Niewidzialny akumulator: dlaczego monitorowanie rozpuszczonego CO2 jest brakującym elementem sterowania w hodowli łososi na lądzie

W systemie akwakultury z recyrkulacją tlen skupia całą uwagę. Każdy obiekt RAS w krajach rozwiniętych ma redundantne czujniki tlenu rozpuszczonego, automatyczne systemy natleniania i logikę alarmową, która powiadamia operatorów o 3 nad ranem, gdy stężenie tlenu rozpuszczonego spadnie. Dwutlenek węgla nie ma z tym nic wspólnego.

Biologia jest bezlitosna. Smolt łososia, spożywając 1 kilogram paszy, wytwarza około 1,2 kilograma CO₂ poprzez oddychanie – więcej masy CO₂ niż masa paszy przekształconej w wzrost. W systemie przepływowym CO₂ jest wypłukiwany wraz z wodą. W systemie recyrkulacyjnym, gdzie 95–99% wody jest oczyszczane i zwracane, CO₂ akumuluje się. Bez aktywnego usuwania, stężenie CO₂ w zbiorniku wzrasta do 30–50 mg/l w ciągu kilku dni od pełnego zagęszczenia zarybienia.

Problem pomiaru: dlaczego czujniki CO2 są trudne

Pomiar rozpuszczonego CO₂ wykorzystuje zasadę elektrody Severinghausa. CO₂ dyfunduje przez membranę przepuszczalną dla gazu do cienkiej warstwy wewnętrznego elektrolitu, zmieniając jego pH. Zmiana pH, mierzona względem elektrody odniesienia, jest proporcjonalna do ciśnienia parcjalnego CO₂. Pomiar jest wiarygodny — pod warunkiem, że czujnik jest utrzymywany w odpowiedniej pozycji.

Praktycznym problemem w systemie RAS jest dryft. Membrana zanieczyszcza się biofilmem. Wewnętrzny elektrolit wyczerpuje się. Złącze odniesienia blokuje się zawieszonymi cząstkami stałymi. Czujnik CO₂ pozostawiony bez konserwacji przez miesiąc może dryfować o 30–50% od punktu kalibracji – odczytując 8 mg/l, podczas gdy w zbiorniku faktycznie jest 25 mg/l. To różnica między wartością „bezpieczną” a „przewlekłą kwasicą” wyświetlaną jako wartość normalna na ekranie SCADA.

Czujnik rozpuszczonego CO₂ Honde jest przeznaczony do wdrożeń RAS, ponieważ jego wkład membranowy może być wymieniany przez użytkownika w terenie, jego wyjście RS485 Modbus-RTU łączy się bezpośrednio z zakładowym sterownikiem PLC, a jego automatyczna kompensacja temperatury zapewnia dokładność w zakresie od 8°C do 20°C typowym dla pracy RAS.

Brakująca pętla sterowania

Nowoczesny zakład hodowli łososia na lądzie działa w oparciu o następującą architekturę sterowania:

Tlen jest kontrolowany automatycznie — czujniki tlenu rozpuszczonego (DO) sterują systemami natleniania w pętli zamkniętej. Temperatura jest kontrolowana automatycznie — grzałki i agregaty chłodnicze reagują na sygnały z czujników w zbiorniku. pH jest kontrolowane automatycznie — dozowanie wodorowęglanu sodu reaguje na sygnały z sond pH. Stężenie CO₂ jest mierzone — jeśli w ogóle — ręcznie, raz w tygodniu, a następnie analizowane miernikiem laboratoryjnym.

Rezultatem jest proces kontrolowany w czterech wymiarach, z piątym wymiarem zarządzanym na ślepo. Kolumna odgazowująca – wieża wypełniona lub stripper próżniowy, który usuwa CO₂ – pracuje ze stałą wydajnością, dostosowaną do obciążenia szczytowego, niezależnie od rzeczywistego zapotrzebowania. Operator nie dysponuje danymi, które pozwoliłyby mu odpowiedzieć na najbardziej podstawowe pytanie: czy odgazowywacz usuwa obecnie wystarczającą ilość CO₂?

Zainstalowanie czujnika CO₂ Honde w linii powrotnej zbiornika zamyka tę pętlę. Czujnik mierzy rzeczywiste stężenie CO₂ w wodzie wpływającej do zbiornika. Wyjście RS485 steruje odgazowywaczem: gdy stężenie CO₂ zbliża się do 15 mg/l, przepływ powietrza odgazowującego wzrasta; gdy spada poniżej 8 mg/l, przepływ powietrza maleje. Odgazowywacz pracuje z wydajnością rzeczywiście wymaganą przez wodę, a ryby nigdy nie doświadczają progu kwasicy.

Architektura rozwiązań dla lądowego obiektu do hodowli łososi

Wyniki badań terenowych: Lądowy zakład produkcji smoltów, zachodnia Norwegia, 2026 r.

Komercyjny zakład produkujący smolt łososia atlantyckiego w zachodniej Norwegii — produkujący 2,5 miliona smoltów rocznie w systemie w pełni recyrkulacyjnym — zainstalował czujniki CO₂ firmy Honde w 24 zbiornikach hodowlanych w okresie od stycznia do marca 2026 r.

Wyniki operacyjne po 5 miesiącach (do momentu szczytu produkcji smoltów wiosennych):

• •Ciągłe pomiary czujników wykazały, że stężenie CO₂ w zbiorniku wahało się między 6 a 24 mg/l dziennie – w zależności od cyklu karmienia i wydajności odgazowywacza – podczas gdy poprzednie cotygodniowe pobieranie próbek konsekwentnie wykazywało łagodną średnią wartość 10–12 mg/l. Ryby w zbiornikach o największym zagęszczeniu żyły w stanie przewlekłej kwasicy przez około 30–40% cyklu produkcyjnego.
• •Po zamknięciu pętli sterowania odgazowywaczem — przekaźnik modulujący przepływ powietrza strippingowego w oparciu o odczyt czujnika — średnie stężenie CO₂ w zbiorniku ustabilizowało się na poziomie od 8 do 14 mg/l we wszystkich 24 zbiornikach.
• •Wskaźnik wykorzystania paszy poprawił się o 11% w okresie tuczu od maja do czerwca w porównaniu z analogicznym okresem w roku 2025, co kierownik produkcji przypisał bezpośrednio wyeliminowaniu kwasicy wywołanej przez CO₂.
• •System przekaźnika alarmowego zarejestrował 37 zdarzeń eskalacji przy progu 20 mg/l w pierwszym miesiącu — przed pełnym dostrojeniem pętli sterowania odgazowywaczem — oraz zero zdarzeń eskalacji w ostatnim miesiącu badania.
• •Dokumentacja dotycząca dobrostanu ryb w ośrodku na potrzeby audytu przeprowadzonego wiosną 2026 r. po raz pierwszy uwzględniała ciągłą historię stężenia CO₂, zastępując poprzednie zapisy próbek punktowych kompletnym zestawem danych oznaczonym znacznikiem czasu.