Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание научно-технического задела и структуры производственного кластера интегрированной этажной биотехнологии получения экологически чистой продукции аквабиокультуры для формирования высокоэффективного рыбного хозяйства с учетом региональных особенностей юга РФ

Докладчик: Пономарева Елена Николаевна

Должность: доктор биологических наук, профессор, зав. отделом

Цель проекта:
1. Создание научно-технического задела и структуры производственного кластера интегрированной этажной биотехнологии получения экологически чистой продукции аквабиокультуры для формирования высокоэффективного рыбного хозяйства с учетом региональных особенностей юга Российской Федерации. 2. Разработка комплекса научно-методической основы и технических решений направленных на создание интегрированной инновационной биотехнологии получения экологически чистой продукции аквабиокультуры для развития высокоэффективного рыбного хозяйства, восстановления рыбных запасов методами искусственного воспроизводства при рациональном природопользовании с учетом региональных особенностей юга Российской Федерации. Получение научных результатов, позволяющих сделать переход к новой биотехнологии мирового уровня и создание структуры производственного рыбохозяйственного кластера. Проект направлен на решение задач, предусмотренных приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники в Российской Федерации «Рациональное природопользование» и критической технологии «Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации чрезвычайных ситуаций». Реализация проекта в полном объеме должна также способствовать достижению целей технологической платформы «Технологии экологического развития» и, в частности, создать в дальнейшем новое экологически чистое производство пищевой продукции высокого качества.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Краткое описание основных результатов (основные практические и экспериментальные результаты, фактические данные, обнаруженные взаимосвязи и закономерности).
Разработанные методы интенсивного выращивания гидробионтов для получения пищевой продукции с использованием оборотной, сбросной воды и иловых отложений установок замкнутого водоснабжения и методические указания по совместному выращиванию различных гидробионтов (рыба, раки и др.) и растительных культур (гидропоника).
Научно-методическое обоснование интегрированной аквабиотехнологии для производства экологически чистой продукции.
Обоснование структуры производственного кластера новой аквабиотехнологии с учетом региональных особенностей юга РФ и разработка руководства по структуре производственного кластера, обеспечивающего подготовительные работы, выпуск и продвижение произведенной продукции до потребителя.
Представлена эскизная конструкторская документация на устройство экспериментальный образец аквабиокомплекса для производства экологически чистой продукции этажным методом с высокими техническими показателями регулирования параметров водной среды. Экспериментальный образец аквабиокомплекса для производства экологически чистой продукции этажным методом с высокими техническими показателями регулирования параметров водной среды.
Биотехнические нормативы по совместному выращиванию различных объектов аквакультуры интенсивными методами и апробация новых нормативов по совместному выращиванию объектов в модульной установке.
Технико-экономическое обоснование выращивания гидробионтов интенсивными методами.
2. Основные характеристики планируемых результатов (в целом и/или отдельных элементов), планируемой научной (научно-технической, инновационной) продукции.
Разработанные методические основы и структура производственного кластера интегрированной этажной биотехнологии получения экологически чистой продукции аквабиокультуры обеспечивающие принципиально новый подход к товарному выращиванию водных биологических ресурсов с использованием «этажного» принципа использования водных ресурсов должны решить проблемы продовольственной безопасности в части продуктов водного происхождения на долговременной основе
Методы интенсивного выращивания гидробионтов для получения пищевой продукции с использованием оборотной, сбросной воды и иловых отложений установок замкнутого водоснабжения в специализированных модульных системах имеют технические характеристики, приближенные к мировым аналогам:
- предполагают блочно модульной систему биотехнологических методов, для различных гидробионтов (рыба, раки, вермикультура и растительные культуры);
- высокие плотности посадки продукции от 60 до 80 кг /м3;
- высокий выход продукции с единицы полезной площади от 85 до 95%;
- биологическую очистку воды с высокоэффективной работой фильтрации, и использованием объектов фильтраторов для дополнительного очищения;
- получение дополнительной продукции до 40%.
