循環式養殖システムでは、酸素が最優先事項となる。先進国のすべてのRAS施設には、冗長構成の溶存酸素センサー、自動酸素供給システム、そして溶存酸素濃度が低下した際に午前3時にオペレーターに通知するアラームシステムが備えられている。二酸化炭素には、そのような配慮は一切ない。
生物学的に見ると、その影響は甚大です。サケの稚魚は1キログラムの餌を摂取すると、呼吸によって約1.2キログラムの二酸化炭素を排出します。これは、成長に必要な餌の量よりも多くの二酸化炭素を排出することを意味します。流水式システムでは、この二酸化炭素は水とともに洗い流されます。しかし、水の95～99%が処理されて再利用される循環式システムでは、二酸化炭素が蓄積されます。積極的に除去しなければ、飼育密度が最大になった数日のうちに、水槽内の二酸化炭素濃度は30～50mg/Lにまで上昇します。
魚の損傷閾値は、ほとんどの養殖業者が予想するレベルとは異なります。魚は酸素飽和度が60%まで低下しても生存できますが、呼吸性アシドーシスが始まる15～20mg/Lを超える慢性的なCO₂濃度には耐えられません。魚の血液pHが低下し、飼料効率が悪化し、成長速度が停滞し、鰓の損傷は剖検時に初めて明らかになります。陸上養殖のサケ施設では、1つの水槽に40万ドル相当の魚のバイオマスが収容されていますが、気づかれずにCO₂が蓄積し、2か月間成長が停滞すると、6桁の損失が発生しますが、これはどの警報ログにも記録されません。
測定上の問題：CO2センサーの測定が難しい理由
溶存CO₂の測定には、セベリングハウス電極の原理が用いられます。CO₂はガス透過性膜を通して内部の薄い電解質層に拡散し、そのpHを変化させます。基準電極に対するpHの変化は、CO₂分圧に比例します。この測定は、センサーが適切にメンテナンスされていれば信頼性があります。
RASにおける実際的な問題は、ドリフトです。膜はバイオフィルムで汚染され、内部の電解質は枯渇し、基準接合部は浮遊物質で詰まります。1か月間メンテナンスされていないCO₂センサーは、校正点から30～50%もドリフトし、タンク内の実際の濃度が25mg/Lなのに8mg/Lと表示されることがあります。これは、SCADA画面上で正常値として表示される「安全」と「慢性アシドーシス」の差に相当します。
Hondeの溶存CO₂センサーは、メンブレンカートリッジが現場でユーザー自身で交換可能であり、RS485 Modbus-RTU出力が施設のPLCに直接接続でき、自動温度補償機能により一般的なRAS運転時の8℃～20℃の範囲で精度を維持できるため、RASへの導入に最適です。
欠けていた制御ループ
最新の陸上型サケ養殖施設は、以下の制御アーキテクチャで運用されています。
酸素濃度は自動的に制御されます。溶存酸素（DO）センサーが酸素供給システムを閉ループ制御します。温度も自動的に制御されます。ヒーターとチラーはタンクセンサーに反応します。pHも自動的に制御されます。重炭酸ナトリウムの添加量はpHプローブに反応します。二酸化炭素濃度は、測定する場合、週に一度手動でサンプルを採取し、実験室の卓上型測定器で分析します。
その結果、プロセスは4次元で制御され、5次元目は手探りで管理されることになる。脱気塔（CO₂を除去する充填塔または真空ストリッパー）は、実際の需要に関係なく、ピーク負荷に合わせて設計された一定の速度で稼働する。オペレーターは、最も基本的な質問、つまり「脱気装置は今日、十分なCO₂を除去しているか？」に答えるためのデータを持たない。
タンクの戻り配管にHonde製CO₂センサーを取り付けることで、このループが閉じられます。センサーはタンクに入る水中の実際のCO₂濃度を測定します。RS485出力によって脱気装置が制御され、CO₂濃度が15mg/Lに近づくと脱気用エアフローが増加し、8mg/Lを下回るとエアフローが減少します。脱気装置は水質に応じて最適な効率で稼働するため、魚が酸性化の閾値に達することはありません。
陸上養殖サーモン施設のソリューションアーキテクチャ
