Akvakultur er verdens raskest voksende matsektor. For å møte den økende etterspørselen trengs det løsninger utenfor kystfarvannene, som allerede er forurenset av skipsfart, turisme og kystutvikling.
Det internasjonale samarbeidsprosjektet «Ng? Punga o te Moana – Anchoring Our Open Ocean Future», som TU Braunschweig er involvert i, tar for seg nettopp dette problemet. Målet er å flytte akvakultur fra overbelastede kystregioner til åpne, eksponerte offshoreområder. Eksperter innen hydraulisk konstruksjon, strukturanalyse og marinbiologi samarbeider for å utvikle teknologier som tåler de ekstreme forholdene på åpent hav.
Å flytte akvakultur til områder langt fra kysten gir konkrete fordeler. Offshore-lokasjoner gir mer plass til ekspansjon, renere og kjøligere vann, mindre tilsmussing av akvakulturstrukturene fra marine organismer og en rik matforsyning for oppdrettsarter. Videre har akvakultur i disse områdene færre negative konsekvenser for havbunnshabitatet. «Dette kan derfor frigjøre det landbruksmessige potensialet i åpent hav», sier professor Nils Goseberg, leder for Leichtweiß-instituttet for hydraulisk teknikk ved TU Braunschweig.
Disse områdene byr imidlertid også på betydelig større utfordringer: Dypere vann, sterkere strømmer og høyere bølger stiller høye krav til stabiliteten og robustheten til akvakulturanlegg. Et avgjørende aspekt er derfor den nøyaktige bestemmelsen av kreftene som virker på infrastrukturen for å unngå overdimensjonering, noe som fører til høye kostnader for ankre og deres komponenter, samt underdimensjonering, noe som vil resultere i systemfeil i stormer. Større avstander fra kysten påvirker også reise- og vedlikeholdskostnader, noe som krever anlegg med lite vedlikehold.
Et mål med det internasjonale prosjektet «Ng? Punga o te Moana – Anchoring Our Open Ocean Future» er derfor utviklingen av en ny tangfarm, som skal installeres som en prototype utenfor kysten av New Zealand. Tang er ekstremt fleksibel og beveger seg med bølgene, og endrer stadig overflatearealet sitt. «Denne tilleggsdynamikken gjør det vanskelig å beregne kreftene som virker på tangen og hele farmen – et aspekt som hittil har vært utilstrekkelig undersøkt vitenskapelig», forklarer prosjektmedlem Henrik Neufeldt fra Leichtweiß Institute for Hydraulic Engineering.
Forskningsarbeidet til forskerne ved Leichtweiß Institute of Hydraulic Engineering inkluderer eksperimenter i bølgekanalen og bølgebassenget, samt datamodellering for å analysere tangs og gårdsstrukturens oppførsel under realistiske forhold. I den første serien med eksperimenter undersøkte forskerne kreftene og bevegelsen til tang på line i den 2 meter lange bølgekanalen. Dette er plasttau som tangen vokser på, som holdes til vannoverflaten av flytere og hvis ender er forankret til havbunnen. For dette formålet ble det laget erstatningslegemer med samme stivhet og tykkelse for å realistisk avbilde algenes deformasjoner. "Formen ble også modellert på tangen," forklarer Henrik Neufeldt. Spesielle sensorsystemer, som Particle Tracking Velocimetry (PTV)-systemet, registrerer strømningsfeltet rundt strukturen, mens kreftene som virker på plantene bestemmes av såkalte lastceller.
Målet med forsøkene er å bestemme hvordan kreftene og bevegelsene til tangen endrer seg under ulike bølgeforhold, og hvordan nærliggende dyrkingslinjer påvirker hverandre. Disse funnene vil bli innlemmet i datamodeller for å verifisere og ytterligere optimalisere lastbestemmelsen for det samlede systemet.
I en andre serie tester i bølgebassenget gjenskapte forskerne fra Braunschweig tangfarmen i skala 1:20. Fokuset her var å bestemme systemets brukervennlighet under realistiske forhold til havs. Ulike materialer til topproppene, som forbinder dyrkingslinjene og dermed fungerer som forbindelsespunkter mellom ankeret og farmen, samt ulike typer forankringssystemer, ble testet for å sikre optimale forhold for tangvekst. «Spenningen og stabiliteten til linene er spesielt avgjørende for å sikre konsistente vekstforhold med hensyn til lys og næringsstoffer», sier Henrik Neufeldt. Ved å kombinere kraftsensorer, bølgemålere, hastighetssensorer og bevegelseskameraer, kunne forskerne registrere og analysere systemets deformasjoner og bevegelser i detalj.
Det overordnede målet med forskningen er å gjøre offshore akvakultur bærekraftig og effektiv for å møte den økende etterspørselen etter marine ressurser – alltid med tanke på økologisk ansvarlighet. Gjennom utvikling av ny teknologi bør fremtiden for akvakultur ikke bare åpne for enorme produksjonsmuligheter utover ren matproduksjon, men også bidra til å beskytte det marine miljøet.
Prosjektdata
Det åpne havoppdrettsprosjektet «Ng? Punga o te Moana», ledet av Cawthron Institute i New Zealand, er et femårig (2021–2026) nasjonalt forskningsprogram. Prosjektet, som er finansiert av den newzealandske regjeringens Endeavour Fund med omtrent 11 millioner NZ$, har som mål å løse utfordringene som er nødvendige for å muliggjøre utvidelse av havoppdrettsindustrien. Forskere fra New Zealand, USA, Irland, Chile, Norge og Tyskland deltar i dette internasjonale prosjektet. TU Braunschweig er involvert gjennom Leichtweiß Institute for Hydraulic Engineering, i samarbeid med iTUBS, TU Braunschweig Innovation Society.
Weitere Informationen:
https://openocean.cawthron.org.nz
Video om prosjektet og eksperimentene ved Leichtweiß-instituttet for hydraulikk:
https://youtu.be/hAtUpVtLbsU
