Nå skal oppdrettsfisken på land

For å få mer fisk opp på land, tar forskere i bruk internasjonalt samarbeid, kunstig intelligens og avanserte analysemetoder.

Norge har fra før mye kunnskap om landbasert oppdrett, fordi mye av smolten som settes ut i norske laksemerder fødes og vokser til i slike anlegg, ifølge seniorforsker Roman Netzer i SINTEF.

– Kunnskapen som Norge har utviklet på landbasert lakseoppdrett i moderne RAS-anlegg (recirculating aquaculture systems) over de siste 20 årene har blitt veldig ettertraktet internasjonalt, spesielt for oppdrett av andre fiskearter. Med slike lukkede landanlegg hvor vannet resirkuleres, kan fisk produseres nesten hvor som helst og i nærheten til markedet, sier forskeren.

Et eksempel er Fresh Cooperation i Tyskland. Anlegget produserer matfisk i midten av Europa i «zero water exchange» (RAS) for lokale kunder. Her brukes fornybar energi og bærekraftig fôr som ikke inneholder komponenter fra villfanget fisk. En slik produksjon er dermed miljøvennlig og skåner naturlige fiskeressurser.  I dag fraktes store mengder fisk med fly over lange distanser. RAS er et bærekfraftig alternativ til det.

Men å røkte fisk på land er ikke problemfritt: Bransjen er utsatt for massedød og bismak på fisken, fordi biologien i landbaserte anlegg er vanskelig å kontrollere, samtidig som de små fiskebarna er ømfintlige for dårlig vannkvalitet. I verste fall kan mange tusen smolt dø på svært kort tid. Verdien av disse er veldig stor om man ser på potensialet for ferdig utvokst laks.

Forsikringsbransjen er pådriver

Nå etterspør den internasjonale forsikringsbransjen at aktørene har større kontroll på problemene med mikrobiologien i vannet. Derfor skal et nytt Europeisk forskningsprosjekt ledet av SINTEF Ocean, DIGIRAS, forsøke å løse en rekke utfordringer knyttet til oppdrett på land. Elleve partnere fra fem land deltar, og fra norsk side er NMBU (Norges Miljø- og biovitenskapelige Universitet), LetSea, AKVA group og SINTEF forskningspartnere.

I prosjektet skal oppdrett av fem fiskearter i såkalte RAS-anlegg under forskernes luper. Det internasjonale konsortiet skal studere mikrobesamfunn i anleggene og på fisken, etablere strategier for å forbedre vannkvaliteten, samt utvikle sensorer og studere fiskens velferd med kamerasystemer og kunstig intelligens, forteller forskeren.

Krevende mikrobiologi

I dag er det vanskelig å ha god nok kontroll på mikrobiell og kjemisk vannkvalitet i landbaserte RAS- anlegg. I tillegg kan det være store forskjeller internt i anlegget. Det består nemlig av mange ulike komponenter som mekaniske filter, biofilter, luftere for CO₂-fjerning og selve «bassenget» til fisken.

– Effektiv vannrensing og stabil mikrobiologi i anlegget er derfor en viktig del i oppskriften for ansvarlig og bærekraftig produksjon i slike anlegg, understreker Roman Netzer.

Forsker Roman Netzer (t.h) og kollega Deni Ribičić i laben. Vannkvaliteten må overvåkes nøye. Foto: SINTEF VIS MER

I prosjektet vil mikrobesamfunn i oppdrettsanlegg for laks, røye, brasme, havabbor og seriola, og på skinn og gjeller av selve fisken studeres med neste- og tredje-generasjons sekvenseringsteknologi.

Industripartnerne LetSea, Norwegian fishfarms Tydal, Fresh Cooperation og AndromedaGroup leverer fisken som det skal forskes på.

– Målet er å identifisere bakteriearter som er viktige for å opprettholde god vannkvalitet og samtidig finne de som kan true helsa til fisken.Dette arbeidet ledes av SINTEF-kollega  Deni Ribičić, som er ekspert innenfor kartlegging av mikrobesamfunn i akvatiske miljø, sier Netzer og legger til: 

Han jobber tett sammen med Universitet i Bielefeld, som har spisskompetanse innen sekvenseringsteknologi og bioinformatikk.

