เทคโนโลยีไบโอฟล็อค: ระบบการเลี้ยงสัตว์น้ำที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

โดย ดร.สุชาติ อิงธรรมจิตร์

การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำของประเทศไทยได้พัฒนาเมื่อประมาณ 100 ปีที่ผ่านมา แต่การเพาะเลี้ยงเชิงพาณิชย์เพิ่งเริ่มต้นมาได้ประมาณ 50 ปีเท่านั้น (Patmasiriwat 1998) ปัจจัยสำคัญที่สนับสนุนการเพาะเลี้ยงเชิงพาณิชย์ ได้แก่ ความสำเร็จของการเพาะพันธุ์จากโรงเพาะฟักและการพัฒนาอาหารสำเร็จรูป

การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำของไทยมีความหลากหลาย ทั้งในด้านภูมิศาสตร์ (การเพาะเลี้ยงน้ำจืดและการเพาะเลี้ยงชายฝั่ง) และชนิดสัตว์น้ำ (ปลา ปู หอยและกุ้ง) ชนิดสัตว์น้ำที่นิยมเลี้ยงขึ้นกับความต้องการของตลาดเป็นสำคัญ แบ่งออกได้เป็นตลาดภายในประเทศและตลาดต่างประเทศ สัตว์น้ำที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจได้แก่ กุ้งขาวและปลานิล เป็นสัตว์น้ำที่มีผลผลิตมากที่สุด (DOF 2022) ประเทศไทยผลิตสัตว์น้ำจากการเพาะเลี้ยงมากเป็นอันดับหนึ่งในสิบของโลก ระหว่างปี พ.ศ.2547-2555 (FAO 2006, 2010, 2012) ด้วยผลผลิตมากกว่า 1 ล้านตัน การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำมีความสำคัญในด้านความมั่นคงทางอาหาร เช่นเดียวกับการพัฒนาทางด้านสังคมและเศรษฐกิจของประเทศ อย่างไรก็ตามผลผลิตจากการเพาะเลี้ยงลดลงอย่างมากในระดับต่ำกว่า 1 ล้านตันต่อปีตั้งแต่ปี พ.ศ.2556 และแม้ว่าจะมีผลผลิตเพิ่มขึ้นในระดับใกล้เคียง 1 ล้านตันต่อปีในปี พ.ศ.2563-2565 ก็ตาม แต่ก็ยังอยู่ในระดับต่ำกว่าผลผลิตระหว่างปี พ.ศ. 2547-2557 (DOF 2022) ค่อนข้างมาก

การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำและสิ่งแวดล้อม

การพัฒนาประเทศก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงด้านสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณภาพน้ำ ทุกภาคส่วนรวมทั้งการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเพิ่มกำลังการผลิตเพื่อตอบสนองต่อความต้องการของประชากรที่เพิ่มขึ้น ของเสียที่เกิดจากกระบวนการผลิตมีมากขึ้นเป็นสัดส่วนกับผลผลิตที่เพิ่มขึ้น การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำมีส่วนทำให้สิ่งแวดล้อมเสื่อมโทรมลง เช่น การทำลายถิ่นที่อยู่อาศัย มลภาวะทางน้ำ รวมทั้งความเสื่อมโทรมของระบบนิเวศ (Sampantamit 2020) การเพิ่มขึ้นของผักตบชวาในแหล่งน้ำจืดและการเกิดน้ำทะเลเปลี่ยนสีที่เกิดบ่อยครั้งมากขึ้นบริเวณพื้นที่ชายฝั่งโดยเฉพาะอ่าวไทยตอนใน เป็นตัวอย่างแสดงให้เป็นถึงการเพิ่มขึ้นของธาตุอาหารในแหล่งน้ำธรรมชาติ

