الطحالب كعلف مستدام لتربية الأحياء المائية

بناءً على مبادئ الاقتصاد الدائري ، طور مشروع SIMTAP نموذجًا أوليًا (“وحدة الطحالب”) الذي يستغل المنتجات الثانوية لمحاصيل الدفيئة المائية لزراعة الطحالب وإطعام تربية الأحياء المائية بشكل أكثر استدامة.

على الرغم من أن تربية الأحياء المائية تعتبر أكثر قطاعات تربية الحيوانات استدامة ، إلا أنها لا تزال تطلق كمية معينة من النيتروجين والفوسفور والمواد العضوية. بالإضافة إلى ذلك ، لا تزال تربية الأحياء المائية تعتمد على إنتاج مسحوق السمك وزيت السمك ، وهما من المكونات الرئيسية للأعلاف المائية. نظرًا لأنه يتم الحصول عليها إلى حد كبير عن طريق صيد الأسماك (“أسماك العلف”) ، فإن إنتاجها يؤثر سلبًا على اتساق الأرصدة السمكية الطبيعية ، وبالتالي لم يعد مستدامًا. علاوة على ذلك ، فإن إنتاج ونقل المكونات الأخرى ، مثل فول الصويا والذرة ، لهما تأثير كبير على استخدام الأراضي (مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى إزالة الغابات) وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون (بسبب احتراق الوقود الأحفوري). وبالمثل ، تحتاج محاصيل الدفيئة أيضًا إلى كميات كبيرة من المياه والأسمدة ، مثل النيتروجين والفوسفور ، والتي تنبعث في المسطحات المائية الطبيعية ، مما يؤدي إلى تلوث البيئة. بناءً على ذلك ، يبحث مزارعي الأحياء المائية وصناع السياسات والعلماء عن حل ممكن يمكن العثور عليه في مبدأ الاقتصاد الدائري.

الهدف من مشروع SIMTAP * هو تطوير نظام زراعي متكامل مبتكر لإنتاج الأسماك والنباتات البحرية (النباتات الملحية). الفكرة التي تكمن وراء مفهوم SIMTAP هي محاكاة ما يحدث بشكل طبيعي في النظم البيئية البحرية ، حيث تعيش مجموعة مترابطة جيدًا (منتقاة بشكل طبيعي) من الكائنات الحية معًا في توازن مثالي وفقًا لقدرة النظام البيئي على التحمل. هذا يعني أن الكائنات الحية تشترك في بيئة مشتركة دون الإفراط في استغلال الموارد البيئية و / أو تراكم النفايات والمواد الملوثة.

يتألف مفهوم SIMTAP ، المدعوم أساسًا من الضوء الشمسي (الطاقة) ، من الإنتاج الأولي للعناصر المعدنية أحادية الخلية التي تغذيها الطحالب) في قسم معين من نموذج SIMTAP الأولي (“وحدة الطحالب”). بالإضافة إلى المياه العذبة ، يمكن استخدام الجريان السطحي من الدفيئة لنمو الطحالب وفقًا لمفهوم دائرية. في الأساس ، SIMTAP هو نظام تربية الأحياء المائية متعدد التغذية حيث يمكن زراعة العديد من الكائنات الحية بطريقة متبادلة. علاوة على ذلك ، تم تصميم SIMTAP ليتم تنفيذه مع المياه المالحة إلى المياه البحرية.

