Thiết lập trang trại nuôi tôm “cắm là chạy” bền vững ở mọi nơi

Nuôi tôm đi kèm với các biến chứng từ ô nhiễm đến tác động môi trường. Atarraya đã tạo ra một phương pháp thay thế cho nuôi tôm thông qua nuôi trồng thủy sản tự động. Hộp Tôm của công ty nhằm mục đích trở thành một giải pháp mô-đun và có thể mở rộng cho nuôi tôm truyền thống.

Bởi 

phòng thí nghiệm Wayne

Ngày 8 tháng 11 năm 2022

Tôi yêu tôm. Tuy nhiên, tin tức gần đây có phần lạc đề với những câu chuyện về ô nhiễm kim loại nặng, vi khuẩn, vi rút, kháng sinh và các vấn đề môi trường khác. Như thể vẫn chưa đủ, một tìm kiếm trên Google về “các vấn đề trong nuôi tôm” đã đưa ra kết quả sau từ worldwildlife.org: “Một dòng chất thải hữu cơ, hóa chất và kháng sinh đều đặn từ các trang trại nuôi tôm có thể gây ô nhiễm nước ngầm hoặc các cửa sông ven biển.” 

Không hẳn là những lời an ủi nếu bạn quan tâm đến môi trường và muốn mua tôm từ các trang trại nuôi tôm có trách nhiệm, thực hành quản lý tốt hành tinh của chúng ta. Mua tôm hoang dã cũng không giúp ích gì cho các đại dương bị đánh bắt quá mức của chúng ta; nghĩ về lưới được sử dụng để bắt tôm tự nhiên. Cùng với 1 lb. tôm, bất kỳ loại nào từ 6 đến 20 lbs. của các động vật hoang dã đại dương khác cũng bị mắc kẹt và chết, theo Thủy cung Vịnh Monterey.

Một công ty khởi nghiệp tương đối mới đang nỗ lực giải quyết một số vấn đề do nuôi tôm truyền thống gây ra. Atarraya, người tạo ra Shrimpbox, một công nghệ “cắm là chạy” bền vững và nuôi trồng thủy sản tương đương với canh tác theo chiều dọc của nông nghiệp, đã kết hợp công nghệ sinh học hiện đại với phần mềm, kỹ thuật và tự động hóa dựa trên AI để tạo ra một giải pháp mô-đun và có thể mở rộng cho nuôi tôm.

Nguyên mẫu Shrimpbox đầu tiên, được lắp ráp tại cộng đồng ven biển Guapinole, Oaxaca, Mexico, đã đi vào hoạt động. Một trang trại Shrimpbox cho mục đích đào tạo và trình diễn cũng dự kiến ​​sẽ mở cửa vào cuối năm nay với sự hợp tác của IEDC (Tập đoàn Phát triển Kinh tế Indiana) của Bang Indiana.

Daniel Russek, Giám đốc điều hành và người sáng lập của Atarraya cho biết: “Chúng tôi đã dành 10 năm làm việc chăm chỉ để đưa Shrimpbox ra thị trường và hiện đã sẵn sàng bắt đầu triển khai nó ở quy mô cấp ngành. “Công nghệ độc quyền của chúng tôi làm giảm tác động môi trường và giảm chi phí nuôi tôm truyền thống hoặc đánh bắt bằng lưới kéo. Nó cho phép sản xuất các trang trại nuôi tôm tươi, bền vững và tại địa phương được thiết lập ở bất cứ đâu trên thế giới như một trang trại nuôi trồng thủy sản thẳng đứng tạo ra lợi tức đầu tư gần gấp 10 lần cho nông dân.”

FE: Daniel, làm thế nào và khi nào bạn quyết định rằng bạn muốn bắt đầu một hệ thống nuôi tôm thân thiện với môi trường? Bạn bắt đầu Atarraya sau bao lâu? Bạn đã thành lập công ty ở đâu? 

Daniel Russek:  Năm 2009, sau bốn năm làm việc với ngư dân/cộng đồng người Mexico gốc Phi trên bờ biển Oaxaca, tôi nhận ra cơ hội thị trường to lớn về tôm. Tôi cũng biết rằng đánh bắt tự nhiên là một ngõ cụt và nuôi tôm truyền thống đã phá hủy các hệ sinh thái ven biển ở quy mô không thể tin được.

