Prosjektnummer
901829
Reduksjon av mikroplast og plastmyknere i resirkulerende akvakultursystem (RAS)-anlegg (REMIRA)
Fiskeri og akvakultur har blitt identifisert som mulige kilder til mikroplast til det marine miljøet, selv om bidraget foreløpig er ukjent. Det er grunn til å forvente at de spesielle forholdene i resirkulerende akvakultursystem (RAS)-anlegg genererer og oppkonsentrerer mikroplast, og at enkelte typer plast kan inneholde plastmyknere som kan være problematisk. Ved å kartlegge kilder til dette og hvordan slike utslipp genereres, kan det sette inn tiltak for reduksjon av mikroplast, for sikring av matvaresikkerhet og reduksjon av utslipp.
Hovedmål
Å kartlegge omfang og mulige kilder til mikroplast og plastmyknere i RAS-anlegg for å få økt forståelse for omfang og kilder til mikroplast, og forslag til tiltak for å redusere mikroplast i RAS og i utslipp fra RAS.
Delmål (med korresponderende arbeidspakker)
1. Å kvantifisere forekomst av mikroplast og plastmyknere i vann og i fisk i RAS-anlegg og i utslipp inkludert organisk materiale fra slike anlegg.
2. Å foreslå og dokumentere relevante tiltak for å redusere forekomst og utslipp av mikroplast og plastmyknere i og fra RAS-anlegg.
Å kartlegge omfang og mulige kilder til mikroplast og plastmyknere i RAS-anlegg for å få økt forståelse for omfang og kilder til mikroplast, og forslag til tiltak for å redusere mikroplast i RAS og i utslipp fra RAS.
Delmål (med korresponderende arbeidspakker)
1. Å kvantifisere forekomst av mikroplast og plastmyknere i vann og i fisk i RAS-anlegg og i utslipp inkludert organisk materiale fra slike anlegg.
2. Å foreslå og dokumentere relevante tiltak for å redusere forekomst og utslipp av mikroplast og plastmyknere i og fra RAS-anlegg.
Norge har inngått internasjonale avtaler for å redusere utslipp av mikroplast, og har derfor behov for å vite hva som er de største bidragene. Oppdrettsnæringen har et behov for kunnskapsgrunnlag for å kommunisere og angripe problemet på riktig måte. Med tanke på matvaresikkerhet er det også grunnleggende å kjenne risikoen som ligger i akkumulering av mikroplast i RAS-anlegg. I tillegg har oppdretter en lovfestet plikt til å ta hensyn til det ytre miljø, og trenger et kunnskapsgrunnlag for å sikre tiltak for dette.
Prosjektet vil gjennomføres i to faser med to arbeidspakker (AP-er). Innledningsvis vil det foretas en systematisk kartlegging av mikroplast og plastmyknere i AP1. Deretter blir dataene fra denne kartleggingen benyttet til å identifisere områder, type installasjoner og materiell (plastkilder) og prosesser som skaper mikroplast (MP), som utgangspunkt for å foreslå konkrete tiltak for å avbøte problemet (AP2). Det kan være justering/optimalisering av prosesser, endring av materialvalg og kvaliteter/ sammensetninger av plast, utskifting av komponenter/utstyr, endring av design, osv.
For å ha et best mulig grunnlag for kartleggingen og forslag til tiltak, vil undersøkelsene foregå i tre kommersielle RAS-anlegg med ulike typer biofilter, som forventes å ha ulik påvirkning på utslipp av mikroplast (erosjon) og hvordan mikroplast akkumuleres. Disse tre anleggene representerer henholdsvis anlegg med biofilterreaktorene MBBR, FBBR og en kombinasjon av de to typene bioreaktorer. (En bioreaktor er en teknisk innretning utformet med sikte på å skape et gunstig miljø for biologisk aktivitet, særlig med tanke på nedbrytning av biologisk avfall og produksjon av energirik biogass). De tre anleggene representerer teknologien og type biofilter som er typisk for mer enn 80 % av anleggene i Norge. Analysene vil bli koplet til konkrete kilder og områder i anleggene, og dermed være et hjelpemiddel eller “kartgrunnlag” for å sette inn tiltak.
