|
|
Balance of energy, water and nutrients in the aquaponic cycle
Szotkowski, Matěj ; Procházková, Michaela (referee) ; Máša, Vítězslav (advisor)
Předložená diplomová práce byla zpracována s cílem vytvořit přehled poznatků v oblasti akvaponické potravinové produkce. Informace získané během tvorby tohoto přehledu pak měly vést, v kombinaci s daty získanými z funkčního provozu, k vytvoření matematického modelu akvaponického cyklu. Na akvaponické farmě provozované společností Flenexa plus s.r.o., která byla zdrojem potřebných procesních dat, měla být dále zpracována a vyhodnocena bilance energie a vody. Nakonec měla být v průběhu práce posouzena možnost implementace mikrořasového fotobioreaktoru do akvaponického cyklu. Úvod práce představuje motivaci vedoucí k potřebě inovovat dnešní potravinovou produkci. Kriticky jsou zhodnoceny predikce vývoje lidské populace, a to pak hlavně z pohledu dopadu, který by tento růst měl na zemědělskou produkci. Současná situace se na základě získaných poznatků ukazuje jako neudržitelná, primárně pak v oblastech vodohospodářství a energetické spotřeby. Následně je jako možné řešení vedoucí ke zlepšení udržitelnosti potravinové produkce zkoumána akvaponie. Akvaponie je definována a její jednotlivé komponenty jsou představeny z hlediska mechanismu jejich fungování a z pohledu jejich návrhu. Mezi popsané oblasti patří například principy tzv. coupled a decoupled akvaponie a popis možných typů hydroponického komponentu. V této části práce je pozornost věnována také představení cyklů jednotlivých živin v rámci akvaponie. Následující a poslední teoretická část práce je pak věnována mikrořasovému fotobioreaktoru. Jsou zde popsány mechanismy, jak motivující, tak odrazující od zakomponování bioreaktoru do akvaponie. V oblasti výhod se jedná hlavně o jeho roli ve stabilizaci pH a spotřebě toxikého amoniaku. Na druhou stranu jeho ekonomické dopady na profitabilitu akvaponie jsou velmi proměnlivé v závislosti na způsobu implementace. Samotný mikrořasový fotobioreaktor je pak v práci detailněji představen. Jednotlivé procesní ukazatele ovlivňující růst řas jsou rozebrány, a to společně s jednotlivými typy fotobioreaktoru, metodami sklizně a využitími pro vyprodukované mikrořasy. Na základě poznatků schromážděných v této práci pak lze jako nejvhodnější k implementaci do akvaponie doporučit hybridní fotobioreaktory, u kterých je většina osvětlení zajištěna v podobě slunečního svitu. Samotná experimentální část práce pak začíná popisem zkoumaného provozu společnosti Flenexa plus s.r.o. z pohledu aplikovaného akvaponického procesu. Jednotka podrobená měření byla provozně stabilní a využívala implementace hydroponického komponentu typu Deep Water Culture (DWC). Spolu s detailním popisem celého provozu jsou poskytnuty a vyhodnoceny vypracované bilance vody a energií. Pozornost je pak přesunuta k matematickým modelům vypracovaným a ověřeným na základě dat a poznatků shromážděných z provozu společnosti Felenexa plus s.r.o. Logika a algoritmy, na kterých jsou oba modely postaveny, jsou v této části vysvětleny a diskutovány společně s hlavními funkcemi a schopnostmi obou modelů. První, primárně statistický model je představen jako nástroj pro použití při uvádění akvaponie do provozu. Druhý, fyzikální model pak v uživatelsky přívětivém formátu představuje základ pro model řízení akvaponické farmy s mikrořasovým fotobioreaktorem. V neposlední řadě jsou nastíněny také cesty možného budoucího vývoje pro oba vytvořené modely. Práce je následně završena shrnutím a diskusí nad poznatky a výstupy získanými během celého tvůrčího procesu.
