पुनःपरिसंचरण जलीय कृषि प्रणालियाँ (Recirculating Aquaculture Systems) और जैव फ़िल्टर (Biofilters)

मछली पालन के लिए आम तौर पर नदी, तालाब या खुले समुद्र की ज़रूरत होती है। पुनर्परिसंचरण जलीय कृषि प्रणाली (RAS) में इनमें से किसी की ज़रूरत नहीं होती। इसमें ज़मीन पर बने टैंकों में मछलियाँ पाली जाती हैं। पानी को साफ करके दोबारा इस्तेमाल किया जाता है।

यह तालाब से कैसे अलग है?

• मत्स्यपालन विभाग (Department of Fisheries—DoF) के अनुसार, RAS में मछलियाँ आम तौर पर नियंत्रित वातावरण में छत के नीचे बने टैंकों में पाली जाती हैं।
• तालाबों और लगातार पानी बहने वाली मछली पालन प्रणालियों में बड़ी मात्रा में पानी चाहिए। इस्तेमाल किया गया पानी अक्सर बिना साफ किए बाहर छोड़ दिया जाता है।
• DoF के अनुसार, RAS में हर दिन कुल पानी का अधिकतम 10% बदला जाता है।
• घर के पिछवाड़े में लगने वाली RAS इकाई के लिए लगभग 100 वर्ग मीटर ज़मीन चाहिए।
• एक मॉडल के चित्र में 70% पानी का दोबारा इस्तेमाल और 30% ताज़ा पानी मिलाना दिखाया गया है।

पानी का दोबारा इस्तेमाल क्यों ज़रूरी है?

• RAS को नदी या समुद्र तट से दूर भी चलाया जा सकता है।
• अपशिष्ट को खुले जल में बहाने के बजाय इकट्ठा किया जाता है।
• हालाँकि, इसकी लागत अधिक होती है। मत्स्यपालन विभाग के अनुसार, RAS में बड़ा निवेश चाहिए और इसे चलाने में काफी सावधानी व मेहनत लगती है।

दोनों फिल्टर अलग-अलग काम करते हैं। उनके काम का यह अंतर समझना इस विषय का मुख्य आधार है।

यांत्रिक फिल्टर क्या करता है?

• यह ठोस पदार्थोंको हटाता है। इनमें मछलियों का मल और अन्य कण शामिल हैं।
• FAO की एक मार्गदर्शिका के अनुसार, लगभग सभी पुनर्परिसंचरण मछली पालन केंद्रों में टैंक से निकलने वाले पानी को सूक्ष्म जाली (माइक्रोस्क्रीन) से गुज़ारा जाता है।
• ड्रम फिल्टर सबसे अधिक इस्तेमाल होने वाली माइक्रोस्क्रीन है।
• इसे पहले लगाया जाता है, ताकि जैविक पदार्थ बायोफिल्टर को जाम न करें।

बायोफिल्टर क्या करता है?

• यह घुले हुए अपशिष्ट का उपचार करता है। इसका मुख्य काम अमोनिया का उपचार करना है।
• मछलियाँ अमोनिया छोड़ती हैं। मुक्त अमोनिया (NH3) विषैला होता है।
• बायोफिल्टर के बैक्टीरिया अमोनिया को नाइट्रेट में बदल देते हैं, जो बहुत कम हानिकारक होता है।
• इसमें मौजूद अन्य बैक्टीरिया बचे हुए चारे जैसे बारीक जैविक पदार्थों को तोड़ते हैं, जो यांत्रिक फिल्टर से निकल जाते हैं।

नाइट्रीकरण बैक्टीरिया द्वारा किया जाने वाला दो चरणों का परिवर्तन है। अमोनिया नाइट्राइट में बदलता है। फिर नाइट्राइट नाइट्रेट में बदलता है। दोनों चरणों में ऑक्सीजन का उपयोग होता है।

यह काम कौन-से बैक्टीरिया करते हैं?

