जलीय कृषि के लिए एक टिकाऊ फ़ीड के रूप में शैवाल

परिपत्र अर्थव्यवस्था के सिद्धांतों के आधार पर, सिमटैप परियोजना ने एक प्रोटोटाइप (“शैवाल इकाई”) विकसित किया है जो हाइड्रोपोनिक ग्रीनहाउस फसलों के उप-उत्पादों का उपयोग शैवाल उगाने और जलीय कृषि को अधिक स्थायी रूप से खिलाने के लिए करता है। 

भले ही एक्वाकल्चर को सबसे टिकाऊ पशु कृषि क्षेत्र माना जाता है, फिर भी यह एक निश्चित मात्रा में नाइट्रोजन, फास्फोरस और कार्बनिक पदार्थ छोड़ता है।इसके अलावा, एक्वाकल्चर अभी भी फिशमील और फिश ऑयल उत्पादन पर निर्भर करता है, जो एक्वाफीड्स के मुख्य अवयवों में से हैं। चूंकि वे बड़े पैमाने पर मछली पकड़ने (“फोरेज फिश“) द्वारा प्राप्त किए जाते हैं, इसलिए उनका उत्पादन प्राकृतिक मछली के जंगली स्टॉक की स्थिरता को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है और इसलिए, अब टिकाऊ नहीं है।

इसके अलावा, सोयाबीन, और मकई जैसे अन्य अवयवों के उत्पादन और परिवहन का भूमि उपयोग (अक्सर वनों की कटाई के परिणामस्वरूप) और कार्बन डाईऑक्साइड उत्सर्जन (जीवाश्म ईंधन के दहन के कारण) पर व्यापक प्रभाव पड़ता है। इसी तरह, ग्रीनहाउस फसलों को भी बड़ी मात्रा में पानी और उर्वरकों की आवश्यकता होती है, जैसे नाइट्रोजन और फास्फोरस, जो प्राकृतिक जल निकायों में उत्सर्जित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पर्यावरण प्रदूषण होता है। इसके आधार पर, एक्वाफार्मर, नीति निर्माता और वैज्ञानिक एक संभावित समाधान की तलाश कर रहे हैं जो चक्रीय अर्थव्यवस्था सिद्धांत में पाया जा सकता है।

सिमटैप परियोजना* का उद्देश्य समुद्री मछली और पौधों (हैलोफाइट्स) के उत्पादन के लिए एक अभिनव एकीकृत कृषि प्रणाली विकसित करना है। सिमटैप अवधारणा के अंतर्गत आने वाला विचार समुद्री पारिस्थितिक तंत्र में स्वाभाविक रूप से क्या होता है, इसकी नकल करना है, जहाँ जीवों का एक बहुत अच्छी तरह से संयुक्त (स्वाभाविक रूप से चयनित) पूल पारिस्थितिकी तंत्र की वहन क्षमता के अनुसार एक पूर्ण संतुलन में एक साथ रहता है। इसका मतलब यह है कि जीव पर्यावरणीय संसाधनों का अत्यधिक दोहन किए बिना और/या अपशिष्ट और प्रदूषण फैलाने वाले पदार्थों को जमा किए बिना एक सामान्य वातावरण साझा करते हैं। 

अनिवार्य रूप से सौर प्रकाश (ऊर्जा) द्वारा संचालित, सिमटैप अवधारणा में सिमटैप प्रोटोटाइप (“शैवाल इकाई“) के एक विशिष्ट खंड में एककोशिकीय शैवाल–खनिज तत्वों का प्राथमिक उत्पादन होता है। गोलाकार अवधारणा के अनुसार मीठे पानी के अलावा, ग्रीनहाउस से बहने वाले पानी का उपयोग शैवाल के विकास के लिए किया जा सकता है। मूल रूप से, सिमटैप एक बहु–ट्रॉफ़िक एक्वापोनिक प्रणाली है जिसमें कई जीवों को पारस्परिक रूप से विकसित किया जा सकता है। इसके अलावा, सिमटैप को खारे से समुद्री जल के साथ कार्यान्वित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

