3.5 تحديات قابلية التوسع في راس

و هذه العمليات هي عمليات كثيفة رأس المال, و تتطلب نفقات تمويلية عالية على المعدات, و الهياكل الأساسية, و نظم معالجة النفايات السائلة, و الهندسة, و البناء, و الإدارة. وبمجرد أن يتم بناء مزرعة رأس المال العامل، هناك حاجة أيضا إلى رأس المال العامل حتى يتم تحقيق الحصاد والمبيعات الناجحة. كما أن النفقات التشغيلية كبيرة وتتألف في معظمها من تكاليف ثابتة مثل الإيجار، والفوائد على القروض، والاستهلاك والتكاليف المتغيرة مثل علف الأسماك، والبذور (الإصبعيات أو البيض)، والعمل، والكهرباء، والأكسجين التقني، ومخازن الأس الهيدروجيني، والكهرباء، والمبيعات/التسويق، وتكاليف الصيانة، وما إلى ذلك.

وعند مقارنة الإنتاجية والاقتصاد، ستتنافس RAS على الدوام مع أشكال أخرى من إنتاج الأسماك وحتى المصادر الأخرى لإنتاج البروتين للاستهلاك البشري. ومن المرجح أن تمارس هذه المنافسة ضغوطا هبوطية على سعر بيع الأسماك، والذي بدوره يجب أن يكون مرتفعا بما فيه الكفاية لجعل الأعمال التجارية RAS مربحة. وكما هو الحال في أشكال أخرى من إنتاج الاستزراع المائي، فإن تحقيق وفورات حجم أعلى هو عموما وسيلة لخفض تكلفة الإنتاج وبالتالي الوصول إلى الأسواق. وفيما يلي بعض الأمثلة على خفض تكاليف الإنتاج الذي يمكن تحقيقه باستخدام مرافق أكبر:

1 - انخفاض تكاليف النقل على الطلبات السائبة من الأعلاف والمواد الكيميائية والأكسجين.

2 - خصومات على شراء كميات أكبر من المعدات.

3 - الحصول على أسعار الكهرباء الصناعية.

4 - أتمتة العمليات الزراعية مثل مراقبة العمليات ومراقبتها، والتغذية، والحصاد، والذبح، والتجهيز.

5 - زيادة استخدام اليد العاملة إلى أقصى حد: كانت هناك حاجة إلى نفس القوى العاملة لرعاية 10 أطنان من الأسماك اللازمة لرعاية 100 طن من الأسماك أو أكثر.

وفي أعقاب زيادة وفورات الحجم في قطاع الاستزراع المائي بالقلم الصافي، يجري تطوير هذا القطاع على نطاقات لم ينظر فيها منذ عقد من الزمن. وقد شهد العقد الماضي تشييد مرافق ذات قدرات إنتاجية تبلغ آلاف الأطنان سنوياً، وهذه الزيادة الكبيرة في حجم مرافق RAS تطرح تحديات تقنية جديدة يتم استكشافها في القسم التالي.