FE: Protein thay thế đã có trong cả tin tức của chúng tôi và tin tức đại chúng. Trên thực tế, một số công ty đang cố gắng nuôi cá và hải sản trong môi trường nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Bạn có nghĩ rằng mọi người muốn có những điều thực sự? Bạn có thấy bất kỳ sự cạnh tranh nào từ hải sản nuôi trồng không?

Russek:  Tôi nghĩ thật tốt khi có nhiều lựa chọn. Nhưng trừ khi 100% thế giới chuyển sang thuần chay, chúng ta cần các giải pháp bền vững cho protein động vật. Tôi nghĩ rằng những sản phẩm và công nghệ này có trách nhiệm chứng minh cho một số câu hỏi quan trọng: Nó có thể mở rộng được không? Có một thị trường lớn cho nó? Và quan trọng nhất, giá trị dinh dưỡng của những sản phẩm này là gì? Thế giới đang phải chịu đựng một đại dịch béo phì và bằng chứng tốt nhất hiện có cho thấy nguyên nhân chính dẫn đến đại dịch đó là sự sẵn có ồ ạt của “các chất giống như thực phẩm, ăn được” (một thuật ngữ mượn từ tác giả Michael Pollan).

FE: Nuôi tôm có khả năng gây hại cho môi trường giống như kéo lưới trên biển để bắt tôm tự nhiên. Làm thế nào để Shrimpbox so sánh với các phương pháp nuôi tôm thông thường và tôm đánh bắt tự nhiên về hiệu quả sản xuất, sản lượng và chất lượng?

Russek:  Cách tốt nhất để minh họa điều này là sử dụng phép so sánh sơ bộ về diện tích bề mặt và các tác động khác. Giả sử bạn muốn cung cấp 100% nhu cầu tôm (8 triệu tấn) chỉ bằng một phương pháp:

Đánh bắt tự nhiên:  Bạn sẽ cần phải cạo đáy đại dương hàng năm trên tổng diện tích có thể chiếm một vùng chết gần bằng kích thước của Ấn Độ. Bạn cũng sẽ giết chết số tấn động vật hoang dã khác nhiều gấp 5 đến 10 lần so với “thiệt hại tài sản thế chấp”. Ngoài ra, bạn cần phải di chuyển tất cả các sản phẩm trên toàn thế giới ra thị trường.

Nuôi tôm truyền thống:  Bạn sẽ cần một khu vực có diện tích bằng Israel và gây ô nhiễm đại dương trên quy mô của một quốc gia 40 triệu dân. Ngoài ra, bạn sẽ quét sạch nhiều khu rừng ngập mặn còn lại trên thế giới. Bạn vẫn cần phải di chuyển tất cả các sản phẩm trên toàn thế giới ra thị trường.

Hộp tôm:  Bạn cần một diện tích rộng gấp hai đến ba lần Disneyworld ở Florida mà không có bất kỳ mối liên hệ nào với môi trường. Điều này sẽ làm tăng lượng container vận chuyển toàn cầu lên 3%. Nhưng bạn sẽ không cần phải vận chuyển tôm đông lạnh đi khắp thế giới.

FE: Bạn có thể mô tả hoạt động cơ bản của Shrimpbox không? Làm thế nào nó hoạt động?

Nga: Tômbox là một hệ thống hỗ trợ sự sống, trong đó mục tiêu là duy trì cân bằng nội môi của một hệ sinh thái phức tạp, đó là một cộng đồng vi sinh vật (biofloc) và loài mục tiêu trong trường hợp này là tôm. Do đó, Shrimpbox dựa vào bốn hệ thống chính—sục khí, lọc, đo lường chất lượng nước và phân phối thức ăn—được hướng dẫn bởi một hệ thống chuyên gia dựa trên đám mây. Ví dụ: các thông số vận hành chấp nhận được đối với chất lượng nước được chỉ định bởi các giao thức công nghệ sinh học, sau đó được lập trình dưới dạng thuật toán trong hệ thống. Các biến này được đo bằng các cảm biến trong Shrimpbox chuyển tiếp thông tin đến hệ thống đám mây, dữ liệu được so sánh với điểm chuẩn và trong trường hợp cần can thiệp, hướng dẫn được truyền đến hệ thống máy tính trong Shrimpbox dựa trên phần sụn cụ thể cho từng thiết bị tương tác để chuyển trạng thái mới mong muốn thành hướng dẫn để máy bơm, máy thổi, van điện và các thiết bị khác đáp ứng. Một quy trình làm việc tương tự là cần thiết cho chiến lược cho ăn, quản lý rắn, nhiệt độ và nhiều thứ khác.

