Tổ chức nghiên cứu quốc tế WorldFish Center gần đây ước tính rằng đến năm 2030 dân số thế giới sẽ cần 232 triệu tấn (MMT) hải sản, khoảng 62 MMT nằm ngoài dự kiến sản xuất. Riêng nuôi trồng thủy sản có thể cung cấp cho sản xuất thủy sản bổ sung này, trong đó đến năm 2050 sẽ đóng góp khoảng hơn 80 triệu tấn.
Nhưng sản lượng nuôi trồng thủy sản tăng sẽ đòi hỏi nhiều tài nguyên. Sự suy giảm nguồn nước chất lượng, hạn hán, tăng chi phí hoạt động và rất nhiều yếu tố khác ngăn chặn sự mở rộng của ngành công nghiệp nuôi trồng thủy sản?
Thêm vào đó, các chi phí cao của đất ven biển để nuôi cấy sinh vật biển, các loại nguyên liệu như bột cá, xử lý bùn thải sản xuất, và sự thiếu hiểu biết về nguyên tắc thực sự của “nuôi trong nước,” tạo ra những trở ngại để nuôi trồng thủy sản thương mại thành công.
Một trong những thách thức lớn nhất trong việc gia tăng sản xuất nuôi trồng thủy sản toàn cầu là những hạn chế nghiêm ngặt về xả nước thải từ các trang trại nuôi. Nước thải từ các trang trại vào nguồn nước địa phương có thể dẫn đến nồng độ oxy thấp, tăng trầm tích và chất dinh dưỡng, có khả năng làm tổn hại đến động vật cũng như thực vật địa phương.
Khoảng 89 phần trăm tất cả sản lượng nuôi trồng thủy sản đến từ khu vực châu Á-Thái Bình Dương với sự phát triển ít ở tiểu vùng Sahara châu Phi. Tuy nhiên, có một tiềm năng to lớn để phát triển cá rô phi ở nhiều vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới, và cá rô phi nuôi trong hệ thống biofloc mang lại một số triển vọng và lợi thế.
Những thách thức
Để khắc phục những khó khăn này, cần tăng sinh khối cá trên một đơn vị diện tích và giảm bớt sự phụ thuộc vào nguyên liệu đắt tiền như bột cá, trong lúc giảm hoặc ngăn chặn việc xả nước thải. Nghe có vẻ khó khăn, phải không? Có lẽ không, chúng ta nên nhìn sâu hơn vào vấn đề trước khi thảo luận về một giải pháp.
Khi cho cá ăn thức ăn với hàm lượng protein cao, khoảng 70 phần trăm nitơ trong protein bị thải vào môi trường nước nuôi xung quanh. Nếu không có sự can thiệp, các hợp chất nitơ làm tăng nồng độ độc hại dẫn đến giảm tăng trưởng và cuối cùng tử vong. Phương pháp truyền thống để làm giảm nồng độ nitơ độc hại trong môi trường nước nuôi là pha loãng thường xuyên hay trao đổi nước, đưa nước thải vào các nguồn nước xung quanh.
Nâng cao hình ảnh hiển vi cho thấy các tế bào tảo thuộc biofloc.
Bằng cách nuôi cấy các loài động vật ăn ít vào chuỗi thức ăn như cá rô phi, chi phí thức ăn có thể được giữ ở mức tối thiểu. Nhiều loài cá rô phi thường tiêu thụ xác thực vật và động vật hay “mảnh vụn” phân hủy, tảo và thậm chí khối vi khuẩn. Bằng cách kết hợp nitơ thải ra vào một hình thức sử dụng, tiêu thụ bởi các loài nuôi, hai vấn đề được giải quyết cùng một lúc: giảm đầu vào protein và bỏ thay nước để duy trì chất lượng nước. Một cách để thực hiện nhiệm vụ này là sử dụng công nghệ biofloc.
Công nghệ Biofloc
Vi khuẩn bám vào chất nền dưới nước tồn tại với số lượng lớn hơn nhiều so với tự do trôi nổi trong cột nước. Bằng cách ngưng chất thải rắn ở nước thông qua thông khí và pha trộn, các vi khuẩn đa dạng, tảo và nguyên sinh vật đơn bào gắn liền với mảnh vụn hoặc chất hữu cơ còn sót nổi, có thể phát triển mạnh. Điều này cung cấp thêm dinh dưỡng cho sinh vật nuôi có thể ăn “thực phẩm môi trường” này. Trong thời hạn vài tuần đến vài tháng tùy thuộc vào lượng thức ăn vào, các chất rắn tạo thành chất lơ lửng, uẩn lông, gọi chung là “flocs.”