Nærmere om arbeidspakkene:
AP1. Kvantifisering av forekomst av mikroplast og plastmyknere i vann og i fisk i RAS
AP1-6: Komplementær screening av plastmyknere i RAS
For å ha et best mulig grunnlag for kartleggingen og forslag til tiltak, vil undersøkelsene foregå i tre kommersielle RAS-anlegg med ulike typer biofilter, som forventes å ha ulik påvirkning på utslipp av mikroplast (erosjon) og hvordan mikroplast akkumuleres. Disse tre anleggene representerer henholdsvis anlegg med biofilterreaktorene MBBR, FBBR og en kombinasjon av de to typene bioreaktorer. (En bioreaktor er en teknisk innretning utformet med sikte på å skape et gunstig miljø for biologisk aktivitet, særlig med tanke på nedbrytning av biologisk avfall og produksjon av energirik biogass). De tre anleggene representerer teknologien og type biofilter som er typisk for mer enn 80 % av anleggene i Norge. Analysene vil bli koplet til konkrete kilder og områder i anleggene, og dermed være et hjelpemiddel eller “kartgrunnlag” for å sette inn tiltak.
Nærmere om arbeidspakkene:
AP1. Kvantifisering av forekomst av mikroplast og plastmyknere i vann og i fisk i RAS
Ledelse av arbeidspakken: NIVA v/ Amy Lusher
Hovedmålet med denne arbeidspakken er å få en klar oversikt over fordelingen av mikroplast og plastmyknere i tre forskjellige RAS-systemer. Detaljerte mål inkluderer (i) screening for nåværende og nivåer av MP og tilsetningsstoffer i relevante matriser, (ii) forsøk på å identifisere betydelige kilder til MP og tilsetningsstoffer i RAS-systemer og (iii) sammenstille en massebalanse av mikroplast og tilsetningsstoffer i RAS-systemer og vurdere den totale fiskeeksponeringen.
Hovedmålet med denne arbeidspakken er å få en klar oversikt over fordelingen av mikroplast og plastmyknere i tre forskjellige RAS-systemer. Detaljerte mål inkluderer (i) screening for nåværende og nivåer av MP og tilsetningsstoffer i relevante matriser, (ii) forsøk på å identifisere betydelige kilder til MP og tilsetningsstoffer i RAS-systemer og (iii) sammenstille en massebalanse av mikroplast og tilsetningsstoffer i RAS-systemer og vurdere den totale fiskeeksponeringen.
AP1-1: Prøvetaking i RAS
Før prøvetaking utføres, vil partnere kartlegge potensielle kilder til mikroplast på tvers av de tre forskjellige RAS-fasilitetene for å identifisere forskjeller innenfor anlegget. Man vil undersøke spørsmål som (1) hvor i prosessen som slitasje og erosjon oppstår for å generere mikroplast (turbulens, energi), (2) hvor er de ulike plastkildene, (3) hvor kan akkumulering av mikroplast skje (inkludert biofilm, bio-tilstopping, flokkulering (prosess som følger etter koaguleringsprosessen), partikkelfiltrering, ekstraksjon via slam, utslipp til miljøet), (4) hvor finner man gradienter og hvor bør man ta prøvene (5) hvor finner man forskjellene mellom anlegg: Type biofilter (turbulens/slitasje), annen vannbehandling (flokkulering), filtertyper/duk), type materiale.
AP1-2: Forekomst og opprinnelse av mikroplast i RAS
Analyse av vann, biofilm, fisk og slam vil bli analysert ved NIVAs laboratorium for mikroplast med bl.a. mikroskop og kjemisk analysesuite, i tillegg til µFTIR-spektroskopi (MPs >20 µm) og pyrolyse GC/MS (MPs >1 µm) instrumentering.
