Zhodnocení odpadu z akvakultury

Ing. Roman LUNDA

Disertační práce

Aquaculture waste valorisation

Abstract:

Technologie pro úpravu vody, prošly v posledních letech dynamickým vývojem, spolu s novými objevy a metodami. Uměle vybudované mokřady, aerobní kompostování, anaerobní čištění, enzymatická nebo chemická hydrolýza a akvaponie jsou dnes již dobře známé technologie používané při snižování, zhodnocování a recyklaci odpadu z akvakultury. Veškerý odpad z akvakultury lze zhodnotit pomocí několika technologií. Nové technologie se používají hlavně k recyklaci zdrojů nebo k produkci cenných vedlejších produktů, včetně biopaliv, rybí siláže, biouhlí, kyseliny mléčné, vodíku a kalu jako média pro růst larev hmyzu, stejně tak jako technologie fytoremediace a bioflok pro zpracování kalů z akvakultury. Kapitola 2 uvádí složení kalů a odpadních vod z několika různých akvakulturních systémů RAS. Výsledky obsažené v Kapitole 2 prokazují možnost využití odpadních vod pro rostlinnou výrobu ve formě akvaponických nebo hydroponických systémů. Výhody akvaponie se netýkají pouze efektivního využívání půdy, vody a zdrojů živin, ale také umožňují větší integraci inteligentních energetických možností, jako je bioplyn a solární energie. V tomto ohledu, představuje akvaponie slibnou technologií pro produkci ryb a zeleniny za pomocí způsobů, které nejsou náročné na množství půdy, vyžadují méně energie a vody - a zároveň minimalizují chemické přísady a hnojivové doplňky, které se používají při konvenční výrobě potravin. Kapitola 2 také hodnotí koncentraci živin podle jednotlivých typů úpravy RAS a problém nadměrného množství sodíku v systémech. Neexistuje však dokonalé složení kalu či odpadní vody pro úplnou potřebu rostlin. Ovšem živiny obsažené v kalu a odpadní vodě, mohou snížit náklady na výrobu živných roztoků v hydroponii. Vytváření hodnotného substrátu pro hnojení pomocí vermikompostování, představuje velmi slibnou techniku pro budoucnost využití kalu. Tato technologie nevyžaduje zbytečně vysoké náklady a je vysoce ekologická. Kapitola 3 dokumentuje složení a využití kalů z akvakultury pro využití ve vermikompostování. Tato kapitola zahrnuje další možnosti využití kalů z akvakultury jako například přímé použití na pole včetně nezávadnosti v oblasti toxicity. To dává kalu ze standardního sladkovodního RAS velkou příležitost pro jeho přímé použití v odvětví vermikompostování. Je dobře známo, že zpracování pevných látek v akvakultuře může být díky využití technologii bioflok, velice výhodné. Tato technologie představuje pilíř zhodnocování odpadu z akvakultury. Využití biomasy bohaté na živiny z technologie bioflok jako potenciálního zdroje krmiva je obsaženo v Kapitole 4. Bylo prokázáno, že téměř 33 % krmiva pro chov raků může být nahrazeno bioflok biomasou. Největší překážkou při zhodnocování odpadu z akvakultury je nepřeberné množství všech možných technologií a jejich variabilita. K dosažení ideálního složení je nutné zvolit správný přístup v akvakulturních systémech. Je však zapotřebí dalšího výzkumu a vývoje, jak dokazují výzvy popsané v této práci.

Abstract:

Water treatment technology has undergone a dynamic development in recent years with new treatment methods rapidly emerging. Constructed wetlands, aerobic composting, anaerobic treatment, enzymatic or chemical hydrolysis, and aquaponics are conventional and well-known technologies used in aquaculture waste reduction, valorisation, and recycling. All aquaculture waste can be valorised by several technologies. Novel technologies are mainly applied to recycle resources or produce valuable by-products, including biodiesel, fish silage, biochar, lactic acid, hydrogen, and insect larvae growth from aquaculture sludge, as well as phytoremediation and biofloc technology for aquaculture sludge treatment. Chapter 2 documented the composition of sludge and wastewater from several RASs. The results show a possibility of wastewater utilization for plant production in the form of aquaponic or hydroponic systems. The benefits of aquaponics relate not only to the efficient uses of land, water and nutrient resources, but also allow for the increased integration of smart energy opportunities such as biogas and solar power. In this regard, aquaponics is a promising technology for producing both high-quality fish protein and vegetables in ways that can use substantially less land, less energy and less water - while also minimizing chemical and fertilizer inputs that are used in conventional food production. Chapter 2 also evaluated nutrient concentration according to RAS adjustment and the problem of high sodium concentrations. There is no perfect composition of sludge or wastewater for the requirements of plants. But its nutrient value can reduce costs for hydroponics nutrient solution production. Creating valuable fertilizer matter by vermicomposting represents a very promising technique for the future. This technology does not require unnecessarily high costs and its environment friendly. Chapter 3 documents aquaculture sludge composition and utilization for earthworm vermiculture. This chapter also includes toxicity and other possibilities for aquaculture sludge utilization as direct field application. This gives sludge from standard freshwater RAS a great opportunity and opens the doors for its direct use in the vermicomposting sector. It is well known that aquaculture solids treatment can be profitable thanks to biofloc technology. This technology presents a pillar in aquaculture waste valorisation. Leveraging nutrient rich biomass from biofloc technology as a potential feed source was presented in Chapter 4. It has been proven that almost 33% of feed could be replaced by biofloc meal for crayfish culture. The biggest problems of aquaculture waste valorisation by plenty of possible technologies is its variability. To achieve the ideal composition, it is necessary to choose the right approach in the aquaculture system. However, further research and developments are needed, as demonstrated by the challenges described in this thesis.

Keywords

akvakulturní odpad, RAS, akvaponie, vermikompostování, biofloc moučka

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 31. 8. 2021

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Jan Mráz, Ph.D.

JIHOČESKÁ UNIVERZITA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH

Fakulta rybářství a ochrany vod

Doktorský studijní program / obor:
Zootechnika / Rybářství