Utvikler analysator for nitrogenforbindelser i RAS

– Det som skiller oss fra andre, er at vi kombinerer ionekromatografi med UV-LED-deteksjon.

Det forteller Colm Lynch, administrerende direktør i det irske teknologiselskapet Aquamonitrix, til LandbasedAQ da vi møter ham under konferansen Fremtidens smolt på Sunndalsøra.

Selskapet har bakgrunn fra miljøanalyser og vannbehandling, og har allerede utviklet en analysator for nitrat og nitritt. Nå skal teknologien videreutvikles til også å måle ammonium, gjennom et forsknings- og utviklingsprosjekt finansiert av Fiskeri- og havbruksnæringens forskningsfinansiering (FHF).

– Vi lyktes med å få finansiering til å utvikle produktet. Det er veldig hyggelig, for Norge er jo verdensledende innen havbruk. Når Norge investerer i noe vi utvikler, tar vi det som et tegn på at vi gjør noe riktig, sier Lynch.

FHF-prosjektet de kjører heter «Development of an Ammonium analyser for fresh and saline water quality in RAS aquaculture processes» og gjennomføres i samarbeid med Mowi og Havlandet.

Målet med FHF-prosjektet er å videreutvikle og dokumentere teknologien slik at den kan gi pålitelige, automatiske målinger under ordinære driftsforhold i RAS-anlegg.

 Ionekromatografi ute i anlegget

Aquamonitrix' eksisterende teknologi bygger på ionekromatografi, en analysemetode der ioner separeres før de detekteres og kvantifiseres.

I selskapets løsning kombineres separasjonen med UV-LED-deteksjon ved en bølgelengde på 235 nanometer.

– Vi benytter en helt bestemt bølgelengde på 235 nanometer, som gjør det mulig å påvise bestemte analyttstoffer, slik som nitrat, nitritt og monokloramin, forklarer Lynch.

En sentral egenskap ved teknologien er at den ifølge selskapet kan brukes i vann med svært ulik salinitet.

– Fordi mobilfasen i systemet vårt er en svært svak saltløsning basert på natriumklorid, kan vi bruke systemet både i ferskvann og i vann med full sjøvannssalinitet, og veksle mellom de to uten å måtte kalibrere på nytt.

Dette er spesielt interessant for landbasert oppdrett, der vannkvaliteten må overvåkes både i ferskvannsproduksjon og i anlegg med brakkvann eller sjøvann.

Lynch mener løsningen bringer en analysemetode som tradisjonelt har vært knyttet til laboratorier, ut i den daglige driften.

– Dermed oppnår vi svært høy nøyaktighet – laboratorienøyaktighet ute i felt.

Vil løse utfordringer med dagens sensorer

Ifølge Lynch har ioneselektive elektroder, ofte kalt ISE-sonder, vært en mye brukt metode for måling av bestemte ioner i vann.

Disse kan imidlertid påvirkes av andre ioner i prøven.

– Klorid er et ion som særlig kan forstyrre. Derfor er det svært vanskelig for denne teknologien å fungere i saltvann.

Han peker også på utfordringer med optiske UV-sonder, der partikler og turbiditet kan påvirke analysene.

– Disse teknologiene har eksistert i flere tiår. De er veldig gode, men de har også sine begrensninger. Vi har funnet en løsning på de største av disse utfordringene, forteller han.

Ammonium viktig i RAS

Bakgrunnen for prosjektet er behovet for bedre overvåking av nitrogenforbindelser i resirkulerende akvakultursystemer.

I RAS dannes ammonium og ammoniakk som følge av fiskens stoffskifte og nedbrytning av organisk materiale. I biofilteret omdannes ammonium/ammoniakk gjennom nitrifikasjon til nitritt og videre til nitrat.

Forholdet mellom den ioniserte formen ammonium (NH₄⁺) og ikke-ionisert ammoniakk (NH₃) påvirkes blant annet av pH og temperatur. Det er særlig den ikke-ioniserte ammoniakken som er akutt giftig for fisk.

I prosjektbeskrivelsen peker FHF på at kortvarige økninger i ammoniakk eller totalt ammoniakknitrogen (TAN) kan gi stress, redusert fôropptak og i verste fall dødelighet.

Mer pålitelige og hyppige målinger skal gi oppdretterne bedre mulighet til å oppdage endringer tidlig og følge utviklingen i biofilterets nitrifikasjonsprosess.

Prosjektet tar sikte på en analysator som måler nitrogenforbindelsene automatisk, med en oppetid på minst 85 prosent, presisjon på minst 90 prosent og måleresultater innenfor 90–110 prosent av referanseverdien.

FHF har også satt konkrete mål for kvantifiseringsgrenser: 0,20 mg/L NH₃-N for ammoniakk, 0,05 mg/L NO₂-N for nitritt og 0,25 mg/L NO₃-N for nitrat.

