RASシステム：閉鎖循環式養殖の構築と利点

閉鎖循環式養殖システム（RAS）は生産用水の 90～99% を処理して再利用します。これに対し、かけ流し式では数パーセント以下にすぎません。この1つの設計上の選択が、その後のほぼすべての運営判断を形づくります。

主な構成要素

稼働している RAS は5つの工程をつないでいます。機械ろ過（ドラムフィルターや沈殿槽で、固形物が分解して酸素を消費する前に除去）、生物ろ過（固定床または流動床のバイオリアクターで、アンモニアを硝酸に変える硝化細菌を保持）、脱気・曝気（溶存 CO2 を除去して酸素を回復。通常は低揚程の酸素供給装置や充填塔を使用）、殺菌（UV またはオゾンで、塩素のような化学残留物を残さずに病原体の負荷を抑制）、そして温度管理（熱交換器。水を再利用するということは、周囲温度の原水に入れ替えるのではなく、同じ水を何度も調整し続けることを意味するため）です。

事業者が RAS を選ぶ理由

水の再利用が最も目立つ利点ですが、運営上の理由はさらに幅広いものです。RAS は生産を外部の水の確保や季節的な水温から切り離し、川や沿岸ではなく市場の近くに立地することを可能にし、年間を通じて安定した水温によって成長速度をはるかに厳密に管理できます。バイオセキュリティも設計段階から強固です。管理された単一の水源を持つ閉鎖ループは、共有の水域から取水する開放型のかけ流しシステムに比べ、病原体のない状態を保つのがはるかに容易です。

コストの本当のトレードオフ

もちろん、これらはただではありません。RAS は生産能力 1 kg あたりの設備投資が大きく、ポンプ、曝気、温度管理のために電力を常時消費し、そして何より安全余裕がはるかに小さいのです。かけ流し式ではポンプが故障しても絶えず流入する新鮮な水で薄められますが、RAS では同じ故障によって閉鎖ループ内に代謝老廃物が数時間のうちに蓄積します。予備電源、冗長化したポンプ、溶存酸素警報は、本格的な RAS 設計では任意のオプションではなく、通常の機器故障で済むか、在池魚を全損するかの分かれ目となります。

生物ろ過槽を正しく設計する

RAS の設計で最もよくある誤りは、生物ろ過槽を予定給餌量ではなく現在の飼育密度に合わせて小さく設計してしまうことです。今日の魚に合わせた生物ろ過槽は、1回の成長サイクルのうちに処理が追いつかなくなります。目標とする1日の最大給餌量に余裕を持たせて設計することこそが、バイオマスの増加に伴ってもシステムを安定させる鍵です。

代表的な設計パラメータ

これらの数値は魚種、水温、システム設計によって大きく異なり、ここでは設計者が扱う変数の規模感を示すためだけに挙げています。

生物ろ過槽には時間が必要

新しい生物ろ過槽は初日から機能するわけではありません。硝化細菌がろ材に定着するには数週間かかり、亜硝酸を硝酸に変える細菌は、アンモニアを変換する細菌よりも定着が遅れます。立ち上げ期には、少ない尾数で放養して給餌量を徐々に増やすか、魚を入れる前にアンモニア源を添加し、給餌後に TAN と亜硝酸がいずれも確実に下がるようになるまで毎日測定します。この段階を急ぐことは、新しいシステムでの初期損失のよくある原因です。

固形物の管理

食べ残しの飼料と糞は、RAS における問題の主な原因です。固形物が水中に残ると、分解して酸素を消費し、アンモニアを放出し、生物ろ過槽を目詰まりさせ、鰓を刺激します。水槽の構造、旋回分離装置、ドラムフィルターによって、理想的には水槽から出て数分以内にすばやく除去すれば、処理ループの残りの部分を正常に機能させられます。給餌管理は直接影響します。食べられなかった飼料は 1 g 残らず、システムが除去しなければならない固形物になります。

人員とモニタリング

RAS には、魚だけでなく水質化学、ポンプ、フィルター、制御システムを理解したスタッフが必要です。溶存酸素、水温、pH、水位を連続監視し、何時であっても担当者に届く警報を備えることが標準です。アンモニア、亜硝酸、アルカリ度の毎日の確認や、フィルターとセンサーの定期的な保守は日常業務の一部です。給餌、水質、処置の詳細な記録があれば、システムの変化を問題になる前に把握できます。

RAS でよく生産される魚種

RAS は、サケのスモルト、マス、ウナギ、チョウザメ、ティラピアの生産や、多くの海産魚種の種苗生産に広く使われており、市場に近い場所で高価値魚種を育成する用途も増えています。RAS やバイオフロックを用いた屋内システムでのエビ生産も拡大しています。どの魚種を選ぶかは市場価格によります。1 kg あたりの高い生産コストを製品の価値でまかなう必要があるためです。

よくある質問

RAS は持続可能性が高いのですか？

使用する水ははるかに少なく、廃棄物を回収・処理できますが、消費エネルギーは多くなります。全体としての環境負荷はエネルギー源に大きく左右されます。

RAS の主なリスクは何ですか？

ポンプ、酸素供給、電源の故障です。冗長化、予備電源、警報は欠かせません。