उत्पादित शैवाल बायोमास सिमटैप प्रोटोटाइप (“डीएफएफओ इकाई) के दूसरे खंड में होस्ट किए गए डेट्रिटिवोर और फिल्टर–फीडर जीवों (डीएफएफओ) के लिए मूल आहार का प्रतिनिधित्व करता है। डीएफएफओ पॉलीकीट्स (जैसे, Nereis diversicolor), मसल्स (Mytilus galloprovincialis), क्लैम, समुद्री खीरे (Holothuroidea), झींगा (Crustacean), समुद्री घोंघे (समुद्री गैस्ट्रोपॉड्स), आदि हैं। इन जीवों को सावधानी से चुना जाना चाहिए ताकि अधिक से अधिक पारिस्थितिक निशानों पर कब्जा किया जा सके और डीएफएफओ इकाई के बायोमास उत्पादन को अधिकतम किया जा सके। बदले में, इस बायोमास का उपयोग सिमटैप प्रोटोटाइप के तीसरे खंड, “मछली इकाई” में पाली गई समुद्री मछलियों को खिलाने के लिए किया जा सकता है। बाजार के लिए मछली का उत्पादन करते समय, मछली इकाई में अपशिष्ट पदार्थ, जैसे कि खाया हुआ चारा और मल (निलंबन में ठोस अपशिष्ट), और अमोनिया नाइट्रोजन भी अन्य इकाइयों द्वारा उत्पादित और उपयोग किया जाता है। निलंबित कार्बनिक अपशिष्ट, अभी भी पोषक तत्वों से भरपूर है, डीएफएफओ के लिए फ़ीड है। अमोनियम मछली के चयापचय का अंतिम उत्पाद है और कम सांद्रता पर अत्यधिक विषैला होता है। इसे “बायोरिएक्टर यूनिट” में कम हानिकारक नाइट्रेट में परिवर्तित किया जा सकता है, जहां एरोबिक नाइट्रिफाइंग सूक्ष्मजीवों के लिए नाइट्रिफिकेशन (यानी, अमोनियम का नाइट्रेट में ऑक्सीकरण) होता है; फिर, नाइट्रेट और अन्य घुले हुए पोषक तत्वों को पौधों द्वारा आत्मसात किया जा सकता है। 

सिमटैप अवधारणा को चित्र 1 में दिखाया गया है।

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चित्र 1. सिमटैप की अवधारणा (आत्मनिर्भर एकीकृत मल्टी–ट्रॉफिक एक्वापोनिक सिस्टम।

वर्तमान में, पीसा विश्वविद्यालय में स्थापित सिमटैप प्रणाली में, Chaetomorpha और Ulva rigida जैसे मैक्रोलेगा की खेती की जाती है। हेलोफाइटिक पौधों में, Salicornia Europea की खेती Beta vulgaris var. cicla संस्करण के साथ की जाती है। गिल्टहेड समुद्री ब्रीम (Sparus aurata) और यूरोपीय समुद्री बास (Dicentrarchus labrax) का उपयोग मछली की प्रजातियों के रूप में किया जाता है, जो उनकी उच्च बाजार प्रासंगिकता और विभिन्न लवणों के अनुकूल होने पर विचार करते हैं। डीएफएफओ प्रजातियों के रूप में, नेरीस डायवर्सीकलर को सिस्टम में सफलतापूर्वक पेश किया गया है। वहीं, शैवाल इकाई में क्लोरेला जैसा माइक्रोएल्गा की खेती की गई है। मछली और पौधों की प्रजातियों की विविधता को बढ़ाने के लिए कम–लवणता वाले पानी का उपयोग करने के लिए प्रयोग चल रहे हैं और सिमटैप प्रोटोटाइप की उत्पादन क्षमता को बढ़ावा दिया जा सकता है।

समान सिद्धांतों पर आधारित सिमटैप प्रणालियाँ फ्रांस, तुर्की और माल्टा में लागू की गई हैं। साथ ही, इन सभी प्रणालियों के लिए उनके स्थायित्व स्तर का मूल्यांकन करने के लिए जीवन चक्र मूल्यांकन (एलसीए) अध्ययन भी किया जाता है। 

अंत में, सिमटैप प्रणाली मुख्य रूप से हाइड्रोपोनिक ग्रीनहाउस फसलों के साथ युग्मित एक खारे पानी की एक्वापोनिक प्रणाली है जो शैवाल उत्पादन के लिए पोषक तत्वों से भरपूर अपशिष्ट प्रदान करती है।

पूरे सिमटैप चक्र का परिणाम बाजार के लिए मछली और पौधों के उत्पाद और ग्रीनहाउस अपशिष्ट जल का उपचार है। इन फायदों के अलावा, मछली के भोजन, मछली के तेल, और अधिक आम तौर पर फ़ीड के उपयोग को कम करने पर भी विचार किया जाना चाहिए, जिसका कच्चा माल अब विदेशों से उत्पादित और आयात किया जाता है।

* अंतर्राष्ट्रीय परियोजना सिमटैप (खाद्य उत्पादन स्थिरता में सुधार के लिए आत्मनिर्भर एकीकृत मल्टी–ट्रॉफिक एक्वापोनिक सिस्टम; www.simtap.eu), पीआरआईएमए (भूमध्यसागरीय क्षेत्र में अनुसंधान और नवाचार के लिए साझेदारी) कार्यक्रम द्वारा वित्त पोषित और विश्वविद्यालय द्वारा समन्वित पीसा में बोलोग्ना विश्वविद्यालय, मिलान विश्वविद्यालय, आईएनआरएई ​​और लाइकी डे ला मेर एट डु लिटोरल (फ्रांस), भूमध्यसागरीय मत्स्य अनुसंधान संस्थान (एमईडीएफआरआई, तुर्की), पर्यावरण मंत्रालय, सतत विकास और जलवायु परिवर्तन शामिल हैं। (एमईएसडीसी) माल्टा और जर्मन कंपनी कोरोलेव।