Vil avsløre forurensing og syk fisk med kunstig intelligens og maskinsyn

Risikoen for massedødelighet er særlig stor i anlegg som bruker sjøvann. Dette inneholder sulfat, og da kan det svært giftige stoffet hydrogensulfid (H₂S) dannes ved hjelp av bestemte bakterier, som ofte forkommer naturlig i vann og biofilm. Antall og aktivitet av disse bakterier skal analyseres med molekylærbiologiske metoder som real-time kvantitativ og digital PCR.

– H₂S, altså hydrogensulfid,  har flere ganger vært omtalt som årsak til massedødelighet i RAS-anlegg. Dette skjer fordi vi i dag ikke har analysemetoder som kan oppdage H2s før fisken viser tydelige tegn til forgiftning. Da er det vanligvis for sent for å redde den.

– Et viktig mål er derfor å utvikle en metode som kan overvåke dannelsen av det giftige stoffet. Målet er å utvikle en ny bærbar sensor for nøyaktig analyse av H₂S basert på nanomaterialer. Dette arbeidet ledes av portugisiske forskerkolleger ved INL i Braga, sier Roman Netzer.

Bransje i soloppgang? Dette er anlegget til LetSea på Helgelandskysten. Her forskes det på landbasert oppdrett i praksis. Foto utlånt fra bedriften. VIS MER

I tillegg skal det brukes undervannskamerasystemer for å overvåke adferden til fisken. Ubehag og stress fører vanligvis til at fisken endrer sin oppførsel. Slike endringer kan for eksempel være endret svømmemønster, gjelle- og/eller halefrekvens.

– Forskerkollega Bjarne Kvæstad har laget et undervannskamerasystem som skal overvåke fiskens adferd.  Ved hjelp av kunstig intelligens håper vi å finne tegn på endret adferd i et veldig tidlig stadium når miljøbetingelsene forverre seg, forteller Netzer.

Målet er å utvikle et varselsystem som slår alarm når vannkvaliteten endrer seg før fisken blir skadet. Ved hjelp av kunstig intelligens håper forskere å kunne se på et veldig tidlig tidspunkt om fisken føler ubehag, for eksempel på grunn av giftig hydrogensulfid. Tilsvarende algoritmer har allerede blitt utviklet og testet i laksemerder og skal nå brukes for overvåkning av fisk i lukkede anlegg med vannsirkulering.

Forskeren tilføyer at fisken stort sett har det bra i slike anlegg, ikke minst fordi de unngår parasitter som lus, amøber og farlige alger som oppdrettsfisken er svært plaget av. De lever også stort sett med skreddersydd vannkvalitet. Fiskens helse vil også bli studert i regi av Universitet i Patras, Hellas.

Vil bismaken til livs

Et annet problem er at fisk som står i landbaserte RAS-anlegg fram til de slaktes, får en kraftig bismak av jord. Dette vil ikke markedet ha. I dag må derfor fisken ofte stå flere uker i en gjennomstrømmingstank for å bli «vasket» før slakting. Det er veldig kostbart. Problemet er størst i fiskearter med stort fettinnhold, som røye, ørret og laks. Vi har tro på at vi også kan løse dette problemet med å etablere nye vannbehandlingsmetoder sammen med en vannbehandlingsekspert fra LUT Universitet i Finland, sier Netzer.

Egner seg for sambruk

En annen fordel med lukkede anlegg for oppdrett av fisk, er at avfallet kan brukes videre, som gjødsel, i såkalte akvaponics (kombinasjon av akvakultur og hydroponics), eller for å dyrke nye bioressurser som for eksempel børstemark, sjøpølser, snegler eller alger.

–Det finnes allerede eksempler hvor oppdrett av fisk og salatproduksjon kombineres. Det er effektiv matproduksjon og god utnyttelse av ressursene. Dette er noe vi skal jobbe videre med i søster-prosjektet Sidestreams sier Roman Netzer i SINTEF.

Big Data

I løpet av prosjektet vil det samles inn store mengder helt forskjellige data, alt fra vannkvalitet over DNA sekvenser og videoer. NMBU vil lede arbeidet for å sy disse sammen slik at oppdrett i RAS kan bli mer digitalt og kontrollerbart. Her kommer også partneren AKVA group inn i bilde som er en tungvekt innenfor oppdretts-teknologi og -kunnskap.