Kumar và cộng sự. [ 107 ] đã ghi nhận năng suất 1,78 kg/m 2 trong hệ thống biofloc được thiết lập trong ao đất lót lót khi thả 60 con tôm thẻ PL15 P. vannamei trên mỗi m 2 và ở chế độ cho ăn 3–5% sau 120 ngày. Lara et al . [ 108 ]. Các nhà nghiên cứu này đã quan sát sự tăng trưởng của tôm cỡ trung bình có trọng lượng 4,3 g (trọng lượng ban đầu) trong 33 ngày ở 29,5°C với mật độ 140 con/m2 và tăng trọng 1,73 g/tuần. Hệ thống này có nồng độ NO 2− cao hơn ( 9 mg/L), nhưng nồng độ TAN (1 mg/L) và nồng độ NO 3− ( 15 mg/L) đều thấp hơn so với hệ thống của chúng tôi. Baloi và cộng sự. [ 109 ], khi làm việc trên 3,3 g cá thể trong hệ thống biofloc không thay nước và mật độ thả 300 con tôm/m 3 trong 40 ngày, nhận thấy tăng trọng 1,2 g mỗi tuần và năng suất 2,7 Kg/m 2 

• Cần nhấn mạnh rằng nuôi P. vannamei siêu thâm canh trong biofloc có thể mang lại sản lượng từ 4,09 đến 10 Kg/m 2 [ 62 , 66 , 110 ]. Việc đạt được sản lượng này chủ yếu phụ thuộc rất nhiều vào nguồn lực công nghệ cao. Năng lượng tiêu thụ sau 112 ngày canh tác ở 2 bể tính toán là 7099,2 Kwh cho máy bơm không khí và máy bơm nước. Máy bơm nước tiêu thụ 66% năng lượng này. Hệ thống bơm và sục khí hiệu quả hơn có thể được sử dụng trong hệ thống của chúng tôi khi xem xét
• mức tiêu thụ năng lượng cho sục khí (hai thiết bị sục khí bánh guồng và hệ thống sục khí bong bóng) trong ao hình tròn lớn hơn nhiều (đường kính 30 m) thả 150 tôm thẻ P. vannamei PL20/m 2 được tính là 3834 kwh trong 90 ngày [ 111 ]. Tổng cộng, cần 896 Kwh để sưởi ấm hệ thống bằng propan trong 112 ngày từ ngày 5 tháng 5 đến ngày 25 tháng 8. Các thí nghiệm của chúng tôi diễn ra cho đến ngày 17 tháng 11 và từ ngày 26 tháng 8 đến ngày 17 tháng 11, lò đốt propan chỉ hoạt động 20 phút mỗi ngày để đạt được nhiệt độ 29–30 °C bên trong bể nước mà không cần sử dụng màng bên ngoài để cách nhiệt nhà kính. Điều này có nghĩa là trong 84 ngày nữa, đầu đốt propan 25,6 kWh tiêu thụ 716,8 kWh để sưởi ấm và tổng thể, cần 1612,8 kWh năng lượng để sưởi ấm bằng propan trong 6,5 tháng cho hai bể. Về tổng chi phí năng lượng của thí nghiệm kéo dài 112 ngày đã hoàn thành, bao gồm cả điện ở cả hai bể, tổng mức tiêu thụ năng lượng ước tính là 7995,2 kwh. Do đó, lượng khí thải CO 2 eq là khoảng 2442,1 Kg (lượng khí thải trung bình ở Hy Lạp trên mỗi kWh là khoảng 0,344 Kg vào năm 2022 theo statista.com) đối với điện và 187 Kg để sưởi ấm, với tổng cộng là 2629,1 Kg CO 2 eq. Hơn nữa, trong 6,5 tháng, ước tính việc đốt nóng bằng propan đã tạo ra khoảng 336,5 Kg CO 2 eq cho mỗi bể. Mức tiêu hao năng lượng và tác động môi trường quan sát được trong hệ thống của chúng tôi là rất cao, vì ở các trang trại nuôi tôm ở Ecuador, Ấn Độ, Indonesia, Thái Lan và Việt Nam, nhu cầu năng lượng trung bình để sản xuất 1 tấn P. vannamei được cho là nằm trong khoảng từ 15.555 đến 27.444 kWh [ 112 ], và việc sản xuất một tấn tôm có trọng lượng sống tạo ra 4657,2 kg CO 2 eq trong hệ thống BFT [ 9 ]. Điều này chủ yếu là do thiết kế không phù hợp của hệ thống bơm và sục khí nước hoặc các bể chứa tương đối nhỏ chứ không phải do quy trình gia nhiệt. Buồng vi khí hậu đã tiết kiệm được một lượng năng lượng đáng kể. Ngoài ra, có tính đến lượng điện ước tính là 1612,8 kWh mà hệ thống sưởi ấm (dựa trên propan) yêu cầu trong 6,5 tháng, việc sưởi ấm có thể sẽ không phải là vấn đề ở các trang trại BFT thương mại bên trong nhà kính ở các vùng ôn đới khi áp dụng các đổi mới về tiết kiệm năng lượng. Các hệ thống nuôi trồng thủy sản thâm canh và siêu thâm canh có thể mang lại nhiều lợi nhuận và bền vững hơn khi sử dụng các giải pháp thay thế năng lượng sạch thay vì các nguồn nhiên liệu hóa thạch thông thường và sử dụng các dịch vụ hệ sinh thái như nước địa nhiệt hoặc nước mát dưới lòng đất [ 113 ]. Sử dụng hệ thống quang điện mặt trời cũng có thể làm giảm tác động tiêu cực đến môi trường bằng cách loại bỏ lượng khí thải carbon dioxide, sulfur dioxide và nitơ oxit và do đó cho phép nuôi tôm bền vững hơn