การพัฒนาการเลี้ยงกุ้งทะเลเชิงพาณิชย์ในระยะเริ่มต้นเป็นการเลี้ยงระบบเปิดที่อาศัยการเปลี่ยนถ่ายน้ำกับแหล่งน้ำธรรมชาติ เนื่องจากไม่มีบ่อพักน้ำดีและบ่อบำบัดน้ำเสีย และแม้ว่าฟาร์มเลี้ยงสัตว์น้ำไม่น้อยในปัจจุบันได้ปรับเปลี่ยนมาเป็นการเลี้ยงในระบบปิดแล้วก็ตาม แต่ฟาร์มส่วนใหญ่โดยเฉพาะอย่างยิ่งฟาร์มขนาดเล็กยังคงเลี้ยงในระบบเปิดเช่นเดิม แหล่งน้ำธรรมชาติเมื่อ 40-50 ปีก่อนยังมีคุณภาพดีจึงไม่ก่อให้เกิดปัญหาใด ๆ ต่อการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ ต่างกับสภาพในปัจจุบันที่ทั้งแหล่งน้ำจืดและแหล่งน้ำชายฝั่งส่วนใหญ่อยู่ในสภาพเสื่อมโทรมเนื่องจากการพัฒนาที่ผ่านมา ประกอบกับการขยายพื้นที่การเลี้ยงกุ้งทะเลบริเวณพื้นที่ชายฝั่งทำให้พื้นที่ป่าชายเลนลดลง (Patmasiriwat 1998) เป็นเหตุให้ความสามารถในการดูดซับธาตุอาหารลดลง สารอินทรีย์และธาตุอาหารที่ปล่อยจากฟาร์มกุ้งจึงมีส่วนทำให้สิ่งแวดล้อมเสื่อมโทรมลง

การเลี้ยงปลานิลในกระชังอาศัยกระแสน้ำในการนำสิ่งขับถ่ายที่เกิดขึ้นในกระชังออกนอกกระชังหรือท้ายน้ำ การเลี้ยงปลากระชังมีการปล่อยปลาลงเลี้ยงอย่างหนาแน่น มีการปล่อยสารอินทรีย์และธาตุอาหารสู่แหล่งน้ำสาธารณะตลอดระยะเวลาการเลี้ยง ก่อให้เกิดโรคระบาดเมื่อผลผลิตมากเกินกว่าความสามารถของแหล่งน้ำที่รองรับได้

เพื่อให้การเลี้ยงสัตว์น้ำเชิงพาณิชย์เกิดความยั่งยืนในระยะยาว วิธีการเลี้ยงสัตว์น้ำในปัจจุบันต้องได้รับการพัฒนาไปในแนวทางที่เหมาะสม ซึ่งการเลี้ยงสัตว์น้ำระบบปิดเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเชิงพาณิชย์ในอนาคต

เทคโนโลยีไบโอฟล็อค

แตกต่างจากระบบน้ำเขียวแบบเดิมที่อาศัยแพลงก์ตอนพืชซึ่งเป็นโฟโตออโตโทรฟ (photoautotrophs) ไบโอฟล็อคอาศัยจุลินทรีย์เคโมเฮทเทอร์โรโทรฟ (chemoheterotrophs) ควบคุมคุณภาพน้ำ (Avnimelech 2015) การกระตุ้นให้เคโมเฮทเทอโรโทรฟเป็นจุลินทรีย์ชนิดเด่นในระบบไบโอฟล็อค สามารถทำได้โดยการเพิ่มอัตราส่วนของคาร์บอนต่อไนโตรเจนในน้ำเลี้ยงสัตว์น้ำให้อยู่ในระดับมากกว่า 10 ถึง 20 โดยการเติมสารคาร์โบไฮเดรต (กากน้ำตาลหรือน้ำตาล) ระบบไบโอฟล็อคเป็นการเลี้ยงสัตว์น้ำระบบปิดที่สามารถบำบัดน้ำในบ่อเลี้ยงสัตว์น้ำได้ จึงประหยัดค่าใช้จ่ายในเรื่องที่ดิน สิ่งก่อสร้างและอุปกรณ์สำหรับการบำบัดน้ำ เมื่อเทียบกับระบบเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียนน้ำ (RAS) ระบบไบโอฟล็อคเหมาะสมสำหรับฟาร์มเลี้ยงสัตว์น้ำทั้งที่มีขนาดเล็กและใหญ่

ประโยชน์ที่สำคัญของระบบไบโอฟล็อคคือการป้องกันสิ่งแวดล้อมจากของเสียที่เกิดจากการเลี้ยงสัตว์น้ำ แทนที่จะปล่อยของเสียออกสู่สิ่งแวดล้อมดังเช่นการเลี้ยงในระบบเปิด ระบบไบโอฟล็อคเก็บของเสียไว้ในบ่อเลี้ยงแล้วเปลี่ยนของเสียให้เป็นตะกอนแขวนลอยที่มีโปรตีนสูง จุลินทรีย์เคโมเฮทเทอโรโทรฟรวมตัวกับสิ่งแขวนลอยอื่น ๆ ได้แก่แพลงก์ตอนพืช สิ่งขับถ่ายของสัตว์น้ำ อาหารสัตว์น้ำที่เหลือหรือสัตว์น้ำไม่สามารถกินได้ สิ่งมีชีวิตอื่น ๆ รวมทั้งซาก กลายเป็นสิ่งแขวนลอยที่มีรูพรุน น้ำหนักเบาลอยน้ำได้ดี เรียกว่า “ไบโอฟล็อค” (ตะกอนแขวนลอย) มีขนาด 0.1-3 มิลลิเมตร (Avnimelech 2015) ขนาดใหญ่พอที่กุ้งขาวและปลานิลกรองกินเป็นอาหารได้ จึงสามารถลดปริมาณอาหารสำเร็จรูปได้ระดับหนึ่ง