FE: Bạn đã quản lý để kết hợp công nghệ sinh học, phần mềm dựa trên AI và tự động hóa/điều khiển để tạo ra Shrimpbox. Vậy làm thế nào để tất cả những điều này tương tác trong quá trình giữ cho tôm sống, khỏe mạnh và luôn trưởng thành? Đặc biệt là công nghệ sinh học đi vào hoạt động như thế nào?

Russek:  Công ty chúng tôi bắt đầu với một câu hỏi kỹ thuật: Làm thế nào chúng tôi có thể nuôi tôm mà không cần thay nước? Điều đó giải quyết được câu hỏi về tính bền vững, cũng như những dịch bệnh không hồi kết đối với vấn đề tôm.

Người nuôi cần thay nước (pha loãng) để loại bỏ amoniac (đạm vô cơ) có hại cho tôm. Trong tự nhiên, có những cộng đồng vi sinh vật đã tiến hóa để sử dụng amoniac đó để tạo ra các tế bào mới. Chúng tôi quyết định đặt cược vào họ. Về cơ bản, chúng hoạt động như một hệ thống cô lập nitơ và chúng tôi chăm sóc chúng bằng cách cung cấp một hệ sinh thái có thể đạt được trạng thái ổn định nhanh nhất có thể. Điều đó cho phép cộng đồng này chuyển hóa nitơ hiệu quả và nhanh chóng. Cộng đồng vi sinh vật này tương tác với sức khỏe của tôm và các mầm bệnh tiềm ẩn, đồng thời sử dụng protein trong thức ăn làm nhiên liệu. Quản lý đó là cốt lõi của công nghệ sinh học của chúng tôi.

Các giao thức công nghệ sinh học rất phức tạp và liên quan đến sự tương tác của nhiều biến số, và các quyết định phải được đưa ra xem xét giai đoạn nuôi cấy và nhiều cân nhắc khác. Con người cần đào tạo và công cụ để làm điều đó. Vì vậy, chúng tôi quyết định biến các giao thức công nghệ sinh học của mình thành các thuật toán cho một hệ thống dựa trên đám mây. Đó là phần mềm. Hệ thống phần mềm của chúng tôi cần một cách để lấy dữ liệu từ ao sản xuất và cần một cách để tương tác với nó để thực thi các tác vụ. Chúng tôi sử dụng các cảm biến, hệ thống khác nhau và con người cho việc đó. Đó là phần tự động hóa/kỹ thuật. Ba lớp này tương tác để duy trì cân bằng nội môi trong hệ thống.

FE: Các điều khiển hoạt động như thế nào? Có một người cần phải được tại chỗ suốt ngày đêm?

Russek:  Bảng điều khiển chính của SB có tất cả các nút điều khiển cần thiết để vận hành từng phần của hệ thống ở chế độ vận hành thủ công hoặc tự động, vì vậy có thể thực hiện bảo trì. Trong hoạt động bình thường, mọi công tắc sẽ được đặt thành tự động. Hệ thống này có báo động cơ học với còi báo động và hệ thống báo động thông báo đẩy có thể gửi báo động đến ứng dụng Atarraya để hiển thị cho người dùng tránh xa trang web. Có cả hệ thống sục khí chính và dự phòng, việc mất áp suất trong hệ thống sục khí là mối quan tâm chính của chúng tôi.

FE: Về cơ bản, bạn đã tạo ra một môi trường được kiểm soát chặt chẽ. Tôm được cho ăn như thế nào? Làm thế nào để bạn loại bỏ các chất thải? Bao nhiêu chất thải được sản xuất? Vòng đời của giai đoạn phát triển của một con tôm sẵn sàng đưa ra thị trường là gì? Cổ phiếu mới được mua như thế nào?

Russek:  Chúng tôi đã thiết kế máy cho ăn tự động. Chúng chạy theo hướng dẫn hàng ngày từ hệ thống AI của Atarraya có thông tin cần thiết để xác định số lượng và tần suất cho ăn.

Chúng tôi không thực sự có “rác thải” trong hệ thống của mình; đó là một hệ thống tuần hoàn mô phỏng cách mọi thứ diễn ra trong tự nhiên nơi “chất thải” của người này là “thức ăn” của người khác. Những gì chúng tôi có là lượng biofloc tăng trưởng quá mức mà chúng tôi phải trích xuất từ ​​các bể vì biofloc tiêu thụ oxy và có một điểm ngọt ngào mà chúng tôi muốn ở đó, vì vậy chúng tôi có cả bình gạn và skimmer để xử lý lượng bông và protein dư thừa của mình.

