Mye å spare med målrettet UV-lys

Fersk Nofima-forskning i prosjektet CtrlAQUA Intake (Strategier for vannbehandling i lukkede oppdrettsanlegg) viser at det er store penger å spare på å tilpasse dosen til det patogenet man har med å gjøre.

Kostbart

Teknologien er kjent. Kunnskapen forskerne genererer gjennom forsøk er fersk.

I prosessen med å desinfisere vann med ultrafiolett lys (UV) brukes spesielle UV-lamper som avgir lys med en bestemt bølgelengde. Lavtrykk eller middels trykk. Disse UV-lysbølgene har evnen til å forstyrre DNA i skadelige mikroorganismer. Hvilken UV-dose som brukes er også avgjørende for desinfeksjonen. Jo vanskeligere det er å drepe et patogen, jo høyere dose kreves – og omvendt. Ultrafiolett lys blir målt i måleenheten millijoules per kvadratcentimeter (mJ/cm2). Ifølge vedtatte retningslinjer fra norske myndigheter, er det imidlertid kun én bestemt dose som gjelder for bruk av lavtrykk UV-teknologi til rensing av vann: 25 mJ/cm2

Men bruk av ultrafiolett lys er kostbart, både i form av brukt energi og de spesielle lampene. Så da blir spørsmålet; trenger man å bruke den høye dosen på alle ulike bakterier og virus – på fagspråket kalt patogener?

– Fordi UV-behandling av inntaksvann er så energikrevende, vil det være mer økonomisk bærekraftig å bruke den dosen som er nødvendig for å eliminere det bestemte patogenet. Verken mer eller mindre. Vi tester ulike doser og hvilken dose som leder til 99,9 prosent patogenreduksjon på ulike patogener. For de aller fleste patogener trenger vi ikke spesielt høye doser, sier Nofima-forsker Vasco Mota.

Seks patogener undersøkt

To masterstudenter, Kari Justad (UiT Norges arktiske universitet) og Miguel Guerreiro (Universitetet i Algarve) utførte forsøkene ved Nofimas laboratorier i Tromsø. Sammen med Nofima-teknikere og forskere brukte de to UV Collimated Beam Apparatus for å undersøke seks forskjellige patogener:

• To fryktede virus – IPN-viruset (infeksiøs pankreasnekrose) og ILA-viruset (infeksiøs lakseanemi)
• Tre bakterier – Yersinia ruckeri, Moritella viscosa og Tenacibaculum spp
• Lakselus

Ultrafiolett lys, er en type høyfrekvent lys øyet ikke kan se. Det har en bølgelengde fra 10 til 400 nanometer (Nm), altså opp til området like under det synlige – kalt høytrykk – og helt ned mot røntgenlys, som slutter ved 10 Nm. To ulike UV-teknikker med distinkt bølgelengde er brukt til forsøkene; lavt trykk på 254 nanometer, og middels trykk mellom 220- 300 nanometer.

– IPNV er det eneste av de fem viruset og bakteriene vi har testet som krevde en veldig høy dose. Alle de andre patogenene ble eliminert ved bruk av UV-doser, typisk under 10 mj/cm2, sier Vasco Mota.

Sjøvann til forsøkene er hentet på to og 40 meters dyp i to ulike lokaliteter: én like i nærheten av et lakseoppdrettsanlegg, og én uten påvirkning fra oppdrettsanlegg.

I alle forsøkene ble 99,9 prosent av patogenene eliminert ved å bruke en lavere dose (og dermed lavere kostnad) enn myndighetene krever.

– Disse resultatene kan tyde på et behov for å vurdere hvilke UV-doser som kreves for å desinfisere inntaksvann til akvakulturanlegg. Tilpassede doser kan potensielt redusere kostnadene. Unntaket i våre forsøk var IPN-viruset som krevde en høy UV-dose, men eksistensen av en vaksine mot dette viruset reduserer behovet for å eliminere det. Alle andre ble eliminert ved langt lavere doser, sier Vasco Mota, men må i tillegg slå fast:

– For lus virker ikke ultrafiolett lys. Ikke uten doser som er så høye at ingen ønsker å bruke dem.

Aktuelt på land og i sjø

Vannrensing med UV er aktuelt for inntaksvann til oppdrettsanlegg på land. Både gjennomstrømmingsanlegg og RAS. Og til semilukkede anlegg i sjø.

– Men for anlegg i sjø er det utfordrende fordi vannmengdene som brukes er enorme. Opptil 100.000 liter vann per minutt. Lavtrykk er ikke mulig å bruke med disse vannmengdene, sier Mota.

Oppdrettsfasilitetene blir stadig større, og middels trykk er lettere å skalere opp.

– Middels trykk angriper også proteinene og enzymene, maskineriet som de skadelige mikroorganismene bruker til å reparere celleskadene. Dermed blir beskyttelsen ytterligere forsterket, sier forskeren.

Berører ikke fisken

Behandlingen med UV-lys skjer når vannet er på tur inn i anlegget, der fisken befinner seg. Laksen vil dermed ikke på noe tidspunkt bli eksponert for UV-strålene – uansett valgt metode.

– Strålene påvirker ikke vannet på en måte som kan skade laksen og de påvirker heller ikke miljøet. Slik sett er UV en helt akseptabel teknologi å bruke til desinfisering av vann, slår forskeren fast.

Nye forsøk skal gjøres på fire kommersielle oppdrettsanlegg i 2022. UV-desinfisering skal testes både ved klart sjøvann – som er vanlig sommer og vinter – og med mer grumsete sjøvann, som typisk oppstår med algeveksten vår og høst.

– I disse forsøkene skal vi ikke tilsette patogener, men behandle det som er i vannet naturlig, sier Vasco Mota.

Kontaktperson