อุณหภูมิของประเทศไทยค่อนอบอุ่นตลอดทั้งปีเหมาะสมต่อการเติบโตของจุลินทรีย์เฮทเทอโรโทรฟ อีกทั้งแสงแดดที่ไม่เพียงพอจากเมฆมากในฤดูฝนหรือการบังแสงกันเองของแพลงก์ตอนพืชที่เติบโตอย่างหนาแน่นในบ่อเลี้ยงที่เป็นอุปสรรคต่อการเติบโตของโฟโตออโตโทรฟ (แพลงก์ตอนพืช) จะไม่เป็นปัญหาต่อการเติบโตของจุลินทรีย์เคโมเฮทเทอโรโทรฟในระบบไบโอฟล็อค ซึ่งสามารถเติบโตได้ตลอด 24 ชั่วโมงในสภาพที่อุณหภูมิอบอุ่นและมีสารอินทรีย์อย่างเพียงพอ

ดังที่กล่าวมานี้ จะเห็นได้ว่า เทคโนโลยีไบโอฟล็อคเป็นเทคโนโลยีสำหรับการเลี้ยงสัตว์น้ำเชิงพาณิชย์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

ความเป็นมาอย่างสังเขปของเทคโนโลยีไบโอฟล็อคในประเทศไทย

การเลี้ยงกุ้งทะเลมีการใช้ระบบไบโอฟล็อคเมื่อไรไม่ปรากฎหลักฐานที่แน่ชัด ทราบแต่เพียงว่าได้มีการนำหลักการเพิ่มสัดส่วนของคาร์บอนต่อไนโตรเจนในบ่อเลี้ยงโดยการเติมกากน้ำตาลหรือน้ำตาล ภายหลังจากที่มีการเกิดโรคระบาดในกุ้งกุลาดำ ขณะที่การใช้ระบบไบโอฟล็อคในการเลี้ยงปลานิลของกลุ่มบริษัทคิงฟิชที่จังหวัดเชียงใหม่มีความชัดเจนมากว่าเริ่มต้นในราวช่วงต้นพุทธศักราช 2550 สมาคมนิสิตเก่าคณะประมงร่วมมือกับคณะประมง มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์จัดการสัมมนาเชิงปฏิบัติการเกี่ยวกับเทคโนโลยีไบโอฟล็อคเป็นเวลา 2 วัน ในเดือนมีนาคม พ.ศ.2559 ศาตราจารย์ โยแรม แอฟนิเมเล็ค ผู้เชี่ยวชาญเทคโนโลยีไบโอฟล็อคที่มีชื่อเสียงได้ร่วมในการสัมมนาในฐานะที่ปรึกษาและผู้บรรยาย เป็นไปได้ว่าการสัมมนาดังกล่าวจะมีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นให้เทคโนโลยีไบโอฟล็อคเป็นที่รู้จักแพร่หลายมากขึ้นในประเทศไทย เนื่องจากมีรายงานการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีไบโอฟล็อคมากมายหลังจากนั้น

คำแนะนำการปฏิบัติสำหรับเทคโนโลยีไบโอฟล็อค

การตรวจวัดคุณภาพน้ำ: มีความจำเป็นต้องตรวจวัดคุณภาพน้ำอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้แน่ใจว่าระบบทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยต้องมีการตรวจวัดออกซิเจนละลายน้ำ พีเอช และแอมโมเนียรวม เป็นประจำทุกวัน ขณะที่ตะกอนแขวนลอยและความเป็นด่างสามารถตรวจวัดเป็นระยะ ๆ

การเติมอากาศ: สัตว์น้ำที่เลี้ยงและจุลินทรีย์เคโมเฮทเทอโรโทรฟต้องการออกซิเจนอย่างเพียงพอเพื่อการเติบโต ต้องรักษาระดับออกซิเจนละลายน้ำในบ่อให้อยู่ในระดับไม่ต่ำกว่า 4 มิลลิกรัมต่อลิตร การเติมอากาศยังมีประโยชน์ช่วยให้เกิดการเคลื่อนที่ของน้ำ ทำให้ตะกอนแขวนลอยไม่ตกตะกอน ความมั่นคงของระบบไฟฟ้าจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งที่จะช่วยให้มีการให้อากาศอย่างต่อเนื่อง