AP1-3: Mikroplast i fisk
Basert på resultater fra AP1-1 og AP1-2 vil man vurdere nødvendigheten av å prøve ulike organer (lever, tarm, muskler) fra oppdrettsfisk i hvert av de fire RAS-systemene. Dette vil være i samsvar med trinnvis prøvetaking, dersom mikroplast og tilhørende kjemikalier ble observert i RAS-systemer i vannmatrisen der fisken er oppdrettet, vil en også se etter interaksjoner med fisken. Fiskegjeller vil bli prøvetatt og behandlet som komposittprøver. Lignende prosedyrer til fordøyelseskanalene vil bli fulgt. Til slutt vil man vurdere betydningen av mindre partikler (<150 µm) som har potensial til å overføres fra tarmer og gjeller til andre vev (f.eks. sirkulasjonssystemer, spiselige fileter). Man skal teste fileter og lever av fisk for å se etter forekomst av mikroplast, og sammenheng mellom mikroplast-konsentrasjoner og eksponeringstiden til fisk i RAS-systemene.
Før prøvetaking utføres, vil partnere kartlegge potensielle kilder til mikroplast på tvers av de tre forskjellige RAS-fasilitetene for å identifisere forskjeller innenfor anlegget. Man vil undersøke spørsmål som (1) hvor i prosessen som slitasje og erosjon oppstår for å generere mikroplast (turbulens, energi), (2) hvor er de ulike plastkildene, (3) hvor kan akkumulering av mikroplast skje (inkludert biofilm, bio-tilstopping, flokkulering (prosess som følger etter koaguleringsprosessen), partikkelfiltrering, ekstraksjon via slam, utslipp til miljøet), (4) hvor finner man gradienter og hvor bør man ta prøvene (5) hvor finner man forskjellene mellom anlegg: Type biofilter (turbulens/slitasje), annen vannbehandling (flokkulering), filtertyper/duk), type materiale.
AP1-2: Forekomst og opprinnelse av mikroplast i RAS
Analyse av vann, biofilm, fisk og slam vil bli analysert ved NIVAs laboratorium for mikroplast med bl.a. mikroskop og kjemisk analysesuite, i tillegg til µFTIR-spektroskopi (MPs >20 µm) og pyrolyse GC/MS (MPs >1 µm) instrumentering.
AP1-3: Mikroplast i fisk
Basert på resultater fra AP1-1 og AP1-2 vil man vurdere nødvendigheten av å prøve ulike organer (lever, tarm, muskler) fra oppdrettsfisk i hvert av de fire RAS-systemene. Dette vil være i samsvar med trinnvis prøvetaking, dersom mikroplast og tilhørende kjemikalier ble observert i RAS-systemer i vannmatrisen der fisken er oppdrettet, vil en også se etter interaksjoner med fisken. Fiskegjeller vil bli prøvetatt og behandlet som komposittprøver. Lignende prosedyrer til fordøyelseskanalene vil bli fulgt. Til slutt vil man vurdere betydningen av mindre partikler (<150 µm) som har potensial til å overføres fra tarmer og gjeller til andre vev (f.eks. sirkulasjonssystemer, spiselige fileter). Man skal teste fileter og lever av fisk for å se etter forekomst av mikroplast, og sammenheng mellom mikroplast-konsentrasjoner og eksponeringstiden til fisk i RAS-systemene.
AP1-4: Metodeutvikling og optimalisering for en rekke tilsetningsstoffer (plastmyknere)
Metodikken for tilsetningsstoffer inkluderer 21 kjemikalier inkludert 5 forskjellige ftalatmyknere og 9 UV-filtre. Man vil gjennom screening-analyser teste om denne listen av forbindelser kan utvides. Ytterligere kjemikalier vil inkludere relevante ftalater som ikke er på den gjeldende listen, samt tilsetningsstoffer som har blitt brukt som erstatning for ftalater som citrater og adipatbaserte kjemikalier (f.eks. di(2-etylheksyl)adipat). Et litteratursøk samt informasjon om plast som brukes i RAS vil hjelpe med å identifisere om analysene bør målrettes inn mot flere typer kjemikalier.
AP1-5: Innledende screening av plasttilsetningsstoffer i RAS
Prosjektet vil screene for tilsetningsstoffer i ulike matriser i ulike RAS-systemer. For å oppnå hensiktsmessige grenser for kvantifisering vil inntak, utløp og vann som fisken utsettes for, prøves ved hjelp av passiv prøvetaking. Disse vil bli brukt parallelt for å bestemme fritt oppløste konsentrasjoner av plastmyknere i vann. I tillegg vil prøver av slam samles inn for analysering av plastmyknere. Dette vil avdekke forskjeller i sirkulerende nivåer av tilsetningsstoffer i de ulike RAS-systemene.
