Wirtschaftliche Optimierung der Steinbuttmast in geschlossenen Kreislaufanlagen: Entwicklung eines Planungs- und Entscheidungsmodells

Tometten, Henning

Angesichts zunehmender Überfischung und steigender Nachfrage nach Fisch wächst das Interesse an der Fischproduktion in Aquakulturen. Neben Ansprüchen an die Qualität von Lebensmitteln werden zunehmend auch ökologische und sonstige Anforderungen an deren Erzeugung gestellt. Geschlossene Kreislaufanlagen repräsentieren einen besonderen Typ von Aquakulturanlagen, die äußerst emissionsarm arbeiten und eine nahezu vollkommen kontrollierbare Haltungsumgebung versprechen. Gleichzeitig ist deren operativer Betrieb sehr komplex und erfordert ein hohes Maß an Knowhow, Kontrolle sowie Kapital. Die vorliegende Arbeit behandelt die wirtschaftliche Optimierung von operativen Fischmastprozessen in kommerziell betriebenen Aquakulturanlagen am Beispiel einer geschlossenen Kreislaufanlage für Steinbutt. Steinbutt gilt als hochpreisiger Edelfisch, der bisher kaum züchterisch bearbeitet ist und damit eine besondere Herausforderung für das operative Prozessmanagement darstellt. Aktuell reagieren die operativen Prozesse der Steinbuttmast kaum auf wirtschaftliche, technische oder biologische Rahmenbedingungen: Infolge der Wachstumsheterogenität des Steinbutts nimmt der Anteil langsamwüchsiger Tiere stetig zu und Produktionsfaktoren (Mastplatz, Futter etc.) werden zunehmend von unprofitablen Prozessen beansprucht. Damit nehmen die durchschnittliche Wachstumsleistung des Fischbesatzes insgesamt sowie die Wirtschaftlichkeit des ganzen Betriebs ab (Kapitel 1 und 2). Zur wirtschaftlichen Optimierung ist zunächst ein lineares Modell der operativen Fischmastprozesse (Einsetzen von Setzlingen, Wachstum der Fische, Selektieren von Schlechtwüchsigen, Zuteilen von Fischkohorten auf passende Becken, Verkaufen von Schlachtfischen etc.) und der Produktionsbedingungen (biologische Wachstumsleistung, technische Anlagenkapazität, wirtschaftlichen Umweltbedingungen) entwickelt worden. Als Lösungsmethode kam gemischt-ganzzahlige lineare Programmierung zum Einsatz (Kapitel 3 und 4). Eine Reihe von Szenariorechnungen, in denen Selektionsanteil, Schlacht-, Futter- und Setzlingspreise sowie Kontraktspezifikationen variieren, stellt unter Beweis, dass die entwickelte Entscheidungshilfe plausible Planungsergebnisse erzeugt und erwartungsgemäß reagiert. Umfangreiche Szenariorechnungen und Parametrisierungsergebnisse quantifizieren die wirtschaftlichen Potentiale bzw. Risiken der Steinbuttmast und zeigen, dass die knappen Ressourcen durch Merzung schwachwüchsiger Tiere erheblich besser genutzt werden können (Kapitel 5 und 6). Damit leistet die vorliegende Arbeit einen Beitrag zur Planungs- und Entscheidungsunterstützung von operativen Fischmastprozessen und führt aus, warum Geschäfts- und Managementmodell an die Wachstumsheterogenität der gehaltenen Spezies angepasst sein sollten.

With respect to rising overfishing and a growing demand for fish, the interest in aquaculture grows. In addition to food quality standards, the fish production has to meet ecological, social, and other requirements. Recirculating aquaculture systems represent a special type of aquacultural facilities, which avoids polluting emissions and provides almost perfect production control. At the same time, their operational management is complex and requires substantial amounts of know-how, control, and capital. This study concentrates on economical optimisation of operational fish fattening processes in commercial aquaculture facility using the example of turbot production in recirculating aquaculture systems. Turbot is regarded as an upscale blue white fish, which is barely bred with economic production intent yet. For this reason turbot fattening is a special challenge for operational process management. Currently the operational turbot fattening processes are marginally responsive to economic, technical, or biological conditions. Due to the fact that the growth of turbot is very heterogeneous, the proportion of slowly growing animals becomes larger and unprofitable processes occupy scarce production factors (rearing basins, feed, etc.). Devoid of operational reactions to turbot’s growth heterogeneity, the average growth performance of the whole stock and the profitability of the complete farm decrease continuously (chapter 1 and 2). Thus, first of all a linear model of operational fish fattening processes (buying fingerlings, culling slow growing fish, allocating fish cohorts to suitable basins, selling fish for slaughter) and the production conditions (biological growth performance, technical facility capacities, economic framework requirements) was built. Mixed integer linear programming was used to solve the model (chapter 3 and 4). Varying the selection quota, the price of fish, of feed as well as of fingerlings and the specification of sales contracts – several scenario based calculations show, that the developed model generates plausible results, reacts as expected, and is generally able to support operational decisions. The results of the parameterisation calculations quantify the economic potential respectively the risk of turbot fattening and demonstrate, that the scarce resources could be better used by culling slowly growing animals in early production stages (chapter 5 and 6). This study contributes to planning and decision support of operational fish fattening processes and explicates why business and management model have to be adapted to the heterogeneous growth of the kept species.

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Tometten, Henning: Wirtschaftliche Optimierung der Steinbuttmast in geschlossenen Kreislaufanlagen: Entwicklung eines Planungs- und Entscheidungsmodells. 2009.

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