Экспериментальный образец аквабиокомплекса для производства экологически чистой продукции этажным методом соответствует следующим техническим характеристикам:
- состав объекта со специализированными блоками: блок для выращивания объектов со специальными системами для гидропоники с новыми техническими решениями для дополнительного получения продукции гидробионтов, блок очищения воды, регулирования параметров водной среды, блок охлаждения водной среды; блок регулирования освещенности, блок дезинфекции воды, блок биологической очистки с новыми технологическими решениями;
- функционирование аквабиокомплекса осуществляется при полном замыкании системы водоообеспечения, многократного оборота воды и после очищения использование ее для выращивания добавочных объектов;
- требования к параметрам осуществляется при регулировании водной среды в диапазоне температур от 0 до 30Сº; регулирование гидрохимических показателей водной среды за счет специального блока биологической очистки, за счет работы микробиологической системы фильтрации.
3. Оценка элементов новизны научных (технологических) решений, применявшихся методик и решений.
Новизна состоит в разработке интегрированной аквабиотехнологии основанной на фундаментальных исследованиях биологии объектов культивирования и их адаптационных способностях позволяющих добиться максимального прироста полезной продукции с единицы площади, при использовании модернизированных технических средств, повышающих эффективность производства и получение нового результата (экспериментальный образец аквабиокомплекса) способного к правовой охране (патенты, ноу-хау). Новизна заключается в создании обоснованного производственного кластера включающего: производство продукции, ее переработку, хранение, доставку до потребителя и реализацию, логистику процесса продвижения товара на рынок. При этом планируется применение комплексного подхода к созданию биотехнологий и производственных кластеров: исследования состояния водных биоресурсов, возможностей их пополнения методами искусственного воспроизводства, необходимых объёмов товарного выращивания рыбы методами аквакультуры в связи с социально-экономической ситуацией на юге России.
4. Сопоставление с результатами аналогичных работ, определяющими мировой уровень.
В последнее время мировое сообщество уделяет огромное внимание «зеленым» экологически чистым технологиям, которые способны заменить существующие, оказывающие негативное влияние на окружающую среду и гидробиоценозы.
На современном этапе развития мировой аквабиокультуры возникает необходимость максимальной оптимизации процессов культивирования гидробионтов при правильном их подборе с учетом биологических особенностей и максимальном использовании площадей выращивания, плотности посадки, снижении кормовых затрат и увеличения выхода полезной продукции на единицу площади для получения пищевого продукта. Кроме того, биотехнологический процесс культивирования гидробионтов должен быть экологически безопасным, энергосберегающим и независимым от климатических факторов окружающей среды.
Введение в агропромышленный комплекс России интегрированных технологий, предполагающих максимальное использование площадей и совместное производство деликатесной рыбной продукции (икра, осетрина), дешевой быстрорастущей рыбы (сомовые, карповые и др), а также ракообразных (раки, креветки) и растительных культур (салаты) с использованием гидропоники позволит не только расширить ассортимент.
5. Пути и способы достижения заявленных результатов, ограничения и риски.
Для достижения завяленных результатов необходимо проведение следующие исследования и разработки:
- аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ и анализ теоретических исследований современного рыбного хозяйства на примере российской части Азовского бассейна; оценка потребности населения в продукции водного происхождения; изучение соотношения естественных и выращенных ресурсов в общем объёме потребляемой рыбопродукции;
- теоретические исследования в области создания интегрированной инновационной биотехнологии получения экологически чистой продукции аквабиокультуры для развития на основе потребляемой рыбопродукции высокоэффективного рыбного хозяйства, восстановления рыбных запасов методами искусственного воспроизводства с учётом экологической ёмкости выростных водоёмов на примере осетровых рыб России;
-экспериментальные исследования, по культивированию объектов аквакультуры (различных гидробионтов и растительных культур) с использованием оборотной, сбросной воды и иловых отложений с использованием специальной модульной установки-комплекса;
- исследования роста и развития рыб и других объектов на разных этапах онтогенеза в регулируемых условиях водной среды, оценка адаптивных возможностей организма гидробионтов к искусственным условиям;
- подготовить научное обоснование структуры производственного кластера новой аквабиотехнологии с учетом региональных особенностей юга РФ и разработка руководства по структуре производственного кластера, обеспечивающего подготовительные работы, выпуск и продвижение произведенной продукции до потребителя;
-создать экспериментальный образец аквабиокомплекса для производства экологически чистой продукции этажным методом с высокими техническими показателями регулирования параметров водной среды.
