Wastewater secondary treatment in RAS with microbial biomass output

Det er rask vekst i landbasert oppdrett, og Norge har en sterk posisjon i denne teknologiutviklingen med selskap som Nofitech som designer og leverer modulbaserte resirkuleringsanlegg (RAS). Det er minimalt med vannutslipp fra resirkuleringsanlegg, men overskuddsvannet er rikt på nitrogen og kan føre til uønsket alge- og ugressvekst dersom det slippes ut. Vannbehandling for å fjerne nitrogen medfører en kostnad og det er derfor nyttig å se om man kan utnytte den N-rike ressursen til produksjon av ny biomasse som kan brukes til f.eks. fôr. I WASTELESS vil vi gjennomføre vannbehandling med et helt nytt dyrkingskonsept, der biomassen vokser på bioreaktor. Biomassen vil bestå av flere ulike mikroorganismer (f.eks. mikroalger, cyanobakterier og ciliater) som vokser sammen i et balansert system. Ved å overvåke og styre samfunnet for best mulig produksjon, kan man høste mest mulig nitrogen fra vannet før det slippes ut eller brukes tilbake i RAS-anlegget. Den nye biomassen er rik på proteiner, karbohydrater, essensielle fettsyrer og andre ettertraktede råstoffer, og kan brukes f.eks. erstatte mindre bærekraftige ingredienser som soya og fiskemel i fôr til fisk og dyr. Alle avtaler er signert og prosjektet hadde sitt offisielle oppstartsmøte. Prosjektkonsortiet utforsket bioreaktorer som var tilgjengelige, men bestemte seg for å produsere egen bioreaktorteknologi for prosjektet for å opprettholde uavhengighet og immaterielle rettigheter. Planleggingen av reaktorene og tilhørende eksperiment pågår.

Land-based aquaculture is growing, and Norway is a strong partner in development with companies like Nofitech who designs and delivers module-based Recirculating Aquaculture Systems (RAS). Although waste water is minimised in RAS, release of N-rich water to a recipient may lead to undesirable eutrophication and some countries regulate the release of N from land-based aquaculture. Water treatment before release implies a cost to the producer. At present, there is no established system for collection and reuse of RAS release water into new productions such as in aquaponics. Moreover, existing aquaponic systems have large area footprints and production is mainly developed to grow freshwater plants such as salad and herbs. The release from post-smolt RAS is saline and favours production of organisms that tolerate brackish or seawater such as seaweeds or marine microorganisms. In WASTELESS we want to introduce secondary water treatment in RAS using a novel reactor concept, the Rotating Algal Biofilm Reactor (RABR). The area footprint of the reactor treating the effluent from RAS can be minimized by increasing the height and length of the belt, and harvesting of a biofilm is energy efficient compared to harvesting by centrifugation. Efforts to grow marine biomass on waste streams using single species cultures require rigorous control. Instead, we suggest establishing multi-species biomass production and use known ecological principles to optimise nutrient removal and cleaning of the RAS water. The actors will probably be a mix of organisms (i.e. bacteria, cyanobacteria, algae and ciliates), which have valuable properties in fish feed, and we will exploit the complementarity rather than fight the complexity. Furthermore, new ingredients for aquafeed can be produced from the N-rich RAS release by biorefining the produced biomass paste into clean fractions of proteins and fatty acids for example to replace less sustainable ingredients in aquafeed such as soy or fish oil.