Fouling management in cage aquaculture. New strategies on nets, fish health and economic impact

Abstract

La formació i gestió del fouling en granges marines genera un debat obert a nivell global en la indústria aqüícola. L’objectiu d’aquest treball ha estat comparar una tecnologia recentment implementada en la gestió de xarxes, la neteja in situ, amb la ja existent i majoritàriament utilitzada estratègia de l’ús de pintures antifouling. El treball experimental es va planificar i realitzar en condicions reals de producció, simulant una part del cicle d’engreix de l’orada, Sparus aurata.. Atès que aquesta és una tesi dins el marc d'un doctorat industrial, es va posar com a objectiu realitzar una aproximació generalista a la problemàtica. Les xarxes són la caixa forta que protegeix l’actiu més important de les empreses productores de peix, la biomassa. En aquest treball, es va analitzar inicialment l’efecte de les estratègies de gestió testades sobre la integritat física de les xarxes. Seguidament es van estudiar aquells aspectes derivats de les condicions de cultiu generades per l’una o l’altra estratègia i que es creia que podien tenir un efecte sobre la salut, i per tant rendiment productiu, dels peixos. Es va analitzar el creixement, la presència de paràsits i la microbiota cutània, ja que sovint s’associa la proliferació d’aquests organismes amb l’estat higiènic de les xarxes. Es va realitzar un estudi histològic a nivell branquial per determinar la magnitud dels possibles efectes de les diferents maniobres sobre aquest teixit, bàsic per la supervivència dels peixos. Es va analitzar el contingut de coure en brànquies, fetge i múscul, no només per veure si podia suposar un perill pels animals, sinó també per la preocupació que sovint genera l’acumulació de metalls pesats entre els consumidors de peix. Es van analitzar les diferències entre les dues estratègies testades a nivell de benestar dels animals i de resposta d’estrès. Finalment es va realitza una aproximació bàsica des del punt de vista de l’impacte econòmic que pot suposar l’aplicació de la nova metodologia. Els resultats obtinguts suggereixen que, en termes de benestar, l'estratègia de neteja de xarxes in situ no suposa cap avantatge ni desavantatge clar en comparació amb l’estratègia tradicional. No obstant això, dels resultats també es desprèn que degut a l‘actual mode d’aplicació i l’estat de desenvolupament de la tecnologia, l’estratègia de neteja in situ comporta una sèrie de conseqüències que afecten negativament el rendiment de les instal·lacions. Deixant de banda els aspectes biològics, l'enfoc econòmic revela que l’elevada freqüència de neteja necessària per mantenir les xarxes en condicions acceptables, implica un elevat cost que contraresta els avantatges inicials que suposa la neteja in situ com ara la disminució de la quantitat de xarxes i recursos utilitzats (temps d'operació i mà d'obra) que precisament són els objectius que persegueix la indústria y que la motiva a buscar alternatives a les pràctiques ja existents. L'ús de la tecnologia de neteja in situ pot ser molt útil en entorns específics, com les grans gàbies offshore que actualment estan entrant en funcionament en la indústria del salmó. Però el cost i les conseqüències de l'elevada freqüència de neteja necessària avui en dia no estan ben resolts, i s'han d’abordar i solucionar perquè aquesta alternativa sigui una solució fiable i aplicable de manera general a la indústria. Com a resultat d'aquesta investigació, apareix una opció que mereix atenció i recerca addicional la de xarxes tractades amb un component de Cu menor que l’habitual, que comporta menys neteges. Aquesta opció ofereix una interessant alternativa a mig camí entre les dues estratègies contrastades en la present tesi.

There is an open debate in the aquaculture industry regarding fouling management strategies. The aim of this study was to contrast a newly implemented technology, the on-site cleaning, to the existing and widely used copper based antifouling paints to more efficiently control an issue that affects fish farming worldwide, the fouling production. The experimental work was planned and conducted in real working conditions simulating part of a sea bream growth cycle. Despite knowing that working in field conditions might represent some difficulties, it was thought that the obtained results would much better explain what happens in the real life. As the study was set within an industrial PhD framework, a wide scope investigation was considered, and therefore, a wide range of parameters were analyzed. Nets are the strongbox that protect the most important asset of pisciculture companies, the biomass. For this reason, the effects of the tested strategies on netting integrity were assessed. Afterwards, those aspects resulting from the different rearing conditions generated by one or the other fouling management strategy and that were thought to have an effect on fish health and performance were studied. Growth was analyzed, as one of the main goals of the aquaculture industry, but also the presence of parasites and the skin microbiota, since the proliferation of these organisms is often associated with nets hygienic status. A histological study in gills was performed to determine the magnitude of the effects of the different maneuvers on this tissue, which is essential for the survival of fish due to its multifunctionality. The content of copper in gills, liver and muscle was analyzed, not only to see if it could pose a danger to animals, but also because of the concern that heavy metal accumulation generates among fish consumers. We also wanted to see whether the two strategies tested had different effects on the animals in terms of welfare impairment and stress response. Therefore, some of the main indicators of the primary and secondary stress responses were analyzed. We also wondered if the different strategies caused differences at molecular level, so we analyzed the modulation of the gene expression of those genes involved in the stress response in liver, gills and spleen, as organs mainly involved in homeostasis and the immune response of animals, or in the case of gills because they are specially exposed to the effects of rearing conditions. Finally, a basic approach to the economic impact that the new methodology might have in the production cost compared to the existing one was done, since one of the main motivations of the industry is to reduce the operational costs involved in fouling management. The results suggested that in terms of welfare impairment and stress response, the on-site cleaning strategy did not suppose any advantage or disadvantage compared to the old strategy of net replacing. However, negative consequences as netting damage, parasite infestation, fish gill damage or poor growth were detected. This is due to the current use of the on-site cleaning technology. The economic approach revealed that the high cleaning frequency required to keep nets in fairly good conditions originates elevated costs that counteracts the initial advantages of this strategy pursued by the industry. The on-site cleaning technology might be very useful in specific aquaculture environments like the massive offshore cages currently endeavored. But the bottleneck that the high cleaning frequency represents, and its consequences must be solved to make this alternative a reliable future solution. As a result of this investigation, an alternative midway among the two tested scenarios, emerges as a promising option which, under our point of view deserves further attention and research.