Chi cục Thủy sản và Kiểm ngư tỉnh Nghệ An

http://chicucthuysannghean.gov.vn

Khái quát về một số hệ thống Nuôi trồng Thủy sản tiên tiến trên Thế giới

Sự cần thiết phải áp dụng hệ thống nuôi tiên tiến

Ngành nuôi trồng thủy sản đang chứng kiến sự tăng trưởng đáng kể trên toàn cầu, được thúc đẩy bởi nhu cầu ngày càng tăng về protein động vật và sự phát triển của các thị trường tiêu dùng mới. Theo FAO, sản lượng nuôi trồng thủy sản toàn cầu năm 2023 đã đạt mức kỷ lục 130,9 triệu tấn, lần đầu tiên vượt qua sản lượng khai thác tự nhiên, với giá trị 312,8 tỷ USD.
Nuôi trồng thủy sản ngày càng được thừa nhận là một trong những phương thức sản xuất thực phẩm và protein bền vững nhất về môi trường, đặc biệt khi được thực hiện một cách có trách nhiệm. Nhiều chính phủ ưu tiên nuôi trồng thủy sản để đảm bảo an ninh lương thực, cải thiện dinh dưỡng và tăng cường thương mại.
Các phương pháp nuôi trồng thủy sản truyền thống, như ao hở và hệ thống dòng chảy, thường đòi hỏi lượng nước lớn và xả thải thường xuyên, dẫn đến lãng phí nước và tác động đáng kể đến môi trường. Những tác động này bao gồm ô nhiễm nguồn nước, phú dưỡng (sự gia tăng quá mức chất dinh dưỡng trong nước dẫn đến sự phát triển của tảo và giảm oxy), và phá hủy môi trường sống quan trọng như rừng ngập mặn. Hơn nữa, việc quản lý dịch bệnh trong các hệ thống truyền thống cũng gặp nhiều thách thức do mật độ thả nuôi cao và việc trao đổi nước, thường dẫn đến việc phải sử dụng kháng sinh và hóa chất. Việc sử dụng hóa chất này có thể gây ra các vấn đề về an toàn thực phẩm và góp phần vào sự phát triển của tình trạng kháng kháng sinh.
 Để giải quyết những hạn chế này, các công nghệ nuôi trồng thủy sản tiên tiến trở nên thiết yếu. Chúng nhằm mục đích tăng năng suất, cải thiện điều kiện vệ sinh, giảm sự phụ thuộc vào tài nguyên thiên nhiên và đảm bảo các mô hình sản xuất cân bằng và bền vững hơn.
Bài viết này sẽ giới thiệu các hệ thống nuôi sau:
1) Hệ thống Nuôi trồng Thủy sản Tuần hoàn (RAS)
2) Công nghệ Biofloc (BFT)
3) Nuôi trồng Thủy sản Kết hợp (Aquaponics)
4) Nuôi trồng Thủy sản Đa cấp Tích hợp (IMTA)
5) Nuôi trồng Thủy sản Ngoài khơi (Offshore Aquaculture)