Bằng việc sử dụng thức ăn protein thấp hơn và bổ sung nguồn carbon, tỷ lệ carbon / nitrogen cao thuận lợi cho sự phát triển flocs và hấp thụ thêm nitơ độc hại tiềm ẩn. Flocs có kích thước khác nhau, từ khoảng 50 micron trong hệ thống có thiết bị sục khí như máy bơm cánh quạt flocs, đến một vài milimét trong các hệ thống có sục khí nhẹ như không khí khuếch tán.
Lợi ích của biofloc như thức ăn
Biofloc trong chất lỏng (trên) và biofloc giải quyết sau 10 phút (bên dưới).
Flocs chứa 98,5 phần trăm nước và vì vậy điều này gây ảnh hưởng đối với loại cá liên tục ăn nhiều bữa nhỏ để đáp ứng yêu cầu trao đổi chất và năng lượng cho sự tăng trưởng tốt, do đó đòi hỏi một lượng thức ăn bổ sung vào. Cá rô phi tiêu thụ khoảng 1,5 g chất đạm từ floc mỗi kg cá, trong đó chiếm khoảng 25 phần trăm nhu cầu protein của chúng. Các nghiên cứu về hệ thống floc cho thấy thức ăn chứa ít hơn 24 phần trăm protein mang lại cho cá rô phi tăng trưởng đồng đều so với thức ăn chứa 35 phần trăm protein, thể hiện sự đóng góp protein trong biofloc cho cá tiêu thụ. Thức ăn thường chiếm 40-50 phần trăm hoặc nhiều hơn chi phí biến đổi trong các hệ thống nuôi thâm canh.
Các nghiên cứu mới nhất cũng chỉ ra rằng bioflocs có thể được thu hoạch từ các hệ thống nuôi, được làm khô và thêm vào như một thành phần thức ăn thủy sản viên, thay thế 2/3 bột cá và 100 phần trăm bột thực vật. Tuy nhiên, tính khả thi kinh tế của việc sử dụng flocs như một thành phần thức ăn khô vẫn chưa xác định. Việc tăng giá bột cá có thể làm biofloc khô như một lựa chọn kinh tế khả thi.
Quá nhiều là tốt
Mặc dù cá rô phi tồn tại trong nước với lượng chất rắn rất cao (tổng cộng 2.000 mg / L chất rắn lơ lửng) nhưng có một giới hạn sinh học và kinh tế với nồng độ biofloc trong nước. Khi cá lớn và thức ăn nhiều hơn được thêm vào hệ thống, chất rắn tăng, tạo ra ngày càng nhiều floc. Chất rắn quá tải trong các hệ thống biofloc kết hợp với số cá rô phi chết mãn tính và tăng trưởng giảm do lượng thức ăn thấp hơn. Trong hệ thống có mật độ cao, cá rô phi không thể ăn nhanh biofloc để ngăn chặn sự tích tụ bùn trên ao hoặc đáy bể, điều này nhanh chóng làm suy giảm chất lượng nước. Do đó, cần thường xuyên lọc chất rắn để loại bỏ bùn trước khi nó bị thoái hóa và trở thành một vấn đề cho các loài nuôi. Chất rắn được lấy ra từ hệ thống nuôi cá rô phi nước ngọt rất giàu nitơ và phốt pho và có thể sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp truyền thống.
Về kinh tế, ngoài các giới hạn sinh học, bạn càng tăng biofloc trong nước thì số tiền cho khí vào để cá phát triển càng nhiều. Điều này dẫn đến chi phí điện cao cho thông khí và cài đặt các thiết bị sục khí. Tăng trưởng cá rô phi là tốt nhất, dựa trên lợi nhuận kinh tế, ở tỷ lệ oxy hòa tan trung bình khoảng 3,75 mg /L. Hơn 86 phần trăm nhu cầu oxy có liên quan đến cộng đồng vi khuẩn của biofloc trong hệ thống nuôi trồng thủy sản.
Triển vọng
Công nghệ Biofloc vẫn còn là một thay thế khả thi để loại bỏ nước thải, và tăng hiệu quả thức ăn bằng cách giảm yêu cầu thức ăn protein để nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, biofloc cần được quản lý do lắng đọng trầm tích có thể tạo bùn độc hại và tăng đáng kể nhu cầu oxy hòa tan do hô hấp của vi khuẩn dị dưỡng kết hợp với biofloc.
Biên dịch: NGỌC THƠ
Biên soạn: 2LUA.VN