Биохакатон Фарватер
Конкурс Федерального агентства по рыболовству
До финала: -- дн. -- ч. -- мин.
Конкурс Федерального агентства по рыболовству
До финала: -- дн. -- ч. -- мин.
Трек направлен на создание экологически устойчивых систем аквакультуры. Охватывает интегрированные мультитрофические системы, альтернативные корма на основе водорослей, замкнутые системы водоснабжения, раннее обнаружение заболеваний и генетическое улучшение штаммов водорослей для повышения эффективности производства.
Традиционные монокультурные системы выращивания морских организмов приводят к значительной экологической нагрузке: избыточное накопление органических отходов (до 30-40% от внесенных кормов), эвтрофикация прибрежных вод и снижение биоразнообразия в радиусе до 500 м от хозяйств. При этом экономическая эффективность таких систем ограничена (рентабельность 15-20%), а риски заболеваний культивируемых видов повышены на 30-40% по сравнению с интегрированными системами. Существующие решения по совместному выращиванию разных трофических групп организмов фрагментарны и не адаптированы к специфическим условиям российских акваторий.
Предложите модель интегрированной мультитрофической аквакультурной системы для прибрежных регионов России. Возможные направления решений:
• Разработка оптимальных комбинаций видов для различных климатических зон России
• Создание модульных конструкций для совместного выращивания рыб, моллюсков и водорослей
• Разработка систем мониторинга и управления потоками питательных веществ
• Технологии автоматизированного контроля биомассы и здоровья культивируемых организмов
• Математические модели для оптимизации пространственного размещения компонентов системы
• Решения для минимизации энергозатрат и углеродного следа аквакультурных хозяйств
• Технологии переработки вторичных продуктов в рамках замкнутого производственного цикла
Современная аквакультура критически зависит от рыбной муки и рыбьего жира, получаемых из дикой рыбы: до 20% мирового вылова используется для производства кормов, что усугубляет проблему перелова. Стоимость традиционных кормовых ингредиентов постоянно растет (на 30-40% за последние 5 лет), составляя до 60% себестоимости продукции аквакультуры. Существующие растительные альтернативы часто содержат антипитательные факторы, снижающие усвояемость на 15-25% и замедляющие рост рыб на 10-20% по сравнению с традиционными кормами.
Разработайте технологию производства устойчивых кормов для аквакультуры на основе водорослей. Возможные направления решений:
• Создание оптимизированных смесей микро- и макроводорослей для замены рыбной муки
• Разработка биотехнологических методов повышения питательной ценности водорослевого сырья
• Технологии ферментативной обработки для улучшения усвояемости и снижения антипитательных факторов
• Создание функциональных кормовых добавок из водорослей для повышения иммунитета культивируемых видов
• Разработка экономически эффективных технологий культивирования кормовых водорослей
• Системы контроля качества и стандартизации водорослевых кормовых ингредиентов
• Технологии гранулирования и экструзии кормов с высоким содержанием водорослей
Традиционные проточные системы аквакультуры потребляют значительные объемы воды (до 50-100 м³ на 1 кг продукции) и сбрасывают недостаточно очищенные стоки, содержащие остатки кормов, продукты метаболизма и лекарственные препараты. Существующие системы замкнутого водоснабжения (УЗВ) характеризуются высокими капитальными затратами (от 250 тыс. руб/м³), энергоемкостью (20-25% операционных расходов) и технической сложностью, требующей высококвалифицированного персонала. Это ограничивает их внедрение, особенно в удаленных регионах с ограниченной инфраструктурой.
Предложите концепцию энергоэффективной системы замкнутого водоснабжения для аквакультуры. Возможные направления решений:
• Разработка модульных УЗВ с возможностью масштабирования для различных условий эксплуатации
• Создание гибридных систем биологической очистки с использованием водорослей и микроорганизмов
• Технологии рекуперации тепла и энергии для снижения эксплуатационных затрат
• Интеллектуальные системы мониторинга и управления параметрами воды
• Решения для минимизации образования и утилизации твердых отходов
• Интеграция возобновляемых источников энергии в системы жизнеобеспечения УЗВ
• Разработка упрощенных интерфейсов управления для снижения требований к квалификации персонала
Заболевания в аквакультуре приводят к потерям до 30-40% продукции ежегодно, а затраты на лечение и профилактику составляют 15-20% операционных расходов. Традиционные методы диагностики требуют отбора проб и лабораторного анализа, что занимает от 24 до 72 часов, в течение которых инфекция может распространиться на все хозяйство. Превентивное применение антибиотиков и химических препаратов приводит к развитию резистентности патогенов, накоплению остаточных количеств в продукции и негативному воздействию на окружающую среду.
Разработайте систему раннего обнаружения и неинвазивного контроля заболеваний в аквакультуре. Возможные направления решений:
• Создание сенсорных систем для непрерывного мониторинга поведенческих и физиологических параметров гидробионтов
• Разработка экспресс-методов молекулярной диагностики патогенов непосредственно в водной среде
• Технологии компьютерного зрения для выявления ранних визуальных признаков заболеваний
• Создание предиктивных моделей на основе машинного обучения для прогнозирования вспышек заболеваний
• Разработка биологических методов профилактики с использованием пробиотиков и иммуностимуляторов из водорослей
• Технологии точечной доставки лечебных препаратов для минимизации их попадания в окружающую среду
• Создание интегрированной системы управления здоровьем с элементами искусственного интеллекта
Дикие штаммы водорослей, используемые в аквакультуре, характеризуются нестабильным химическим составом (вариации до 40% по содержанию целевых компонентов), низкой продуктивностью (на 30-50% ниже теоретически возможной) и недостаточной устойчивостью к изменяющимся условиям среды. Традиционные методы селекции требуют длительного времени (5-7 лет для получения стабильных линий), а современные методы генетической модификации ограничены недостаточной изученностью геномов большинства промышленно значимых видов водорослей и регуляторными барьерами.
Предложите технологию ускоренной селекции и улучшения штаммов водорослей для аквакультуры. Возможные направления решений:
• Разработка методов направленной эволюции для получения штаммов с заданными свойствами
• Создание технологий высокопроизводительного скрининга перспективных линий водорослей
• Применение методов геномного редактирования для улучшения целевых характеристик
• Разработка систем криоконсервации и банков генетических ресурсов водорослей
• Создание технологий соматической гибридизации для объединения ценных признаков разных видов
• Разработка методов метагеномного анализа для идентификации новых промышленно ценных штаммов
• Создание цифровых моделей метаболизма водорослей для прогнозирования фенотипических проявлений генетических модификаций
Не предусмотрено
Не предусмотрено
Выберите один из кейсов выше и зарегистрируйте свою команду для участия в биохакатоне