การกำจัดฟอง: การเกิดฟองที่บริเวณผิวน้ำเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นเป็นปกติในการเลี้ยงสัตว์น้ำระบบไบโอฟล็อค เนื่องจากการสะสมของสารอินทรีย์ละลายน้ำทำให้น้ำมีความหนืด (แรงตึงผิว) เพิ่มขึ้น ฟองอากาศที่ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำจึงไม่สลายตัวสู่อากาศได้โดยง่าย เกิดเป็นฟองสะสมที่ผิวหน้า ฟองอากาศที่เกิดจากการเติมอากาศยิ่งมีขนาดเล็กเท่าไรจะสามารถแยกสารอินทรีย์ละลายน้ำได้มากเท่านั้น ต้องกำจัดฟองอากาศที่ผิวน้ำออกเป็นระยะ นอกจากนั้นฟองอากาศขนาดเล็กเช่น ไมโครบับเบิลหรือนาโนบับเบิลยังมีศักยภาพในการช่วยลดปริมาณก๊าซแอมโมเนียได้อีกด้วย

การเติมคาร์โบไฮเดรต: สัตว์น้ำขับถ่ายของเสียไนโตรเจนในรูปแอมโมเนียไนโตรเจนมากถึงร้อยละ 80-90 ทางเหงือก จุลินทรีย์เคโมเฮทเทอโรโทรฟโดยทั่วไปอาศัยพลังงานและแหล่งคาร์บอนจากสารอินทรีย์ และดูดซับแอมโมเนียไนโตรเจนในน้ำสำหรับการเติบโต ต้องมีการตรวจวัดแอมโมเนียไนโตรเจนเป็นประจำทุกวันเพื่อให้แน่ใจว่าความเข้มข้นไม่เกิน 2 มิลลิกรัมต่อลิตร เมื่อไรก็ตามที่ความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนเพิ่มขึ้นถึง 2 มิลลิกรัมต่อลิตรต้องเติมคาร์โบไฮเดรตเพื่อให้ปริมาณแอมโมเนียลดลง หลักการคือเติมคาร์โบไฮเดรต 20 มิลลิกรัมต่อลิตรเพื่อลดปริมาณแอมโมเนียไนโตรเจน 1 มิลลิกรัมต่อลิตร

การเติมวัสดุปูน: การเพิ่มปริมาณของจุลินทรีย์เคโมเฮทเทอโรโทรฟทำให้พีเอชและความเป็นด่างของน้ำลดลง ดังนั้นจึงต้องมีการเติมวัสดุปูนเป็นระยะเพื่อรักษาระดับพีเอช และความเป็นด่างให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม

การตรวจวัดปริมาณสารแขวนลอย: จำเป็นต้องควบคุมปริมาณตะกอนแขวนลอยให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม เนื่องจากหากปล่อยให้ตะกอนแขวนลอยเพิ่มมากขึ้นจะทำให้สิ้นเปลืองการใช้ออกซิเจนโดยไม่จำเป็น ต้องมีการตรวจวัดปริมาณสารแขวนลอยเป็นระยะ โดยใช้ภาชนะแก้วหรือพลาสติกรูปกรวย (อิมฮอฟฟ์โคน) ตักตัวอย่างน้ำในบ่อเลี้ยงสัตว์น้ำ 1 ลิตร วางบนแร็ค (ที่วางภาชนะรูปกรวย) ประมาณ 15 นาทีหรือจนกว่าตะกอนแขวนลอยจะตกตะกอนอย่างสมบูรณ์ อ่านตัวเลขบนภาชนะรูปกรวยที่มีหน่วยเป็นมิลลิลิตรต่อลิตร ควรรักษาปริมาณสารแขวนลอยให้อยู่ในระดับ 15-20 มิลลิลิตรต่อลิตร กรองปริมาณสารแขวนลอยที่มากเกินออกด้วยวิธีง่าย เช่น กรองด้วยแผ่นใยแก้วที่วางในตะกร้า

การปรับลดปริมาณอาหาร: อัตราการให้อาหารเม็ดสำหรับปลาโตโดยทั่วไปคือร้อยละ 3-5 ของน้ำหนักตัวต่อวัน อย่างไรก็ตามสัตว์น้ำที่เลี้ยงในระบบไบโอฟล็อคสามารถกินตะกอนแขวนลอยเป็นอาหารได้ จึงควรที่จะลดอาหารสำเร็จรูปลงร้อยละ 1 โดยประมาณ คือให้อาหารเพียงร้อยละ 2-4 ของน้ำหนักตัวต่อวัน