1. Hệ thống Nuôi trồng Thủy sản Tuần hoàn (RAS)

1.1. Nguyên lý, thành phần chính

Hệ thống Nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (Recirculation Aquaculture System - RAS) là các cơ sở nuôi trồng thủy sản trên cạn được thiết kế để giảm thiểu tiêu thụ nước bằng cách liên tục lọc, xử lý và tái sử dụng nước trong một môi trường khép kín. Hệ thống này có khả năng tái sử dụng tới 95-99% lượng nước ban đầu.
Nguyên lý hoạt động cơ bản: 
Bể nuôi → Lọc cơ học → Lắng → Lọc sinh học → Khử khí → Sục khí → Khử trùng → Bơm → Quay lại bể nuôi
Các thành phần chính của RAS bao gồm:
* Bể nuôi
Bể nuôi có thể có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau tùy thuộc vào loài nuôi, mật độ và quy mô sản xuất. Vật liệu làm bể thường là composite, nhựa HDPE hoặc bê tông. Thiết kế thường hình tròn hoặc vuông góc bo tròn để dễ dàng thu gom chất thải. Có thể có nhiều bể kết nối với nhau.
* Hệ thống lọc cơ học
Hệ thống này có nhiệm vụ loại bỏ các hạt rắn lơ lửng như phân cá, thức ăn thừa và các chất hữu cơ khác ra khỏi nước. Các thiết bị phổ biến bao gồm:
+ Lọc trống (Drum filter): Sử dụng lưới lọc mịn quay để loại bỏ các hạt rắn có kích thước nhỏ.
+ Lắng (Settling tank/Swirl separator): Dùng để lắng các hạt rắn lớn hơn nhờ trọng lực.
+ Lọc cát (Sand filter): Nước đi qua lớp cát để giữ lại các hạt lơ lửng.
Lọc trống (Drum filter) trong RAS 
* Hệ thống lọc sinh học:
 Nơi diễn ra quá trình nitrat hóa để loại bỏ amoniac và nitrit độc hại. Vi khuẩn nitrat hóa chuyển đổi amoniac (NH₃) thành nitrit (NO₂⁻), sau đó thành nitrat (NO₃⁻) ít độc hơn. Các loại lọc sinh học phổ biến bao gồm:
Bể lọc sinh học
+ Bể lọc sinh học (Biofilter): Chứa vật liệu lọc (bio-media) có diện tích bề mặt lớn (sứ tổ ong, nhựa đệm, cát sỏi, v.v.) để vi khuẩn bám vào và phát triển. có các dạng chủ yếu là
Lọc tầng di chuyển (Moving Bed Biofilm Reactor - MBBR): Sử dụng các giá thể nhựa nhỏ di chuyển trong nước, tạo môi trường lý tưởng cho vi khuẩn bám dính và phát triển. Đây là một công nghệ rất phổ biến trong RAS hiện đại.
Lọc sinh học dạng đĩa quay (Rotating Biological Contactor - RBC): Các đĩa quay được ngâm một phần trong nước, cung cấp bề mặt cho vi khuẩn.
+ Lọc nhỏ giọt (Trickling Filter): Nước chảy qua lớp vật liệu lọc, tiếp xúc với không khí để tăng hiệu quả oxy hóa.
* Hệ thống khử khí và bổ sung oxy
Hệ thống này giúp loại bỏ các khí độc hại tích tụ trong nước như CO₂, N₂ và H₂S, đồng thời bổ sung oxy hòa tan cần thiết cho thủy sản. Các thiết bị thường dùng là:
+ Tháp khử khí (Degassing tower): Nước được phun thành hạt nhỏ hoặc chảy qua các vật liệu đệm để giải phóng khí.
+ Bơm khí/Máy thổi khí và đá sủi (Air pump/Blower and air stone): Tạo ra bọt khí để tăng diện tích tiếp xúc giữa nước và không khí, giúp trao đổi khí.
* Hệ thống khử trùng
Giúp kiểm soát mầm bệnh và vi khuẩn có hại trong nước, giảm nguy cơ bùng phát dịch bệnh. Các phương pháp khử trùng phổ biến:
+ Đèn UV (Ultraviolet Sterilization): Tia UV phá hủy DNA của vi khuẩn, virus và tảo.
+ Ozone (Ozonation): Ozone là chất oxy hóa mạnh, giúp diệt khuẩn và phân hủy các chất hữu cơ.
* Hệ thống bơm:
Mục đích: Vận chuyển nước giữa các bộ phận của hệ thống.
Loại bơm: Thường sử dụng bơm ly tâm (centrifugal pumps) với công suất phù hợp lưu lượng và áp lực cần thiết.
* Hệ thống kiểm soát & Giám sát 
Theo dõi và điều chỉnh các thông số chất lượng nước quan trọng như nhiệt độ, pH, oxy hòa tan, amoniac, nitrit, nitrat... giúp vận hành hệ thống hiệu quả và an toàn.
Cảm biến (Sensors): Đo lường các thông số chất lượng nước.
Bộ điều khiển (Controllers): Xử lý dữ liệu từ cảm biến và điều khiển các thiết bị khác trong hệ thống.
Hệ thống tự động hóa (Automation systems): Cho phép điều khiển từ xa và ghi nhận dữ liệu liên tục.
 Một trang trại nuôi thủy sản ứng dụng công nghệ RAS

1.2. Ưu điểm:

RAS mang lại nhiều lợi ích đáng kể, định vị nó là một trong những hệ thống nuôi trồng thủy sản tiên tiến hàng đầu:
- Hiệu quả nước: RAS giảm đáng kể lượng nước tiêu thụ, sử dụng ít hơn tới 99% nước so với các hệ thống dòng chảy truyền thống. Điều này đặc biệt quan trọng ở các khu vực khan hiếm nước.
- An toàn sinh học: Bản chất khép kín và việc kiểm soát chặt chẽ lượng nước đầu vào và quá trình lọc giúp giảm thiểu rủi ro dịch bệnh và ngăn chặn sự lây nhiễm mầm bệnh từ bên ngoài.2 Điều này làm giảm nhu cầu sử dụng kháng sinh hoặc hóa chất thường thấy trong các hoạt động nuôi biển hở.
- Linh hoạt vị trí: Các cơ sở RAS có thể được xây dựng ở hầu hết mọi nơi, bất kể điều kiện môi trường địa phương hay sự gần gũi với các nguồn nước lớn.7 Điều này cho phép sản xuất gần thị trường hơn, giảm khoảng cách vận chuyển và đảm bảo sản phẩm tươi hơn.
- Năng suất và chất lượng cao hơn: RAS duy trì điều kiện nước tối ưu liên tục, thúc đẩy cá phát triển nhanh hơn và tỷ lệ sống cao hơn, dẫn đến năng suất cao hơn và chất lượng cá được cải thiện.
- Giảm tác động môi trường: Bằng cách thu giữ chất thải rắn và gần như loại bỏ hoàn toàn việc xả thải ô nhiễm, RAS ngăn ngừa ô nhiễm chất dinh dưỡng, sự bùng phát tảo độc và tương tác với quần thể cá hoang dã.
1.3. Thách thức
Mặc dù có nhiều ưu điểm, RAS cũng đối mặt với một số thách thức đáng kể:
- Chi phí lớn: Việc lắp đặt hệ thống RAS, máy cho ăn tự động và hệ thống giám sát đòi hỏi một khoản đầu tư ban đầu lớn, có thể dao động từ hàng nghìn đến hàng triệu đô la tùy thuộc vào quy mô.
- Tiêu thụ năng lượng cao: Các cơ sở RAS tiêu thụ nhiều năng lượng do hoạt động liên tục của máy bơm, hệ thống lọc và hệ thống kiểm soát môi trường. Chi phí năng lượng chiếm một phần đáng kể trong chi phí vận hành.
- Yêu cầu lao động có kỹ năng: Công nghệ phức tạp của RAS đòi hỏi đội ngũ nhân viên được đào tạo chuyên sâu để giám sát và vận hành hệ thống một cách hiệu quả.
- Phát thải khí nhà kính: RAS có thể có lượng khí thải nhà kính cao hơn so với nuôi trồng thủy sản không tuần hoàn, chủ yếu do tiêu thụ điện năng.
- Độ phức tạp trong vận hành: Thiết kế và vận hành hệ thống có thể phức tạp, đòi hỏi quản lý cẩn thận.

1.4. Khả năng Kinh tế

Mặc dù chi phí thiết lập ban đầu cho RAS có thể cao, nhưng chi phí vận hành có thể thấp hơn theo thời gian do giảm lượng nước sử dụng và cải thiện hiệu quả. Thị trường RAS toàn cầu đạt 4,459 tỷ USD vào năm 2022 và dự kiến sẽ đạt 8,246 tỷ USD vào năm 2028, cho thấy sự tăng trưởng đầu tư và niềm tin vào công nghệ này.

RAS được coi là một khoản đầu tư rủi ro cao do bản chất thâm dụng vốn và khả năng dịch bệnh có thể xóa sổ toàn bộ quần thể cá nuôi. Tuy nhiên, các phương pháp thiết kế theo mô-đun đang giúp phân tán rủi ro, cải thiện hiệu quả mở rộng quy mô và tối ưu hóa việc sử dụng vốn. Thiết kế và thiết bị nuôi trồng thủy sản cho một dự án RAS thường chiếm 35-45% tổng chi phí vốn, nhưng lại là phần quan trọng nhất của chi phí dự án vì nó chiếm 100% yêu cầu sản xuất, 60% thời gian dự án, 95% yêu cầu năng lượng và 90% chi phí vận hành. Do đó, việc tập trung nỗ lực tiêu chuẩn hóa vào những lĩnh vực này sẽ mang lại tác động lớn nhất. Cách tiếp cận này trực tiếp giảm thiểu rủi ro tài chính và vận hành liên quan đến các cơ sở RAS lớn, phức tạp, làm cho chúng trở nên "đáng đầu tư" hơn. Điều này chỉ ra một xu hướng hướng tới việc giảm thiểu rủi ro đầu tư vào nuôi trồng thủy sản tiên tiến.