Новые методы будут опубликованы в инструкциях и методических рекомендациях для производства, представлены на международных выставках и салонах инноваций 2014-2016 гг.
Предлагается проведение семинаров по обучению фермеров к использованию новых аквабиотехнологий производства экологически чистой рыбной продукции, гидробионтов и растительных культур (аквапоника). ЮНЦ имеет базовые кафедры в АГТУ (Астраханский государственный технический университет) и ДГТУ (Донской государственный технический университет) для внедрения биотехнологических методов в учебный процесс.
Намечена траектория продвижения биотехнологии от разработчика к потребителю по следующим этапам: разработка методов аквабиотехнологии путем экспериментальных работ и повторов , апробация на полезной модели, разработка документации к разработке (рыбоводно-биологическое обоснование процесса производства, бизнес план, технико-экономическое обоснование), разработка производственного кластера, внедрение биотехнологии на малом инновационном предприятии индустриального партнера.
Ограничения и риски в достижении цели могут возникнуть при изменении цен на ввозимую часть импортного оборудования и материалов, а также кормов импортного производства. однако в проекте предусмотрено импортозамещение на 70 %.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Описание областей применения планируемых результатов (области науки и техники; отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться или планируемая на их основе инновационная продукция);
Результаты исследования могут быть использованы в следующих областях: биологии, гидробиологии, ихтиологии, экологии, биотехнологии, аквабиотехнологии, аквабиокультуры, в области сельского хозяйства и рыбоводства.
Результаты исследований ПНИ могут быть использованы в реальном секторе экономики РФ, в Агропромышленном комплексе и его составляющей рыбозохяйственном комплексе страны.

2. Описание практического внедрения планируемых результатов или перспектив их использования;
Новые интегрированные методы внесут большой вклад в формирование современной отечественной индустрии рыборазведения и фермерского рыбного хозяйства, дадут возможность конкурировать на внутреннем и внешнем рынке рыбохозяйственной продукции, повысят инвестиционную привлекательность, позволят дать населению, проживающему в южных регионах, дополнительные рабочие места, адаптировать рыбохозяйственный комплекс юга России к современным экономическим условиям. Особенно актуальна биотехнология и экспериментальный образец (в дальнейшем системы для выращивания гидробионтов) для маловодного Крыма, где регламентированы запасы пресной воды и ее многократное использование для производства экологически чистого продукта разного ассортимента позволить повысить эффективность производства и максимально использовать его материальную базу.
Предполагается внедрение разработки фермерские хозяйства и промышленные предприятия, занимающиеся выращиванием осетровых рыб и других гидробионтов в рамках национального проекта «Развитие АПК».

3. Оценка или прогноз влияния планируемых результатов на развитие научно-технических и технологических направлений; разработка новых технических решений; на изменение структуры производства и потребления товаров и услуг в соответствующих секторах рынка и социальной сфере. Оценка или прогноз влияния планируемых результатов на развитие исследований в рамках международного сотрудничества, развитие системы демонстрации и популяризации науки, обеспечении развития материально-технической и информационной инфраструктуры.
В связи с принятием закона по аквакультуре в сентябре 2013 года и началом его действия с января 2014 года рыбное хозяйство и аквакультура в России получили новый виток развития и востребованность в инновационных аквабиотехнологиях возросла.
Предлагается биотехнология у которой срок начала окупаемости – на 2-й - 3-й год от начала полносистемной эксплуатации рыборазводного комплекса, срок полной окупаемости проекта и возврата инвестиционного кредита – на 4-й год. Экономическая рентабельность проекта на третий составит 19% и характеризуется хотя и не значительным стабильным ростом, начиная со 2- го года эксплуатации, что для технологий аквакультуры является высоким показателем.