Metodikken for tilsetningsstoffer inkluderer 21 kjemikalier inkludert 5 forskjellige ftalatmyknere og 9 UV-filtre. Man vil gjennom screening-analyser teste om denne listen av forbindelser kan utvides. Ytterligere kjemikalier vil inkludere relevante ftalater som ikke er på den gjeldende listen, samt tilsetningsstoffer som har blitt brukt som erstatning for ftalater som citrater og adipatbaserte kjemikalier (f.eks. di(2-etylheksyl)adipat). Et litteratursøk samt informasjon om plast som brukes i RAS vil hjelpe med å identifisere om analysene bør målrettes inn mot flere typer kjemikalier.
AP1-5: Innledende screening av plasttilsetningsstoffer i RAS
Prosjektet vil screene for tilsetningsstoffer i ulike matriser i ulike RAS-systemer. For å oppnå hensiktsmessige grenser for kvantifisering vil inntak, utløp og vann som fisken utsettes for, prøves ved hjelp av passiv prøvetaking. Disse vil bli brukt parallelt for å bestemme fritt oppløste konsentrasjoner av plastmyknere i vann. I tillegg vil prøver av slam samles inn for analysering av plastmyknere. Dette vil avdekke forskjeller i sirkulerende nivåer av tilsetningsstoffer i de ulike RAS-systemene.
AP1-6: Komplementær screening av plastmyknere i RAS
Undersøkelsen vil bygge på resultatene fra analysene i AP1-5, og har ytterligere prøvetaking av materialer av plast, biofilmer og fisk der visse tilsetningsstoffer konsekvent påvises i alle matriser undersøkt i AP1-5. Prøvetakingen og analysene av fisk (filet) vil gi informasjon om nivåer av tilsetningsstoffer i sirkulerende vann resulterer i akkumulering av tilsetningsstoffer i fisk. Biofilm vil bli samlet inn fra ulike overflater i RAS-systemene. Prøver av plast vil bli samlet inn og brukt for å evaluere desorpsjonen (stoff som avgis fra en overflate) av disse kjemikaliene. Valget av plast som skal testes vil i stor grad avhenge av deres relative overflate i kontakt med vannet. På dette stadiet vil det ikke tas hensyn til plastens alder.
AP2: Foreslå og dokumentere relevante tiltak for å redusere forekomsten av mikroplast og plastmyknere
Ledelse av arbeidspakken: Akvaplan-niva v/ Thor Jonassen
Analyser og data fra AP1 på forekomst av mikroplast og plastmyknere og kopling til konkrete kilder i RAS er utgangspunkt for systematisk sammenligning mellom anlegg og forslag til avdempende tiltak.
AP2-1: Analyser av forskjeller i mikroplast og plastmyknere mellom ulike anlegg
Prosjektet vil sammenstille og systematisere dataene fra AP1 hvor mikroplast og plastmyknere knyttes til konkrete kilder i RAS (f.eks. det karakteristiske plastmediet i biofilteret, plastbelegg i kar, CO2-luftere, rørsystem, fôringsanlegg, osv.). Analysene vil vise variasjoner mellom de ulike plastholdige komponentene i anleggene, som vil kunne si noe om hva slags materiale, tekniske løsninger og driftsforhold som påvirker mye og hvilke som påvirker mindre når det gjelder utslipp av mikroplast og plastmyknere, og gir grunnlag for å kunne si noe om hvor bidragene er størst og hvor man har størst handlingsrom til å sette inn tiltak. Dette blir input til beskrivelse av avbøtende tiltak i AP2-2.
Ledelse av arbeidspakken: Akvaplan-niva v/ Thor Jonassen
Analyser og data fra AP1 på forekomst av mikroplast og plastmyknere og kopling til konkrete kilder i RAS er utgangspunkt for systematisk sammenligning mellom anlegg og forslag til avdempende tiltak.