3.5.1 الديناميات المائية والنقل المائي

فالمراقبة السليمة للظروف الهيدروديناميكية في صهاريج الأسماك ضرورية لضمان جودة المياه ونقلها الكافي للمواد الصلبة نحو منافذ الصهاريج (Masaló 2008؛ Oca وMasalo 2012). الدبابات التي ليست قادرة على مسح الأيض بسرعة كافية سيكون لها قدرة أقل على التحمل. يعد ضمان الأداء الهيدروديناميكي السليم في خزانات الأسماك موضوعًا هامًا للبحث الهندسي الاستزماري ساعد الصناعة في تصميم وتشغيل الخزانات من مختلف الأشكال والأحجام. ومع ذلك، فإن زيادة أحجام الصهاريج المستخدمة في RAS التجارية تطرح تحديات هندسية جديدة للمصممين والمشغلين. وتجري حاليا تحقيقات حديثة لتحسين الخصائص الهيدروديناميكية في الصهاريج المثمنة الكبيرة المستخدمة في إنتاج سمك السلمون المشتعلة (Gorle et al. 2018)، وذلك بدراسة تأثير الكتلة الحيوية للأسماك وهياكلها الهندسية ومدخولها ومخرجها في الخزانات الكبيرة المستخدمة في المرافق النرويجية المشتعلة. وبالمثل، وجد Summerfelt وآخرون (2016) اتجاهاً نحو انخفاض معدل تحميل العلف لكل وحدة في الخزانات الحديثة مقارنة بالصهاريج التي بنيت قبل أكثر من عقد من الزمان في المرافق النرويجية المشتعلة. ويؤدي انخفاض عبء التغذية بشكل فعال إلى تحسين نوعية مياه الصهاريج حيث تتم معالجة المياه المعاد تدويرها بمعدل أسرع، مما يمنع تراكم المستقلبات ونضوب الأكسجين في الخزان أكثر من ذلك مقارنة بالصهاريج القديمة التي تعمل بأعباء علف أعلى. ومن المرجح أن يوفر العمل المستقبلي المزيد من المعلومات عن الديناميات الهيدروغرافية للدبابات التي يزيد حجمها عن 1000 مسوب/سوب. ومن الأمثلة الأخرى على الدبابات الضخمة المستخدمة حاليا الدبابات المستخدمة في نظم RAS 2020 (كروجر، الدانمرك) أو مفهوم نيري (نيري، النرويج). إن اعتماد هذه المفاهيم الجديدة باستخدام خزانات أكبر سيلعب دورا حيويا في ربحيتها، طالما تحققت الظروف الهيدروديناميكية المناسبة.

3.5.2 مخاطر فقدان المخزون

في RAS، يمكن أن تؤدي ظروف تربية مكثفة إلى فقدان مفاجئ وكارثي للأسماك إذا فشل النظام. وقد تشمل مصادر فشل النظام الفشل الميكانيكي لأنظمة الضخ ومعدات RAS، وانقطاع التيار الكهربائي، وفقدان أنظمة الأوكسجين والتهوية، وتراكم وإطلاق كبريتيد الهيدروجين، وحوادث التشغيل وغيرها. و ينبغي تحديد هذه المخاطر و الحلول لها و إدماجها في الإجراءات التشغيلية.

وقد يعني الحجم المتزايد لعمليات رأس المال الزراعي زيادة خطر الخسارة المالية في حالة حدوث خسارة فادحة في الأسماك. ومن ناحية أخرى، فإن تدابير التخفيف من المخاطر والتكرار في النظام قد تزيد أيضا من تكلفة مشروع RAS، وبالتالي، يجب على المصممين والمهندسين إقامة توازن بين هذه العناصر.

وبصرف النظر عن تقارير الصناعة ووسائط الإعلام، لم يتم إجراء سوى القليل من البحوث الأكاديمية بشأن مخاطر مشاريع RAS التجارية. وأجرى باديولا وآخرون (2012) مسحاً لمزارع RAS وحللوا القضايا التقنية الرئيسية، وخلصوا إلى أن سوء تصميم النظم، ومشاكل نوعية المياه، والمشاكل الميكانيكية هي عناصر الخطر الرئيسية التي تؤثر على قدرة النظام على البقاء.