Разработанные методологические основы инновационной технологии основаны на фундаментальных исследованиях и являются конкурентоспособными и экономически целесообразными в современных условиях развития экономики рыбохозяйственного комплекса России. Они позволят в короткие сроки, опираясь на новые интенсивные методы содержания и выращивания рыб, добиться результатов, превосходящих западные технологии в 2-4 раза по таким показателям, как прирост полезной продукции и уменьшение смертности на всех этапах производственного цикла.

Текущие результаты проекта:
1. Анализ информативных источников зарубежных и российских статей выявил, что в последние годы в мире идет интенсивный рост аквакультуры, которая в 2013 году по данных ФАО уже достигла около70 млн. тонн и 48% всей потребляемой в мире рыбы приходится на аквакультуру и не мало важное место занимает выращивание гидробионтов в полностью регулируемых системах. Высокая окупаемость, опережающие темпы роста инвестиций в аквакультуру в мире, стремление обеспечить продовольственную безопасность, снизить нагрузку на морские биологические ресурсы, определяют актуальность развития этого направления. «Зеленые» и органические биотехнологии весьма востребованы в мире и актуальны для южных регионов России, это может быть выращивание гидробионтов в установках замкнутого водообеспечения с использованием этажного культивирования рыбы, гидропоники (растений), раков и вермикультуры. Такие интегрированные биокомплексы с применением новых технологических приемов занимают небольшие площади и могут быть использованы семейными рыбоводными фермами.
2. Проведенный поиск РИД по тематике проекта был направлен на более детальное изучение вопроса, отобраны рефераты и полные текстовые российские патенты в наибольшей степени соответствующие патентному поиску по исследуемой проблеме. Глубина поиска по источникам патентной информации была принята 15 лет, исходя из потребности в информации для решения поставленных задач.
3. На основе анализа и обобщения нормативной и методической литературы разработаны методологические подходы и способы решения задач для создания новой этажной (горизонтально-вертикальной) технологии получения не только рыбы, но и другой растительной и животной продукции. Установлены основные операции при использовании оборотной воды УЗВ различных производств. Проанализированы используемые в разных странах способы очистки оборотной воды, ее вторичное использование в производственном цикле, а также возможность совмещения рыбоводных УЗВ с выращиванием сельскохозяйственных культур (аквапоника) в единых модулях.
Проанализированы способы очистки и использования сбросной воды рыбоводных УЗВ. Установлено, что сбросные воды возможно применять при поливе участков фермерских хозяйств, в теплицах (гидропонка), как основная питательная среда при выращивании ряда культур. Проведен набор информации по использованию твердых фракций УЗВ - илов, которые можно использовать как дешевое органическое удобрение взамен минеральных, для получения биогаза. Широко распространено использование илов рыбоводных УЗВ совместно с производством вермикультуры, как перспективного направления, получившего широкое развитие в мире, как отдельная отрасль сельского хозяйства. Ретроспективный анализ мирового и отечественного опыта производства высококачественной пищевой рыбной продукции показал, что наиболее эффективными в современный период являются биотехнологии, предполагающие создание небольших по площади модульных систем с замкнутым циклом водоснабжения (УЗВ). Использование УЗВ значительно сокращает сроки выращивания и созревания рыб, что ускоряет формирование маточных стад, достигается высокая продуктивность, сокращается водопотребление и сброс. Новые технологии требуют соразмерных поставленным целям капитальных вложений и малый штат обслуживающего персонала. При производстве рыбы основанной на экстенсивной технологии лимитирующими факторами выступают используемые для её реализации значительные площади земли, объёмы воды и загрязнение окружающей среды.
4. Проведение конференции было направлено на популяризацию научных исследований проводимых ведущими специалистами рыбохозяйственной отрасли Юга России отражающих наиболее важные проблемы в данном направлении. Материалы конференции затрагивают наиболее значимые вопросы функционирования рыбохозяйственного комплекса юга России, его научное обеспечение. В частности проблему разработки интенсивных биотехнологий аквакультуры и предложений по организации рыбохозяйственной деятельности в бассейнах южных морей которые крайне важны для разработки методов и технологий сохранения биоразнообразия и устойчивого использования биологических ресурсов бассейнов Южных морей России. Разработана программа конференции (приложение 1), подготовлено заключение по результатам проведения конференции.