Kom inn i havbruk gjennom irsk samarbeid

Aquamonitrix hadde i utgangspunktet ingen erfaring fra havbruksnæringen.

– I utgangspunktet visste vi ingenting om havbruk, forteller Lynch.

Kontakten med næringen kom gjennom Bord Iascaigh Mhara (BIM), Irlands statlige organ for utvikling av sjømatnæringen.

– Med hjelp fra BIM og nøkkelpersoner der, for eksempel Damien Toner, ble vi gjennom samtaler oppmerksomme på verdien av å måle vannkvalitet i havbruk.

I 2022 ble selskapet invitert til et akseleratorprogram i regi av Hatch Blue, der de fikk møte en rekke aktører fra oppdrettsnæringen.

– Vi brukte blant annet en hel uke på å fordype oss i havbruk sammen med Hatch, som hentet inn foredragsholdere fra Mowi og andre store organisasjoner for å lære oss om næringen.

Etter hvert ble det klart at nøyaktige målinger av nitritt, og muligheten for analyser i både ferskvann og sjøvann, kunne være spesielt relevante.

– Det ble stadig tydeligere at den store verdien lå i å kunne måle nitritt, og at svært nøyaktige nitrittmålinger var et viktig fortrinn fordi nitritt er giftig for fisk.

Hatch Blue bidro også til kontakten med Havlandet, som nå er en av industripartnerne i FHF-prosjektet.

Fikk oppfordring fra FHF

Veien til norsk forskningsfinansiering startet ifølge Lynch med en samtale med FHFs fagsjef Øyvind Hilmarsen under en havbruksmesse.

– Han så at det var et udekket behov i markedet for å måle ammonium. Å kombinere ammonium med nitrat og nitritt ville gi et svært interessant produkt.

Hilmarsen oppfordret, ifølge Lynch, selskapet til å søke om finansiering.

– Det var ingen garanti, men han mente prosjektet kunne passe godt og anbefalte oss å søke, forteller Lynch.

Aquamonitrix satte deretter sammen et konsortium med Mowi og Havlandet.

Prosjektet startet 1. april 2026 og skal etter planen avsluttes 30. september 2027.

FHF bidrar med 3,23 millioner kroner, mens Aquamonitrix selv bidrar med 2,83 millioner kroner. Mowi og Havlandet bidrar med 201 000 kroner hver.

Ifølge prosjektbeskrivelsen skal Aquamonitrix stå for teknologiutviklingen, mens industripartnerne skal bidra med driftskompetanse og utprøving under reelle produksjonsforhold.

Mowi skal blant annet bidra med erfaring fra lakseoppdrett, mens Havlandet skal bidra med kompetanse fra landbasert oppdrett av marine arter.

Skal testes i kommersielle anlegg

Prosjektet skal videreutvikle teknologien fra prototype til et instrument som er egnet for daglig bruk i havbruk.

Etter innledende tester skal analysatorene prøves ut ved anlegg hos Mowi og Havlandet.

Utviklingsarbeidet omfatter både instrumentets mekaniske og analytiske egenskaper, og en digital plattform for fjernovervåking, dataanalyse og rapportering.

Målet er at analysatoren skal kunne levere automatiske måledata uten omfattende manuell prøvetaking, samtidig som den tåler forholdene i RAS-anlegg, inkludert risiko for begroing.

FHF trekker i prosjektbeskrivelsen frem mulige gevinster i form av bedre biofilterstyring, optimalisert fôring, redusert arbeidsinnsats og lavere risiko for hendelser som påvirker fiskevelferden.

Dette er forventede gevinster som prosjektet skal bidra til å undersøke, og ikke effekter som allerede er dokumentert.

Har allerede solgt en prototype

Selv om utviklingsarbeidet pågår, forteller Lynch at Aquamonitrix allerede opplever interesse for den nye analysatoren.

– En gang rundt tredje kvartal 2027 vil vi lansere vår første analysator for totalt uorganisk nitrogen, som måler ammonium, nitritt og nitrat.

Den nye analysatoren skal bygge på samme teknologiske plattform som selskapets eksisterende nitrat- og nitrittanalysator.

– Den vil ligne mye på nitrat-/nitrittanalysatoren vi har utstilt her på denne konferansen, siden den bygger på samme plattform, sier han.

Ifølge Lynch har selskapet allerede solgt ett eksemplar av løsningen, til tross for at utviklingen ikke er fullført.

– Vi har altså faktisk solgt én prototype. Kunden er tydelig informert om begrensningene: Dette er en prototype. Likevel ønsker de å kjøpe den, fordi behovet er der, sier han.

Han opplever den norske havbruksnæringen som et marked der det er stor interesse for teknologiske løsninger som kan gi praktiske forbedringer.

– Jeg opplever at det norske markedet er modent og vet hva det trenger. Dessuten reagerer det raskere enn den tradisjonelle vannbransjen, avslutter han.