|
|
|
Vliv alternativních zdrojů bílkovin v rybím krmivu na růst ryb a rostlin ve dvousmyčkovém akvaponickém systému
NIKL, Ondřej
The objective of this thesis was to evaluate the production efficiency of feeds which were designed with the intention of developing a special aquaponic feed. Further, to evaluate the content of nutrients in water, sludge and nutrient solutions and their influence on plant growth and finally suggest possible modifications to the feed composition. Aquaponic feed should respect nutritional requirements of fishes and plants, not put burden on the environment by not used nutrients and with regards to sustainability, use alternative sources of protein instead of marine fish meal. Because of that, three experimental isoprotein and isocaloric feeds were proposed. Feed A contained conventional ingredients including marine fish meal. Feed B used freshwater fish meal and exclusively plant proteins not regarding its origin. Feed C was made of sustainable and local sources of protein. The experiment was conducted in the aquaponic hall of Faculty of Fisheries and Protection of Waters, University of South Bohemia. As experimental material was used Nile tilapia (Oreochromis niloticus) and lettuce (Lactuca sativa). Feed B shown similar values of all production indicators as conventional feed A. Weight of fishes in system A after thirteen weeks increased by 143,68 % and in system B by 136,56 %. Weight of fishes in system B was at the end of experiment inconclusively lower by 4,08 %. Feed conversion ratio (FCR) of feed B (1,92?0,10) was inconclusively higher by 8,47 % against FCR of feed A (1,77?0,13). Average weight of aerial parts of plants growing in nutrient solution created from mineralized sludge gathered from system B, supplemented with missing nutrients reached value 221,8?33,9 g after four weeks. That was inconclusively more by 44,21 % than average weight of plants grown in special hydroponic solution and by 8,62 % more than weight of plants grown in enriched solution gathered from system A. Experimentally it was proven that in aquaponic feeds it is possible to substitute marine fish meal by alternative source of protein and using these feeds ensure an effective nutrition for fish and plants in a two-loop aquaponic system.
|
|
|
Využití akvaponie na příkladu státu Keňa
Partila, Filip
This bachelor thesis deals with the issue of aquaponics and its possible use in developing countries. The introductory part of the paper summarizes in the form of a literature research the current issues of developing countries, then introduces aquaponics as a new potential direction of sustainable crop production. The next section presents the model state of Kenya in more detail. The main part of the work focuses on the analysis of eating habits, caloric intake of the population, conditions for aquaponics in the country and compares aquaponics with conventional agriculture. In the end, it was evaluated whether Kenya is a suitable candidate for an aquaponic project due to its conditions.
|
|
| |
|
|
Integrovaná ochrana rostlin v akvaponických systémech
URBÁSEK, Jan
The aim of this bachelor thesis was to develop a literature search focused on the issue of integrated pest management (IPM) in aquaponics. Due to the fact that the literature focused on IPM in aquaponics is very limited, the work is based primarily on information about plant protection used in greenhouses or hydroponics. Individual methods of plant protection were evaluated based on their applicability in various types of aquaponic systems. The evaluation also considered their real usage in commercial aquaponic farming. Prevention is proving to be the most effective. By following strict preventive measures, more significant problems can be prevented. Subsequent resolution of the problems can be quite complicated and can cause irreversible economic losses on plant products. Chemical protection is now commonly used in plant protection in greenhouses and hydroponics. However, the application of chemical pesticides in aquaponics is highly problematic due to their possible toxicity to aquatic organisms. Due to the limited possibilities of using traditional chemical pesticides, it is therefore necessary to look for other alternatives. Natural products based on plant extracts could become one of these alternatives. There is a large number of plants that have pesticidal effect, but the possibility of their application is without further research very limited, as most products of plant origin have not been tested for their toxicity to aquatic organisms. In this work has been created an overview of plant products available on the market that could be used against problematic pests and diseases. Also based on literature sources there has been created a list of plants that can be recommended for future research into usability and inclusion in the IPM system of large aquaponic farms.
|
|
|
Zhodnocení odpadu z akvakultury
LUNDA, Roman
Water treatment technology has undergone a dynamic development in recent years with new treatment methods rapidly emerging. Constructed wetlands, aerobic composting, anaerobic treatment, enzymatic or chemical hydrolysis, and aquaponics are conventional and well-known technologies used in aquaculture waste reduction, valorisation, and recycling. All aquaculture waste can be valorised by several technologies. Novel technologies are mainly applied to recycle resources or produce valuable by-products, including biodiesel, fish silage, biochar, lactic acid, hydrogen, and insect larvae growth from aquaculture sludge, as well as phytoremediation and biofloc technology for aquaculture sludge treatment. Chapter 2 documented the composition of sludge and wastewater from several RASs. The results show a possibility of wastewater utilization for plant production in the form of aquaponic or hydroponic systems. The benefits of aquaponics relate not only to the efficient uses of land, water and nutrient resources, but also allow for the increased integration of smart energy opportunities such as biogas and solar power. In this regard, aquaponics is a promising technology for producing both high-quality fish protein and vegetables in ways that can use substantially less land, less energy and less water - while also minimizing chemical and fertilizer inputs that are used in conventional food production. Chapter 2 also evaluated nutrient concentration according to RAS adjustment and the problem of high sodium concentrations. There is no perfect composition of sludge or wastewater for the requirements of plants. But its nutrient value can reduce costs for hydroponics nutrient solution production. Creating valuable fertilizer matter by vermicomposting represents a very promising technique for the future. This technology does not require unnecessarily high costs and its environment friendly. Chapter 3 documents aquaculture sludge composition and utilization for earthworm vermiculture. This chapter also includes toxicity and other possibilities for aquaculture sludge utilization as direct field application. This gives sludge from standard freshwater RAS a great opportunity and opens the doors for its direct use in the vermicomposting sector. It is well known that aquaculture solids treatment can be profitable thanks to biofloc technology. This technology presents a pillar in aquaculture waste valorisation. Leveraging nutrient rich biomass from biofloc technology as a potential feed source was presented in Chapter 4. It has been proven that almost 33% of feed could be replaced by biofloc meal for crayfish culture. The biggest problems of aquaculture waste valorisation by plenty of possible technologies is its variability. To achieve the ideal composition, it is necessary to choose the right approach in the aquaculture system. However, further research and developments are needed, as demonstrated by the challenges described in this thesis.
