Хозяйства, занимающиеся разведением аквакультуры, регулярно сталкиваются с заморами. Таких периодов два: летний (июнь-июль) и зимний (январь-февраль). Причина не только в антропогенных факторах, но и в обычном недостатке кислорода. Когда реки и озера промерзают, органика оседает на дно и разлагается, забирая его из жидкой среды. С началом паводка повышается содержание азота и фосфора в воде, из-за чего бурно размножаются сине-зеленые водоросли - возникает дефицит О2. Кроме того, к этому может привести сброс промышленных стоков. На естественное восстановление акватории требуются годы, экстренное влетает в копеечку: миллион рублей в сутки и больше.
По данным Тюменского филиала всероссийского НИИ рыбного хозяйства и океанографии, для нормальной жизнедеятельности стада достаточно 30-процентного уровня кислорода, когда он падает до 15 и менее, ихтиофауна может задохнуться. Такие случаи отмечаются ежегодно в бассейнах всех крупных рек Западной Сибири: Оби, Иртыша, Надыма, Пура, Таза. Самый масштабный случай в Обской губе зафиксировали в 2007-м: тогда погибло около 9,7 тысячи тонн рыбы. В Бурятии в 2016-м выпали из хозяйственного оборота озера Сосновское и Исинга: потери составили около 65 тонн биоресурсов.
Впрочем, в более южных широтах заморы тоже не редкость. Так, в мае 2022 года Курганская межрайонная природоохранная прокуратура выезжала на озера Малое Песьяное и Кабанье. Взятые пробы показали, что никаких инфекций там нет, просто за последние десять лет водоемы сильно обмелели и промерзают зимой до дна. С учетом того что оба используются арендаторами для выращивания товарной рыбы, можно представить их ущерб.
- Поскольку производственный цикл в рыборазведении достаточно долгий, наиболее ценятся особи, достигшие 3-4 лет, у северных видов - 7-8, проблема стоит очень остро. Быстро и эффективно снять ее можно за счет дополнительного насыщения воды кислородом и другими газами, - комментирует Валерий Бахарев, научный руководитель компании-разработчика.
Технология получила название биопринтех и работает за счет снарядного всплытия пузырьков. Она позволяет повысить выживаемость аквакультуры не менее чем на 40 процентов и увеличить втрое объем производства без дополнительной подкормки.
Надо признать: на рынке хватает технических решений по аэрации, в основном американских, английских и китайских, но прибор, сконструированный северянами, способен растворять О2 намного быстрее. Его КПД достигает 90-97 процентов, тогда как у аналогов - около 30, разница в энергозатратах тоже существенная: 0,8 рубля на куб воды против 1,7-7,5. Таким способом можно выращивать до 750 килограммов рыбы на один га водного зеркала.
- Эффективность определяет сопротивление пограничной пленки между пузырьком воздуха и жидкостью. Кислород, строго говоря, не растворяется, а поглощается. На профессиональном языке это называется гидратацией: атомы воды как бы обхватывают газ в кокон. Мы нашли режим, при котором все происходит быстрее до 100 раз. Для этого создаются определенные условия: пузырьки загоняются в каналы, им задают нужную скорость всплытия, размеры и т. д., - уточняет Бахарев.
Импортные же аэраторы, по словам предпринимателя, построены на увеличении контактной поверхности "газ-жидкость" за счет измельчения пузырьков или капель. В два раза больше контакт - в два раза увеличится объем растворенного. При этом нет скоростного насыщения воды кислородом, биота (совокупность живых организмов. - Прим. ред.) потребляет его намного быстрее, не оставляя ничего рыбам.
За счет аэрации озер зимой рыба, не успевшая дойти до товарной кондиции, выживет до следующего вегетационного периода, при этом наберет массу в 2-3 раза больше, чем при однолетнем цикле. Кроме того, у хозяйств отпадает необходимость ежегодно закупать партии мальков и искусственные корма. Средняя акваферма с централизованным энергоснабжением и объемом производства десять тысяч тонн продукции в год только на электроэнергии сэкономит 132 миллиона рублей, а в горизонте десяти лет ее расходы упадут в 20 раз.
В разработку и изготовление опытного образца аэратора вложили около 700 тысяч рублей своих средств и трехмиллионный грант Фонда содействия инновациям по программе "Старт". Сейчас его испытывают в одном из рыбных хозяйств Свердловской области. К 1 сентября должны завершить первый цикл.
- Там разводят карпа и толстолобика. Пруды мелкие, в среднем летом глубина 2-2,5 метра. В этом году из-за недостатка паводковых вод вообще 80 сантиметров! Естественно, слой быстро прогревается, начинает расти трава, цветут водоросли - может случиться замор, - рассказывает предприниматель. - Поскольку мы делали прибор в расчете на более глубокие водоемы, до 3-4 метров, сейчас наблюдаем, как он поведет себя в таких экстремальных условиях и насколько будет эффективен.
Получив обратную связь и доработав конструкцию аэратора, компания планирует в ближайшие 1,5 года начать мелкосерийные продажи. Цель - занять до трех процентов рынка УрФО и 0,2 процента рынка РФ. Их объемы оцениваются в 0,67 и 90 миллиардов рублей соответственно. С учетом того что в Уральском округе 1022 рыбоводческих хозяйства, спрос обеспечен.
Впрочем, резидент технопарка не собирается ограничиваться АПК: уже адаптирует технологию вместе с биологами под очистку промышленных и коммунальных стоков.
- Если подавать воздух в аэротенки в определенном режиме, то кислород будет поглощаться быстрее, чем его "проглотят" вечно голодные бактерии. Углеродные соединения им нужны в качестве пищи, а кислород как источник дыхания (окисления) . Тем самым увеличится производительность активного ила (биоценоза колоний бактерий и простейших организмов, которые участвуют в очищении стоков, превращая органику в неорганику), - делится планами Валерий Бахарев.
Также биопринтех можно применять в газо- и нефтехимии. Расчеты показывают, что он повысит производительность погружных абсорберов при крекинге (высокотемпературном расщеплении нефти на фракции) до десяти раз. Хантымансийцы планируют поучаствовать в акселераторе БРИКС в Омске и предложить нефтеперерабатывающему заводу потенциальную реализацию пилотного проекта.
На Ямале проводят эксперимент по повышению выживаемости мальков: в их ежедневный 18-кратный рацион сотрудники Собского рыбоводного завода 14 раз добавляют гаприн. Белковый комплекс получают из бактерий, питающихся метаном. Он содержит много протеина (65 - 75 процентов) и 9 - 11 процентов нуклеиновых кислот, стимулируя рост молоди и укрепляя ее иммунитет. Исследование стартовало в июне, в течение месяца подбирали оптимальную дозировку, но уже в первые недели заметили результаты. В частности, привес личинок муксуна, которых потчевали гаприном, составил 20 миллиграммов, а у тех, что ели обычный корм, всего десять. По словам профессора кафедры водных биоресурсов и аквакультуры ГАУ Северного Зауралья Александра Литвиненко, чуть раньше метод опробовали на осетровых в хозяйствах Тюменской области. Там выживаемость мальков с нормативных 55 процентов выросла до 90, а темпы роста увеличились в 1,5 раза - нечто подобное ждут и от сиговых. В СССР гаприн выпускали в промышленных масштабах (20 тысяч тонн в год), в 1990-е производства закрылись, а вот научно-технические заделы сохранились и сейчас помогут восстановить популяцию ценных видов рыбы. Кроме того, кормовая добавка удешевит себестоимость выращивания рыбы в условиях замкнутого водообмена.