Lượng bông cặn thay đổi trong suốt chu kỳ và cả bộ gạn và skimmer đều bật và tắt khi cần thiết. Khoảng 10 lít biofloc trộn với nước sẽ chảy ra từ mỗi bể nếu cả hai được bật. Nước được chuyển đến các bể phân hủy sinh học và các bộ lọc, nơi phần lớn nước được thu hồi để tái chế trở lại hệ thống.

Chúng tôi có hoạt động sản xuất ấu trùng của riêng mình ở Mexico. Chúng tôi nhập khẩu tôm bố mẹ từ Mỹ cho trại sản xuất giống của chúng tôi. Chu kỳ phát triển là 2 đến 3 tháng tùy thuộc vào kích thước.

FE: Tần suất thay nước trong Hộp đựng tôm là bao lâu? Làm thế nào một nhà sản xuất sẽ đối phó với nước thải?

Russek:  Trong một chu trình lý tưởng, lượng nước thất thoát sẽ ở mức tối thiểu, chỉ do sự bay hơi và không cần thiết phải có bình gạn và skimmer hoạt động. Đó là một trong những khác biệt lớn giữa sản xuất tôm truyền thống và phương pháp của chúng tôi. Nước thải là tối thiểu. Biofloc dư thừa có thể được sử dụng làm phân bón.

FE: Nói về môi trường, loại môi trường địa phương nào được yêu cầu để vận hành hệ thống Shrimpbox (ví dụ: khô, nóng, lạnh, thành phố, nông nghiệp)?

Russek:  Các đơn vị đầu tiên của chúng tôi được chế tạo ở Mexico và do đó chúng không bị cô lập. Hiện tại, chúng tôi đang bắt đầu hoạt động ở Hoa Kỳ, hiện tại chúng tôi đang bổ sung các bộ cách ly và bộ trao đổi nhiệt để giữ nhiệt bên trong các thiết bị. Mục tiêu của chúng tôi là có thể hoạt động trong nhà kho hoặc nhà kính.

FE: Vì hệ thống theo thiết kế của nó là mô-đun, làm thế nào để một trang trại quyết định số lượng thiết bị cần thiết? Các nút điều khiển có riêng biệt cho mỗi Hộp đựng tôm không? Trang trại xác định nhu cầu năng lượng và nước như thế nào để vận hành hệ thống Shrimpbox?

Russek:  Một trang trại cần tối thiểu 20 Hộp đựng tôm để có lãi. Sau số tiền đó, chúng tôi có thể thích ứng với mức độ lớn của thị trường ở mỗi địa điểm và cung cấp một hệ thống có quy mô phù hợp với nó.

Các điều khiển thủ công là riêng biệt cho từng Hộp tôm và các điều khiển tự động có thể được vận hành từ ứng dụng ở mọi nơi.

Mỗi đơn vị có yêu cầu cơ bản về năng lượng và nước. Việc sử dụng nước phụ thuộc vào tình trạng hệ thống được duy trì tốt như thế nào và yêu cầu năng lượng thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ mà hệ thống cần để hoạt động.

FE: Phương pháp này có thể áp dụng để nuôi các loại hải sản khác không (ví dụ như tôm hùm)?

Russek:  Có thể, nhưng mỗi loài có những thách thức riêng. Chúng tôi đã tập trung vào tôm trong hơn 15 năm và chúng tôi nghĩ rằng đây là loài tốt nhất để chúng tôi nỗ lực.

FE: Hiện tại Shrimpbox đã có hàng chưa? Với tất cả các vấn đề về chuỗi cung ứng mà chúng tôi đã thấy, bạn có thấy bất kỳ sự chậm trễ nào trong việc đưa Shrimpbox ra thị trường không?

Russek:  Đó dĩ nhiên là một thách thức lớn. Các đơn vị đầu tiên của chúng tôi được chế tạo ở Trung Quốc, nhưng vì các vấn đề về chuỗi cung ứng, chúng tôi phải chuyển sản xuất sang Mexico. Tất cả các đơn vị sản xuất hiện đang chuyển đến trang trại kiểu mẫu của chúng tôi ở Indianapolis, vì vậy nó chưa có sẵn cho công chúng nhưng chúng tôi có kế hoạch tăng cường sản xuất.

Sản xuất của Shrimpbox gần bờ ở Mexico và sự phát triển của các nhà sản xuất mới trong khu vực sẽ hỗ trợ sự phát triển của chúng tôi tại thị trường Hoa Kỳ.