การปรับระดับน้ำ: น้ำในบ่อเลี้ยงสัตว์น้ำสูญหายได้จากการระเหยหรือติดไปกับตะกอนที่กรองออก ดังนั้นจึงควรมีการเติมน้ำเป็นระยะ เพื่อรักษาระดับน้ำในบ่อให้คงระดับเดิม

การปูบ่อด้วยโพลีเอทีลีน: ปูบ่อด้วยแผ่นโพลีเอทีลีนเพื่อป้องกันการปนเปื้อนเชื้อโรค สารอินทรีย์ ธาตุอาหารและสารเคมีที่อาจตกค้างที่พื้นบ่อโดยการแทรกซึมลงไปในชั้นดิน อีกทั้งยังประหยัดเวลาในการเตรียมบ่อ โดยเฉพาะขั้นตอนการตากบ่อ ช่วยให้สามารถเพิ่มรอบการเลี้ยงสัตว์น้ำได้

การควบคุมปริมาณตะกอนแขวนลอย: ระบบไบโอฟล็อคมีการผลิตตะกอนแขวนลอยปริมาณมาก จึงต้องมีการกำจัดออกเป็นระยะ เพื่อควบคุมปริมาณตะกอนแขวนลอยให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม ควรมีการคิดค้นพัฒนาอุปกรณ์กำจัดตะกอนแขวนลอยที่มีประสิทธิภาพ เช่นเดียวกับการเพิ่มมูลค่าของตะกอนแขวนลอย เนื่องจากตะกอนแขวนลอยมีโปรตีนและแร่ธาตุต่าง ๆ มาก มีศักยภาพที่จะใช้เป็นส่วนผสมของอาหารสัตว์หรือปุ๋ยสำหรับการเพาะปลูกพืช

ข้อควรพิจารณาที่เสนอนี้อยู่บนพื้นฐานของการปรับปรุงบ่อแบบเดิมที่นิยมใช้กัน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นบ่อสี่เหลี่ยมและไม่มีระบบกำจัดตะกอนกลางบ่อ อย่างไรก็ตามบ่อกลมที่มีระบบระบายน้ำกลางบ่อเหมาะกับระบบไบโอฟล็อคมากกว่า เนื่องจากบ่อกลมช่วยการหมุนเวียนน้ำได้สะดวก ทำให้เกิดการฟุ้งกระจายของตะกอนแขวนลอยได้ดี ขณะที่มีการรวบรวมตะกอนแขวนลอยตรงกลางบ่อ กำจัดได้สะดวกด้วยระบบระบายน้ำกลางบ่อ

ข้อจำกัดของเทคโนโลยีไบโอฟล็อค

ระบบไฟฟ้า: ปริมาณออกซิเจนละลายน้ำและการหมุนเวียนน้ำด้วยการให้อากาศมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับระบบไบโอฟล็อค ดังนั้นความมั่นคงของระบบไฟฟ้าจึงมีความสำคัญเพื่อให้มั่นใจได้ว่าระบบทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ การมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองสามารถลดความเสี่ยงที่เกิดจากระบบไฟฟ้าปกติขัดข้องได้

การลงทุน: ระบบไบโอฟล็อคอาจมีต้นทุนด้านเครื่องมือและการดำเนินการที่สูงกว่าการเลี้ยงในระบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตามผลผลิตที่ยั่งยืนและคุณภาพที่ดีกว่า เป็นสิ่งตอบแทนที่คุ้มค่า

สภาพขาดออกซิเจน: การขาดออกซิเจนที่บริเวณพื้นบ่อเนื่องจากการสะสมของตะกอนแขวนลอย สามารถก่อให้เกิดก๊าซพิษไนโตรท์ไนโตรเจนได้ สภาพเช่นนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการออกแบบระบบให้อากาศที่เหมาะสม ป้องกันการสะสมของตะกอนก้นบ่อ โดยทั่วไปการบริหารจัดการสภาพขาดออกซิเจนที่เกิดจากตะกอนก้นบ่อในบ่อขนาดเล็กได้ดีกว่าบ่อขนาดใหญ่

สรุป

การจัดการการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเชิงพาณิชย์ที่ไม่เหมาะสมเกี่ยวข้องกับการเกิดโรคและการเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อม การประยุกต์ให้เทคโนโลยีและกลยุทธ์ที่เหมาะสมสามารถทำให้การเลี้ยงปลาเชิงพาณิชย์เกิดความยั่งยืนได้ โดยบริบทนี้ เทคโนโลยีไบโอฟล็อค ระบบการเลี้ยงสัตว์น้ำที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเป็นทางเลือกที่สมควรได้รับการพิจารณา