• पाठ्यपुस्तकों में पहले चरण के लिए नाइट्रोसोमोनास (Nitrosomonas) और नाइट्रोबैक्टर (Nitrobacter) को दूसरे चरण के लिए बताया जाता है।
• FAO के अनुसार, एक्वापोनिक्स में अमोनिया और नाइट्राइट का ऑक्सीकरण करने वाले ये सबसे आम बैक्टीरिया हैं।
• 15 वर्षों से अधिक समय से चल रहे मीठे पानी के एक व्यावसायिक RAS के अध्ययन में नाइट्रोबैक्टर (Nitrobacter) नहीं मिला।
• उस संयंत्र में दूसरा चरण नाइट्रोस्पाइरा (Nitrospira) ने पूरा किया।
• इसलिए पाठ्यपुस्तकों में दिए गए बैक्टीरिया आम हैं, लेकिन हर जगह नहीं पाए जाते।

ये संख्याएँ क्यों मायने रखती हैं?

• FAO की मार्गदर्शिका में मुक्त अमोनिया के 0.02 mg प्रति लीटर स्तर को विषैला माना गया है।
• DoF की घरेलू स्तर पर पालन की मार्गदर्शिका में अमोनिया का आदर्श स्तर 0.05 ppm से कम बताया गया है।
• नाइट्राइट मछलियों के खून की ऑक्सीजन ग्रहण करने की क्षमता को बाधित करता है।
• FAO के एक शोधपत्र के अनुसार, अमोनिया और नाइट्राइट, नाइट्रेट से लगभग 100 गुना अधिक विषैले हैं।
• FAO की RAS मार्गदर्शिका के अनुसार, नाइट्रीकरण करने वाले बैक्टीरिया 10 से 35 डिग्री C के बीच काम करते हैं और लगभग 30 डिग्री C पर सबसे अच्छी तरह काम करते हैं।
• उनके लिए pH 7 से 8 अनुकूल है। अधिक pH पर मुक्त अमोनिया की मात्रा बढ़ती है, इसलिए FAO pH 7.0 से 7.5 रखने का सुझाव देता है।

बायोफिल्टर एक खास काम के लिए बनाया जाता है। वह संयंत्र में सफाई का हर काम नहीं करता।

बायोफिल्टर किन पदार्थों को नहीं हटा पाता?

• बारीक कण और घुले हुए यौगिक यांत्रिक छनाई के चरण से निकल जाते हैं।
• फॉस्फेट भी इनमें से एक है। FAO इसे निष्क्रिय बताता है, जिसका कोई विषैला प्रभाव नहीं होता।
• इसलिए बायोफिल्टर पानी से फॉस्फेट नहीं हटाता।

किस तरह के बायोफिल्टर इस्तेमाल किए जाते हैं?

• FAO के अनुसार, आज के RAS बायोफिल्टर स्थिर बेड (fixed-bed) या गतिशील बेड (moving-bed) वाली इकाइयाँ हैं।
• ये सभी पानी में डूबे रहकर काम करते हैं।
• ट्रिकलिंग फिल्टर (Trickling filters) भी इस्तेमाल किए जाते हैं। वे पानी में हवा मिलाते हैं और कार्बन डाइऑक्साइड हटाते हैं।
• फिल्टर माध्यम आमतौर पर प्लास्टिक के होते हैं और उनका प्रति घन मीटर सतह क्षेत्रफल अधिक होता है।
• अधिक सतह क्षेत्रफल का मतलब है बैक्टीरिया के लिए अधिक जगह।

नाइट्रीकरण से नाइट्रेट बचता है। बंद प्रणाली में नाइट्रेट की मात्रा लगातार बढ़ती रहती है।

मत्स्य पालन केंद्र नाइट्रेट से कैसे निपटते हैं?

• FAO नाइट्रेट को हानिरहित बताता है, लेकिन लगभग 100 mg प्रति लीटर से ऊपर मछलियों की वृद्धि और आहार को शरीर के भार में बदलने की क्षमता प्रभावित होती है।
• जब कोई मत्स्य पालन केंद्र प्रति kg आहार पर 300 लीटर से कम पानी इस्तेमाल करता है, तो विनाइट्रीकरण (Denitrification) पर विचार करना उपयोगी है।
• विनाइट्रीकरण करने वाले बैक्टीरिया ऑक्सीजन के बिना काम करते हैं।
• वे नाइट्रेट को नाइट्रोजन गैस में बदलते हैं, जो पानी से बाहर निकल जाती है।
• FAO के अनुसार, स्यूडोमोनास (Pseudomonas) विनाइट्रीकरण करने वाला सबसे आम बैक्टीरिया है।

क्या बैक्टीरिया के बारे में हमारी समझ बदली?