تمثل الكتلة الحيوية للطحالب المنتجة النظام الغذائي الأساسي للكائنات الحية الحاملة للمخلفات وكائنات التغذية بالترشيح (DFFO) المستضافة في القسم الثاني من نموذج SIMTAP الأولي (“وحدة DFFO). إن DFFO عبارة عن متعدد الأشواك (على سبيل المثال ، Nereis differenticolor) ، بلح البحر (Mytilus galloprovincialis) والمحار وخيار البحر (Holothuroidea) والجمبري (القشريات) والقواقع البحرية (بطنيات الأقدام البحرية) وما إلى ذلك. يجب اختيار هذه الكائنات بعناية لاحتلال أكبر قدر ممكن عدد المنافذ البيئية وتعظيم إنتاج الكتلة الحيوية لوحدة DFFO. في المقابل ، يمكن استخدام هذه الكتلة الحيوية لتغذية الأسماك البحرية التي تمت تربيتها في القسم الثالث من نموذج SIMTAP الأولي ، “وحدة الأسماك”. أثناء إنتاج الأسماك للسوق ، في وحدة الأسماك ، يتم أيضًا إنتاج واستخدام مواد النفايات ، مثل العلف غير المأكول والبراز (النفايات الصلبة في المعلق) ، ونيتروجين الأمونيا ، ويتم إنتاجها واستخدامها من قبل الوحدات الأخرى. يتم تغذية النفايات العضوية المعلقة ، والتي لا تزال غنية بالمغذيات ، من أجل DFFO. الأمونيوم هو المنتج النهائي لعملية التمثيل الغذائي للأسماك وهو شديد السمية بتركيزات منخفضة. يمكن تحويلها إلى نترات أقل ضررًا في “وحدة المفاعل الحيوي” ، حيث تتم النترجة (أي أكسدة الأمونيوم إلى نترات) بفضل الكائنات الدقيقة الهوائية الآزوتية ؛ بعد ذلك ، يمكن استيعاب النترات والمغذيات المذابة الأخرى بواسطة النباتات. يوضح الشكل 1 مفهوم SIMTAP.

الشكل 1. مفهوم SIMTAP (نظام aquaponic متكامل متعدد التغذية ذاتي الاكتفاء.

حاليًا ، في نظام SIMTAP الذي تم إنشاؤه في جامعة بيزا ، تتم زراعة الطحالب الكبيرة مثل Chaetomorpha و Ulva rigida. من بين النباتات الملحية ، تتم زراعة نبات الساليكورنيا يوروبا مع Beta vulgaris var. سيسلا. يتم استخدام الدنيس البحري (Sparus aurata) والقاروص الأوروبي (Dicentrarchus labrax) كأنواع من الأسماك نظرًا لارتفاع ملاءمتها للسوق وقدرتها على التكيف مع درجات الملوحة المختلفة. كأنواع DFFO ، تم إدخال Nereis مختلف الألوان بنجاح في النظام. في نفس الوقت ، تم زراعة طحالب دقيقة تشبه الكلوريلا في وحدة الطحالب. تجارب استخدام المياه منخفضة الملوحة جارية لتوسيع مجموعة أنواع الأسماك والنباتات التي يمكن إنتاجها وتعزيز كفاءة الإنتاج لنموذج SIMTAP الأولي.

تم تطبيق أنظمة SIMTAP القائمة على نفس المبادئ في فرنسا وتركيا ومالطا. أيضًا ، يتم إجراء دراسات تقييم دورة الحياة (LCA) لجميع هذه الأنظمة لتقييم مستوى استدامتها.

في الختام ، فإن نظام SIMTAP يهدف بشكل أساسي إلى أن يكون نظام aquaponic بالمياه المالحة مقترنًا بمحاصيل الدفيئة المائية التي توفر نفايات سائلة غنية بالمغذيات لإنتاج الطحالب.

ينتج عن دورة SIMTAP بأكملها منتجات الأسماك والنباتات للسوق ومعالجة مياه الصرف الصحي المسببة للاحتباس الحراري. بالإضافة إلى هذه المزايا ، يجب أيضًا مراعاة تقليل استخدام المساحيق السمكية وزيوت الأسماك ، وبشكل أعم ، الأعلاف ، التي يتم إنتاج موادها الخام الآن واستيرادها من الخارج.

* المشروع الدولي SIMTAP (أنظمة aquaponic متكاملة متعددة التغذية وذاتية الاكتفاء لتحسين استدامة إنتاج الغذاء ؛ www.simtap.eu) ، بتمويل من برنامج PRIMA (الشراكة من أجل البحث والابتكار في منطقة البحر الأبيض المتوسط) وتنسيقه من قبل جامعة بيزا ، تضم جامعة بولونيا ، وجامعة ميلانو ، و INRAE ، و Lycée de la Mer et du Littoral (فرنسا) ، ومعهد البحر الأبيض المتوسط لبحوث مصايد الأسماك (MEDFRI ، تركيا) ، ووزارة البيئة والتنمية المستدامة وتغير المناخ. (MESDC) من مالطا وشركة Korolev الألمانية.