Design of a mechanical treatment method for salmon lice

Abstract

Luseinnfestninger på laks representerer i dag den største utfordringen i lakseoppdrettsnæringen. Aktørene i bransjen sliter med å finne gode nok løsninger for å bli kvitt problemet. Et ønske om å finne en mer effektiv og skånsom mekanisk avlusingsmekanisme på laks, har formet bakteppet for denne masteroppgaven.

En mekanisk avlusingsmetode er et begrep for behandling av luseinnfestninger uten bruk av medikamenter, kjemikalier eller andre biologiske virkemidler. Disse faktorene har det normalt sett blitt mye brukt i behandlingsprosessen av lakselus, men de senere årene har man ønsket å finne andre behandlingsmetoder. Dette skyldes at lusa blir mer og mer resistent mot kjemikaliene som brukes og at disse kjemikaliene har en negativ effekt på laksehelsen. Laksenæringen er en økende bransje, estimert av norske myndigheter til å øke med tre prosent frem til år 2050. Slik situasjonen med dagens nivå av lakselus er, blir næringens evne til å levere svært begrenset selv om etterspørselen nærmest er umettelig. Det er derfor et enormt behov for å finne en bærekraftig løsning på dette problemet.

Hovedmålet for denne masteroppgaven har vært å identifisere og undersøke mulighetene for en mekanisk behandlingsmetode for avlusing i oppdrettsnæringen. Videre var målet å utvikle forslag til konsepter med formål å kunne tilfredsstille kravene som ble spesifisert. Ideelt skulle behandlingsmetodene være i stand til å behandle laks med luseinnfestninger i alle posisjoner på laksen. Det endelige konseptet skulle kunne erstatte eksisterende behandlingsmetoder.

Denne masteroppgaven kan deles inn i to deler: den første delen er et førstudium og den andre er en konseptutviklingsdel. I førstudiefasen inngår en undersøkelse av dagens metoder for behandling av lakselus og et eksternt bedriftsbesøk for å identifisere behovene og kravene for en forbedret avlusing av laks. Konseptutviklingsprosessen har vært gjennomført ved hjelp av Osbornes metode, hvor den mekaniske behandlingsmetoden ble splittet opp i spesifikke funksjoner og vurdert individuelt. Konseptene fra Osbornes metode ble så kombinert til gjennomførbare løsninger og evaluert opp mot et null-konsept basert på de definerte kravene. Dette prosjektet utgjør tidligfasen av en omfattende utviklingsprosess for å utforme en mekanisk behandlingsmetode mot lakselus. Derfor er det ikke blitt utviklet en endelig løsning med riktige materialer og metriske mål. Målet med utviklingsprosessen har vært å flytte behandlingsmetoden ned i merdene hvor laksen lever, og samtidig å redusere pumpingen opp i brønnbåt, som normalt har vært den tradisjonelle prosedyren. Det ble vurdert at dette kunne føre til en mer effektiv oppdrettsproduksjon, slik det har vært for dyrehold i landbruket. Produksjonsmetoder for sluttløsningen er ikke blitt undersøkt og beskrevet, ettersom dette krever at det bygges en fullskala prototype som skal testes. Det endelige resultatet av dette prosjektet er et traktformet rør, med innlagte kurver i lengderetningen. Dette er ment for å tvinge laksen til å endre svømmeretning, siden røret endrer senterpunktet i lengderetningen. Dette vil tvinge laksen nær nok til behandling av lakselus som skal skje. Behandlingen av lakselus blir gjennomført fra fire vannuttak plassert langs røret, hvor det er store mengder vann som blir sugd ut av et pumpesystem. Den utadgående vannstrømmen er ment å ekstrahere lus som sitter på utsiden av laksen. Løsningen gjør det mulig å behandle laksen kontinuerlig og ved hjelp av lite vedlikehold og arbeidstid. Det vil også kunne gi en mulighet for behandling med høy nøyaktighet og effektivitet, uten å utøve en enorm stressfaktor på laksen.

Salmon lice infestations represent the most significant disease problem for the salmon farmed industry. The stakeholders struggle to find an adequate solution to this problem. A search to find a more efficient and gentle mechanical delousing method has formed the backdrop for this master thesis. A method for mechanical lice treatment in the salmon farmed industry is a term for a lice treatment with no use of medicaments, chemicals or any kind of biological involvement. These factors have otherwise been common to use in conventional treatment processes. However, several incidents have shown that the use of chemicals has constituted a major risk to the salmon welfare. This has led to a higher incentive among the stakeholders to search for new and improved treatment methods. The salmon farmed business is a growing industry, estimated by the Norwegian Government to have an annual growth of three present until 2050. As per today ́s situation with the salmon lice, the salmon industry's ability to supply is restricted even though the demand is insatiable. This has led to a triggering need for finding a sustainable solution. The main objective for this master thesis has been to identify and examine the possibilities for a mechanical treatment method to solve the salmon lice problem in the salmon farmed business. Furthermore, the purpose was to develop

proposals for concepts with the aim of satisfying all the defined requirements. Ideally, it should be able to treat the lice infestations at every position on the salmon ́s body. The final concept should be able to replace existing treatment methods. This master thesis can be divided into two parts; the first part is the research part and the second is the concept development part. The research phase included an investigation of current treatment methods and an external company visit to identify the needs and demands for an improved lice treatment method. The concept development process has been conducted using the Osborne’s method, where the mechanical treatment method was divided into required features and were then considered individually. Afterwards, the brainstormed concepts were combined in feasible solutions and evaluated up against a zero-concept based on the defined specifications. Pugh ́s method was then used to screen all of the ideas and choose the most suitable concepts. The chosen concept was further shaped in 3D models made in SolidWorks and evaluated with a number of flow simulations. This project is only the early phase of a product development process for designing a mechanical treatment method for salmon lice. Therefore, a final solution with selected materials and metric measurements is not developed. The underlying desire for the development process has been to move the treatment method down into the net pens where the salmon live, instead of pumping the fish up and into the fish carrier, which traditionally have been the normal procedure. It was assessed that this could lead to a more efficient farming production for the aquaculture, like it has been for the animal husbandry in the agriculture. Production methods for the final solution has not been studied and described, since a full-scale prototype needs to be tested before this can be considered. The final result of this project is a funnel-shaped tube with curves in the longitudinal direction. This is meant to force the salmon to change the swimming direction, since the tube changes the centre point in the longitudinal direction. This will eventually force the salmon to be at a position close enough for the treatment of lice infestation, which are being conducted. The lice treatment is conducted by four water outlets positioned along the tube, from four different angles, where high velocity water is sucked through the outlets by a pumping system. The exerted water flow is meant to extract the lice off the salmon ́s body. The solution makes it possible to treat the salmon constantly and with low maintenance and operational costs. This provides a possibility for treatment with a high accuracy and efficiency, without exerting a significant stress factor to the salmon.