AP2-1: Analyser av forskjeller i mikroplast og plastmyknere mellom ulike anlegg
Prosjektet vil sammenstille og systematisere dataene fra AP1 hvor mikroplast og plastmyknere knyttes til konkrete kilder i RAS (f.eks. det karakteristiske plastmediet i biofilteret, plastbelegg i kar, CO2-luftere, rørsystem, fôringsanlegg, osv.). Analysene vil vise variasjoner mellom de ulike plastholdige komponentene i anleggene, som vil kunne si noe om hva slags materiale, tekniske løsninger og driftsforhold som påvirker mye og hvilke som påvirker mindre når det gjelder utslipp av mikroplast og plastmyknere, og gir grunnlag for å kunne si noe om hvor bidragene er størst og hvor man har størst handlingsrom til å sette inn tiltak. Dette blir input til beskrivelse av avbøtende tiltak i AP2-2.
AP2-2: Beskrivelse og dokumentasjon av avbøtende tiltak
Analysene fra AP2-1 blir benyttet til å gradere og prioritere områder og prosesser i RAS-anleggene som bidrar mest til mikroplast og plastmyknere. Det vil også gjøres en vekting av hvor stor reduksjon som kan oppnås for disse stoffene ved endringer av den enkelte komponenten, basert på registrerte forskjeller mellom komponentene fra de enkelte anleggene. Analysen vil også ha en vekting av kompleksiteten i de ulike komponentene (f.eks. biolegemer, kar, rør, foringssystem), og dermed hvor krevende avbøtende tiltak er. Produktet fra disse analysene vil være en beskrivelse av avbøtende tiltak og hva de kan forventes å bidra med når det gjelder økt kontroll og en rangering av disse tiltakene i forhold til 1) hva som er gjennomførbart på kort sikt og uten store omlegginger i produksjonen eller større kostnader (lav-terskel), 2) hva som er mer omfattende tiltak som krever større omlegginger og investeringer (inngripende tiltak), og 3) hva slags tiltak som best kan implementeres i nye anlegg gjennom inkludering av krav til kontroll av MP og svevestøvpartikler (PM) som designkriterier. Analysene, identifisering og beskrivelse av løsningsforslag vil skje i tett samarbeid med RAS-anleggene og de to RAS-leverandørene som er samarbeidspartnere i prosjektet.
Prosjektorganisering
Analysene fra AP2-1 blir benyttet til å gradere og prioritere områder og prosesser i RAS-anleggene som bidrar mest til mikroplast og plastmyknere. Det vil også gjøres en vekting av hvor stor reduksjon som kan oppnås for disse stoffene ved endringer av den enkelte komponenten, basert på registrerte forskjeller mellom komponentene fra de enkelte anleggene. Analysen vil også ha en vekting av kompleksiteten i de ulike komponentene (f.eks. biolegemer, kar, rør, foringssystem), og dermed hvor krevende avbøtende tiltak er. Produktet fra disse analysene vil være en beskrivelse av avbøtende tiltak og hva de kan forventes å bidra med når det gjelder økt kontroll og en rangering av disse tiltakene i forhold til 1) hva som er gjennomførbart på kort sikt og uten store omlegginger i produksjonen eller større kostnader (lav-terskel), 2) hva som er mer omfattende tiltak som krever større omlegginger og investeringer (inngripende tiltak), og 3) hva slags tiltak som best kan implementeres i nye anlegg gjennom inkludering av krav til kontroll av MP og svevestøvpartikler (PM) som designkriterier. Analysene, identifisering og beskrivelse av løsningsforslag vil skje i tett samarbeid med RAS-anleggene og de to RAS-leverandørene som er samarbeidspartnere i prosjektet.
Prosjektorganisering
Prosjektet blir gjennomført i
samarbeid mellom Akvaplan-niva og NIVA, med betydelige involvering fra
akvakulturnæringen (Lerøy Seafood Group AS og Helgeland Smolt AS) og
leverandører av RAS-anlegg (Pure Salmon Kaldnes AS og VAQ AS).
Resultatene blir formidlet i to rapporter, en for hver arbeidspakke, i tillegg til to populærvitenskapelige artikler og to vitenskapelige artikler. Statusrapporter presenteres på konferanser/ samlinger arrangert av FHF og i nyhetsbrev via nettsidene til FHF, NIVA og Akvaplan-niva.