Trần Xuân Quang tổng hợp

Nguồn trích dẫn

  1. Aquaculture in 2025: new technologies, sustainability and the ..., https://www.brfingredients.com/en/blog/posts/aquaculture-in-2025-new-technologies-sustainability-and-the-direction-of-the-sector/
  2. Top Aquaculture Technologies Transforming Farming in 2025 - Folio3 AgTech https://agtech.folio3.com/blogs/top-aquaculture-technologies-in-farming/
  3. Aquaculture Supports a Sustainable Earth - NOAA Fisheries,  https://www.fisheries.noaa.gov/feature-story/aquaculture-supports-sustainable-earth
  4. Sustainable Food Systems: Aquaculture and Aquaponics - AGRITECTURE, https://www.agritecture.com/blog/sustainable-food-systems-aquaculture-and-aquaponics
  5. Top Reasons to Choose Offshore Aquaculture - FnB Tech, https://fnb.tech/offshore-aquaculture/
  6. Maximizing Efficiency and Sustainability in Aquaculture with Advanced Recirculation Aquaculture Systems (RAS),  https://www.dahuiaquaculture.com/2024/09/07/maximizing-efficiency-and-sustainability-in-aquaculture-with-advanced-recirculation-aquaculture-systems-ras/
  7. Biofloc vs. Traditional Aquaculture: A Comparative Analysis, https://www.atlasglobal.in/blog/biofloc-vs-traditional-aquaculture-a-comparative-analysis/
  8. Aquaculture Technology 2.0: Automation and AI in Fish Farming, https://fnb.tech/aquaculture-technology/
  9. Hệ RAS trong nuôi trồng thủy sản là gì? Thuận lợi và thách thức khi nuôi trồng thủy sản theo hệ tuần RAS - Biogency, https://biogency.com.vn/he-ras-trong-nuoi-trong-thuy-san-la-gi/
  10. Fish farming - Advanced aquaculture technology | Danfoss, https://www.danfoss.com/en/markets/food-and-beverage/shared/aquaculture/fish-farming/
  11. Why is recirculating aquaculture considered more sustainable than ..., https://finnforel.com/why-is-recirculating-aquaculture-considered-more-sustainable-than-open-sea-farming/
  12. Implementing sustainable aquaculture management systems - Food Forward NDCs, https://foodforwardndcs.panda.org/food-production/implementing-sustainable-aquaculture-management-systems/
  13. Biofloc Technology in Aquaculture: A Review of Achievements and Future Prospects, https://www.ras-aquaculture.com/post/biofloc-technology-in-aquaculture-a-review-of-achievements-and-future-prospects
  14. Investable RAS - PR Aqua, https://praqua.com/technology/investable-ras
  15. Advancing sustainable aquaculture: Designing notable RAS ..., https://www.ramboll.com/projects/real-estate/advancing-sustainable-aquaculture-designing-notable-ras-projects
  16. Biofloc Technology (BFT) in Aquaculture: What Goes Right, What ...,  https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10796188/
  17. The pros and cons of biofloc | The Fish Site, https://thefishsite.com/articles/the-pros-and-cons-of-biofloc
  18. Recent developments in biofloc technology - Responsible Seafood ..., https://www.globalseafood.org/advocate/recent-developments-in-biofloc-technology/
  19. Effects of biofloc technology on water quality and growth ..., https://ija.scholasticahq.com/article/88899-effects-of-biofloc-technology-on-water-quality-and-growth-performance-of-_macrobrachium-rosenbergii_
  20. Top 5 Pros and Cons of Aquaponics - Environment Co, https://environment.co/pros-and-cons-of-aquaponics/
  21. Aquaponics | Description, History, System, Benefits, Examples ...,  https://www.britannica.com/technology/aquaponics
  22. Aquaculture and Aquaponics - National Agricultural Library - USDA, https://www.nal.usda.gov/farms-and-agricultural-production-systems/aquaculture-and-aquaponics
  23. Integrated Multi-Trophic Aquaculture: Challenges & Sustainable ..., https://siaausa.com/integrated-multi-trophic-aquaculture-challenges-solutions/
  24. Review on Integrated Multi-Trophic Aquaculture System (IMTA), https://www.veterinarypaper.com/pdf/2025/vol10issue3S/PartA/S-10-3-11-893.pdf
  25. Discover Integrated Multi-Trophic Aquaculture - FnB Tech, https://fnb.tech/integrated-multi-trophic-aquaculture/
  26. Research on the Construction of an Integrated Multi-Trophic ... - MDPI, https://www.mdpi.com/2073-4441/17/6/887
  27. Offshore Fish Farming: Challenges and Recent Advancements, https://journals.nasspublishing.com/index.php/sms/article/download/949/810


 

Tác giả: Cán bộ 1

Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây