Разработка питательного удобрения из токсичного аммиака

Исследователи выяснили, как использовать водоросли для преобразования аммиака и нитратов в питательное удобрение или ингредиенты для корма для рыб.

Установки замкнутого водоснабжения (УЗВ) — это береговые рыбные фермы, которые повторно используют воду, очищая её с помощью последовательных механических и биологических процессов, прежде чем вернуть её в рыбные бассейны.

«Принцип повторного использования воды на объекте УЗВ заключается в том, что он позволяет нам забирать лишь очень небольшие объёмы новой воды для поддержания работы», — объясняет норвежский исследователь Шарлотта Вольпе.

Вольпе входит в исследовательскую группу, участвующую в инновационном проекте Wasteless в сотрудничестве с проектировщиками установок Nofitech и производителями смолта лосося Hardingsmolt. Проект изучал, как можно сделать работу УЗВ ещё более цикличной.

Естественная очистка воды

В настоящее время распространённой практикой является добавление большего количества воды в бассейны УЗВ, если концентрация азота оказывается слишком высокой для рыб.

«Но пресная вода — важный и ограниченный ресурс, — объясняет Вольпе. — Именно поэтому мы работали над минимизацией её использования за счёт очистки и повторного использования воды, уже находящейся в системах. Наша основная задача заключалась в изучении того, как мы можем очищать воду естественным путём, используя микробное сообщество, уже существующее в бассейнах. Этот процесс называется биоремедиацией».

На производственных объектах Hardingsmolt используется вода с высокими концентрациями питательных веществ, включая фосфаты, аммиак и нитраты, а также рыбные экскременты. Исследовательская группа Wasteless изучала способы использования этой богатой питательными веществами воды.

Удобрение и корм для рыб

Вольпе объясняет, что её команда проводила испытания, чтобы выяснить, можно ли использовать азот и CO₂ в воде модулей УЗВ (систем бассейнов) для преобразования альгального биоплёнка в биомассу, которую можно регулярно собирать и использовать либо в качестве питательного удобрения, либо в качестве ингредиента для корма для рыб.

«Мы собрали и проанализировали биомассу из бассейнов УЗВ и обнаружили, что в ней преобладают диатомовые водоросли, — говорит Вольпе. — Эти водоросли богаты белками и липидами, и недавние исследования показали, что они обладают большим потенциалом в качестве корма для рыб».

Идентичные результаты испытаний

Испытания проводились в лаборатории SeaLab норвежского научного института SINTEF в сотрудничестве с исследователями из NTNU, которые проводили эксперименты. Команда разработала лабораторные пилотные установки для моделирования как биоремедиации, так и роста водорослей в контролируемых условиях, изучая влияние различных концентраций питательных веществ и интервалов сбора урожая. Одновременно команда также провела пилотные эксперименты на объектах УЗВ Hardingsmolt.

«Результаты, полученные в лаборатории, были точно такими же, как и на объектах, — говорит Вольпе. — Это подтвердило, что мы создали надёжную испытательную среду в SeaLab, которую можем использовать для будущих исследований систем УЗВ».

Создание нового модуля

Команда Вольпе сейчас работает над масштабированием пилотного проекта и проектированием того, что в будущем может стать новым типом модуля УЗВ. В настоящее время очистка воды в системах УЗВ представляет собой затраты, которые, скорее всего, увеличатся с введением новых нормативов. Таким образом, модуль биоремедиации, который не только очищает воду «бесплатно», но и производит полезную биомассу, будет очень полезен.

Проект Wasteless продлится до 2025 года, и исследователи уже обсуждают возможные новые проекты. «Следующим этапом будет создание масштабированного пилотного образца, который сможет производить достаточное количество биомассы для проведения эксперимента по кормлению рыб», — говорит Вольпе.