재순환 양식 시스템에서 발생하는 폐수 및 슬러지 가치 평가

육상 기반 어류 양식은 발자국 감소, 낮은 물 사용, 통제된 환경 조건, 기생충 및 질병의 낮은 영향을 기반으로 하는 집중 양식 시스템의 지속 가능한 미래로 장려됩니다. 그러나 여기에는 비용이 발생하는데, 이는 주로 생산 비용을 높이는 에너지 사용입니다.

순환 양식 시스템(RAS)에서 대서양 연어의 육지 기반 생산 추정치는 어류 1kg당 약 7kWh로 추정되며 탄소 배출량은 0.114kg CO2 등가물/kWh입니다. 이 값은 종에 따라 그리고 생산 집약도에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 RAS 양식은 가격이 저렴하지는 않으나, 시장가치가 높은 종을 생산할 때 이익이 크다.

RAS 양식업의 주요 배출물은 CO2(일반적으로 RAS 시스템에서 가스가 제거됨)와 어류 바이오매스 외에 영양분이 풍부한 폐수와 슬러지입니다. 전자는 질산화의 종말점인 높은 수준의 질산염이 풍부합니다. 활성 탈질화 공정이 사용되지 않는다는 가정 하에 집약적인 RAS 양식 시스템에서 궁극적으로 물 교환 속도를 결정하는 것은 일반적으로 질산염 농도입니다.

이러한 '제로 물 교환'을 사용하는 시스템에서 질산염은 혐기적으로 N2 가스로 변환되어 RAS 시스템에서 물 교환의 필요성을 줄입니다. 비교적 최근에 상업적으로 개발되었지만 이러한 시스템은 점점 보편화되고 있습니다. 기존 RAS 시스템에서는 질산염 수준이 다양할 수 있지만 150mg/L 이상의 수준도 드물지 않습니다. 이는 더욱 활용될 수 있는 영양분이 풍부한 폐수를 나타냅니다.

보다 전통적인 접근 방식에서는 담수 RAS 폐수가 개방형(물이 원예에 사용된 후 배출되는 곳) 또는 폐쇄형(물이 어류 생산 공정으로 재순환되는 곳) 아쿠아포닉에 사용되는 것으로 나타났습니다. 질산염이 풍부한 물을 사용하여 식물(일반적으로 잎채소나 허브와 같은 원예 환경에서)을 재배합니다. 기수는 폐수의 염분 농도가 높아 문제를 야기합니다. 내염성 식물이나 대형조류의 배양은 현재 개발 중인 솔루션을 제공합니다.

또 다른 대안은 RAS 양식 시스템과 관련된 광생물반응기에서 미세조류를 배양하는 것입니다. Marineholmen RASLab에서는 미세조류 생산과 결합된 RAS 기반 대서양 연어 스몰트 생산의 테스트 및 프로토타입 제작이 연구 파트너인 NORCE와 함께 조사되고 있습니다.

고형 폐기물 성분(대부분 어류 배설물과 먹지 않은 사료로 구성됨)을 '슬러지'라고 합니다. 일반적으로 이러한 폐기물은 침전 및/또는 드럼 필터 또는 유사한 여과 장치를 통해 수집되고 RAS 양식 시스템에서 배출되어 폐기되는 저장 탱크에 수집됩니다. 에너지 함량이 높고 소화되지 않고 흡수되지 않은 인을 다량 함유하고 있는 이 물질은 추가 가공을 위한 귀중한 자원입니다.

전통적으로 슬러지는 토양 강화나 농업용 비료로 사용되어 왔습니다. 그러나 최근에는 바이오가스를 생산할 가능성이 있는 것으로 평가되고 있다. NORCE, Clara Venture Labs 및 RASLab 베르겐 대학교와 협력하여 '슬러지 평가 팀 - 탱크에서 제품까지 지속 가능한 가치 사슬 개발'(Slam-Dunk)이라는 프로젝트에서 바이오가스 생산을 탐구해 왔습니다. 슬러지 발효, 박테리아 배양, 마이크로파를 이용한 고체 물질의 열분해를 통해 가스(합성가스)를 생성합니다.

이러한 공정에서 생성된 가스는 에너지로 사용되거나 연료 전지에 사용하기 위해 정제될 수 있습니다. 결과는 대서양 연어 생산의 다양한 단계에서 발생하는 다양한 슬러지 구성이 생합성 가스 및 잠재적 제품의 추가 개발을 위한 다양한 잠재적 제품을 생산한다는 것을 시사합니다. 그러나 이러한 공정의 추가 개발은 폐기물의 가치화로 이어져 전체 대서양 연어 생산 가치 사슬의 순 지속 가능성을 높일 것으로 예상됩니다.