|
|
|
Balance of energy, water and nutrients in the aquaponic cycle
Szotkowski, Matěj ; Procházková, Michaela (referee) ; Máša, Vítězslav (advisor)
Předložená diplomová práce byla zpracována s cílem vytvořit přehled poznatků v oblasti akvaponické potravinové produkce. Informace získané během tvorby tohoto přehledu pak měly vést, v kombinaci s daty získanými z funkčního provozu, k vytvoření matematického modelu akvaponického cyklu. Na akvaponické farmě provozované společností Flenexa plus s.r.o., která byla zdrojem potřebných procesních dat, měla být dále zpracována a vyhodnocena bilance energie a vody. Nakonec měla být v průběhu práce posouzena možnost implementace mikrořasového fotobioreaktoru do akvaponického cyklu. Úvod práce představuje motivaci vedoucí k potřebě inovovat dnešní potravinovou produkci. Kriticky jsou zhodnoceny predikce vývoje lidské populace, a to pak hlavně z pohledu dopadu, který by tento růst měl na zemědělskou produkci. Současná situace se na základě získaných poznatků ukazuje jako neudržitelná, primárně pak v oblastech vodohospodářství a energetické spotřeby. Následně je jako možné řešení vedoucí ke zlepšení udržitelnosti potravinové produkce zkoumána akvaponie. Akvaponie je definována a její jednotlivé komponenty jsou představeny z hlediska mechanismu jejich fungování a z pohledu jejich návrhu. Mezi popsané oblasti patří například principy tzv. coupled a decoupled akvaponie a popis možných typů hydroponického komponentu. V této části práce je pozornost věnována také představení cyklů jednotlivých živin v rámci akvaponie. Následující a poslední teoretická část práce je pak věnována mikrořasovému fotobioreaktoru. Jsou zde popsány mechanismy, jak motivující, tak odrazující od zakomponování bioreaktoru do akvaponie. V oblasti výhod se jedná hlavně o jeho roli ve stabilizaci pH a spotřebě toxikého amoniaku. Na druhou stranu jeho ekonomické dopady na profitabilitu akvaponie jsou velmi proměnlivé v závislosti na způsobu implementace. Samotný mikrořasový fotobioreaktor je pak v práci detailněji představen. Jednotlivé procesní ukazatele ovlivňující růst řas jsou rozebrány, a to společně s jednotlivými typy fotobioreaktoru, metodami sklizně a využitími pro vyprodukované mikrořasy. Na základě poznatků schromážděných v této práci pak lze jako nejvhodnější k implementaci do akvaponie doporučit hybridní fotobioreaktory, u kterých je většina osvětlení zajištěna v podobě slunečního svitu. Samotná experimentální část práce pak začíná popisem zkoumaného provozu společnosti Flenexa plus s.r.o. z pohledu aplikovaného akvaponického procesu. Jednotka podrobená měření byla provozně stabilní a využívala implementace hydroponického komponentu typu Deep Water Culture (DWC). Spolu s detailním popisem celého provozu jsou poskytnuty a vyhodnoceny vypracované bilance vody a energií. Pozornost je pak přesunuta k matematickým modelům vypracovaným a ověřeným na základě dat a poznatků shromážděných z provozu společnosti Felenexa plus s.r.o. Logika a algoritmy, na kterých jsou oba modely postaveny, jsou v této části vysvětleny a diskutovány společně s hlavními funkcemi a schopnostmi obou modelů. První, primárně statistický model je představen jako nástroj pro použití při uvádění akvaponie do provozu. Druhý, fyzikální model pak v uživatelsky přívětivém formátu představuje základ pro model řízení akvaponické farmy s mikrořasovým fotobioreaktorem. V neposlední řadě jsou nastíněny také cesty možného budoucího vývoje pro oba vytvořené modely. Práce je následně završena shrnutím a diskusí nad poznatky a výstupy získanými během celého tvůrčího procesu.
|
|
|
Městské zemědělství
Neveselý, Jakub
Urban Agriculture. Diploma Thesis. Brno 2016 Thesis is describing problematics of urban agriculture. Papers goal is to introduce the problematic of urban agriculture to the reader in form of literature research, to describe influences of urban agriculture on environment, economy and on social aspects. Further, thesis describes advantages and disadvantages of urban agriculture and its hazards. Other important aspect is food security regarding developing countries.
|
guest ::