CO₂センサーは、水槽の戻りライン、酸素供給システムの下流、水槽の入口の上流に設置されます。この位置は、魚が実際に経験する水のガス組成を反映する場所です。RAS制御室にある画面付きデータロガーには、各水槽グループのCO₂、DO、pH、および温度がリアルタイムで表示されます。生産管理者は、朝の巡回中に給餌記録と併せてCO₂の傾向を確認します。これで、2つのデータセットは相関関係を持つようになります。
施設の水質管理チームは、毎週の検証時にCO₂測定対応プローブ付きのハンドメーターを使用しています。タンクから採取したサンプルを携帯型基準器で測定し、設置済みのセンサーと比較します。±2 mg/Lを超えるドリフトが発生した場合は、メンブレンカートリッジの交換が必要となります。交換作業は10分程度で完了します。
RS485 Modbus-RTU出力はRAS PLCに直接接続されます。すべての商用RAS施設は、Modbusをネイティブサポートするシーメンスまたはアレン・ブラッドリーの制御システムを採用しています。孵化場、育成施設、稚魚飼育施設など、複数の建物からなる施設の場合、センサーはGPRS、4G、WIFI、LoRa、またはLoRaWAN無線モジュールを介して、MQTT JSON形式でパケット化されたデータを中央生産管理プラットフォームに送信します。
クラウドサーバーとソフトウェアは、すべてのタンクからのCO₂、DO、pH、温度データを統合し、施設全体のリアルタイムデータと履歴データを表示します。アラームリレーシステムは2段階で動作します。15 mg/Lでは、リレーが脱気装置の空気流量を増加させます。20 mg/L（酸性化の閾値）では、リレーがオンコール生産マネージャーにアラームを発報し、施設の魚類福祉記録にイベントを記録します。魚類福祉に関する文書化が規制要件となっているEUおよびノルウェーの管轄区域では、タイムスタンプ付きのCO₂履歴が監査に必要な証拠となります。
現地調査結果：ノルウェー西部、陸上型稚魚飼育施設、2026年
ノルウェー西部にある、年間250万匹の稚魚を完全循環システムで生産する商業用大西洋サケ稚魚養殖施設は、2026年1月から3月にかけて、24基の養殖水槽全体にHonde社製のCO₂センサーを設置した。
5ヶ月間の操業実績（春の稚魚生産ピーク期を含む）：
- •連続センサーによる測定結果から、水槽内のCO₂濃度は給餌サイクルと脱気装置の性能によって、毎日6～24mg/Lの間で変動していることが明らかになった。一方、以前の週ごとの抜き取りサンプリングでは、平均10～12mg/Lという良好な値が一貫して報告されていた。最も高密度で飼育された水槽の魚は、生産サイクルの約30～40%の間、慢性的な酸性症の状態で生活していたと推定される。
- •脱気装置の制御ループが閉じられた後（リレーがセンサーの読み取り値に基づいて脱気空気の流れを調整した後）、24個のタンクすべてにおいて、タンク内の平均CO₂濃度は8～14mg/Lの間で安定した。
- •5月から6月の育成期間中、飼料効率は2025年の同時期と比較して11%向上したが、生産管理者はこれを二酸化炭素によるアシドーシスの解消に直接起因するものとしている。
- •アラームリレーシステムは、脱気装置の制御ループが完全に調整される前の最初の1か月間に、20 mg/Lの閾値で37件の濃度上昇イベントを記録したが、試験の最終月には濃度上昇イベントはゼロだった。
- •2026年春の監査における施設の魚類福祉に関する文書には、初めて連続的なCO₂濃度履歴が盛り込まれ、従来のスポットサンプリング記録に代わり、タイムスタンプ付きの完全なデータセットが作成された。
RASおよび養殖モニタリングについては、Honde Technologyまでお問い合わせください。
Honde Technologyは、ドイツのTÜV認証およびAlibaba認証を取得したメーカーです。当社は、陸上養殖事業において、飼料転換率のわずかな改善が収益に直結する状況に対応するため、溶存CO₂測定ハードウェア、RS485 PLCネイティブインターフェース、および脱気装置制御ロジックを提供しています。
センサーに関する詳細情報やカスタマイズされたIoTソリューションについては、株式会社ホンデテクノロジーまでお問い合わせください。
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投稿日時：2026年8月11日