3-5-3 الاقتصاد

ويركز النقاش حول الجدوى الاقتصادية لمياه الاستزراع المائي في الغالب على التكاليف الرأسمالية المرتفعة لإعادة تدوير مزارع الاستزراع المائي والمهلة الطويلة قبل أن تصبح الأسماك جاهزة للتسويق، فضلاً عن التصور بأن مزارع الزراعة الزراعية لديها تكاليف تشغيلية عالية. ودرس De Ionno et al. (2007) الأداء التجاري لمزارع RAS، وخلص إلى أن الجدوى الاقتصادية تزداد مع حجم العملية. و وفقا لهذه الدراسة, فإن المزارع التي يقل حجمها عن 100 طن سنويا من الطاقة الإنتاجية لا تحقق سوى ربحية هامشية في السياق الأسترالي الذي أجريت فيه الدراسة. وتوفر شركة تيمونز وEbeling (2010) أيضاً مبرراً لتحقيق وفورات كبيرة الحجم (في حدود حجم آلاف الأطنان من الإنتاج سنوياً) تسمح بتخفيض تكاليف الإنتاج من خلال مشاريع التكامل الرأسي مثل إدراج مرافق التجهيز أو المفرخات أو الأعلاف (ميلز) درس ليو وآخرون (2016) الأداء الاقتصادي لمزرعة RAS النظرية بسعة 3300 طن سنويا، مقارنة مع مزرعة القلم التقليدية ذات السعة نفسها. وعلى هذا النطاق، تصل عملية RAS إلى تكاليف إنتاج مماثلة مقارنة بمزرعة القلم الصافية، ولكن الاستثمار الرأسمالي الأعلى يضاعف فترة الاسترداد بالمقارنة، حتى عندما تباع الأسماك من مزرعة RAS بسعر ممتاز. وفي المستقبل، قد يؤدي الترخيص المكلف والصارم الذي يتطلب أداء بيئي جيد إلى زيادة قدرة نظام الطاقة المتجددة على البقاء كخيار تنافسي لإنتاج سمك السلمون في المحيط الأطلسي.

3.5.4 مناولة الأسماك

في المزارع البرية، غالبا ما تكون مناولة الأسماك مطلوبة لأسباب مختلفة: فصل الأسماك إلى فئات الوزن، والحد من كثافات التخزين، ونقل الأسماك عبر أقسام الزراعة (أي من الحضانة إلى قسم الزراعة)، أو حصاد الأسماك عندما تكون جاهزة للسوق. ووفقا لLekang (2013)، يتم التعامل مع الأسماك على نحو أكثر فعالية باستخدام أساليب نشطة مثل مضخات الأسماك، وكذلك باستخدام أساليب سلبية مثل استخدام الإشارات البصرية أو الكيميائية التي تسمح للأسماك بالانتقال من مكان إلى آخر.

درس Summerfeltet al. (2009) عدة وسائل لحشد وحصاد السلمون من خزانات دائرية كبيرة باستخدام مصارف مزدوجة من نوع Cornell. وشملت الاستراتيجيات اكتظاظ الأسماك بسمك الشباك المحفظة، وحشود الحانات الصدفية، ورعي الأسماك بين الصهاريج والاستفادة من استجابتها الفطرية لتجنب ثاني أكسيد الكربون. وشملت تقنيات الحصاد استخراج الأسماك من خلال ميناء التصريف الجانبي لخزان مزدوج التصريف من نوع كورنيل أو استخدام رافعة جوية لرفع الأسماك المزدحمة إلى صندوق نزح المياه. تستخدم AquamaOf (إسرائيل) سباحه ودبابات تتقاسم جدارًا شائعًا لنقل الأسماك عبر المزرعة بشكل سلبي، حيث يتم الحصاد باستخدام المصعد (مضخة لولبية أرخميدس) في نهاية ممر السباحة. يستخدم مفهوم RAS2020 من كروجر (الدنمارك) صفوف/كراودرز المثبتة بشكل دائم في خزان القناة على شكل دونات أو دائري لتحريك وحشد الأسماك دون الحاجة إلى مضخات الأسماك.

وعلى الرغم من التطورات المستمرة حول هذا الموضوع، فإن الحجم المتزايد لمزارع رأس المال سيبقي تحدياً للمصممين والمشغلين حول كيفية التعامل مع الأسماك بأمان واقتصادياً ودون إجهاد. وقد يؤدي اتساع نطاق التصميمات والأنواع الخاضعة للإنتاج وكثافة التشغيل في مزارع RAS إلى تكنولوجيات مختلفة ومبتكرة لنقل الأسماك وحصولها.