• पहले माना जाता था कि अमोनिया का ऑक्सीकरण केवल बैक्टीरिया करते हैं।
• फिर वैज्ञानिकों ने आर्किया समूह के एक सूक्ष्मजीव को अलग किया, नाइट्रोसोपुमिलस मैरिटिमस (Nitrosopumilus maritimus), जो अमोनिया का ऑक्सीकरण करता है।
• उस खोज से विश्व स्तर पर नाइट्रीकरण के मॉडल बदल गए।
• RAS के जैव-फिल्टर पर हुए अध्ययन में वहाँ अमोनिया का ऑक्सीकरण करने वाले आर्किया भी मिले।

दोनों प्रणालियाँ पानी बचाती हैं। पानी साफ करने के उनके तरीके एक-दूसरे के विपरीत हैं।

बायोफ्लॉक क्या है?

• सरकार के अनुसार, बायोफ्लॉक तकनीक एक टिकाऊ तरीका है, जिसमें लाभकारी सूक्ष्मजीवों की मदद से पोषक तत्त्वों का दोबारा उपयोग होता है।
• सूक्ष्मजीव गुच्छे बनाते हैं, जिन्हें बायोफ्लॉक कहते हैं।
• ये गुच्छे प्राकृतिक आहार का काम करते हैं और पानी साफ करने में मदद करते हैं।
• इस तरीके में बहुत कम पानी बदलना पड़ता है या बिल्कुल नहीं बदलना पड़ता।

दोनों में क्या अंतर है?

• FAO की RAS मार्गदर्शिका के अनुसार, RAS में बार-बार घूमने वाले पानी से फिल्टर की मदद से अपशिष्ट हटाया जाता है।
• बायोफ्लॉक में अपशिष्ट टैंक में ही रहता है और वहीं उसका प्रबंधन होता है। यह जानकारी ICAR-CMFRI की पुस्तिका से है।
• 5 मार्च 2026 तक 12,081 RAS इकाइयों और 4,205 बायोफ्लॉक इकाइयों को मंजूरी दी गई थी।
• RAS इकाइयों की लागत 902.97 करोड़ रुपये थी। बायोफ्लॉक इकाइयों की लागत 523.30 करोड़ रुपये थी।

भारत RAS को बढ़ावा देता है, इसके लिए योजना है प्रधानमंत्री मत्स्य संपदा योजना (PMMSY)। इसे मत्स्य पालन, पशुपालन और डेयरी मंत्रालय चलाता है।

योजना के तहत क्या मिलता है?

• PMMSY की शुरुआत 10 सितंबर 2020 को 20,050 करोड़ रुपये के निवेश के साथ हुई थी।
• सामान्य वर्ग के लिए सब्सिडी इकाई की लागत का 40% है। अनुसूचित जाति (SC), अनुसूचित जनजाति (ST) और महिला लाभार्थियों के लिए यह 60% है।
• जुलाई 2024 के एक उत्तर में बड़ी, मध्यम और छोटी इकाइयों की लागत क्रमशः 50 लाख रुपये, 25 लाख रुपये और 7.5 लाख रुपये बताई गई थी।
• राष्ट्रीय मत्स्य विकास बोर्ड ने RAS पर एक कार्ययोजना जारी की।
• पूर्वोत्तर और हिमालयी राज्यों की मध्यम और बड़ी इकाइयों में रेनबो ट्राउट (rainbow trout) जैसी ठंडे पानी की मछलियों के पालन का लक्ष्य है।
• बजट 2026-27 में PMMSY के लिए 2,500 करोड़ रुपये दिए गए हैं।

नियम और हाल के कदम क्या हैं?

• 2023 में संशोधित तटीय जलकृषि प्राधिकरण अधिनियम, 2005 के तहत पंजीकरण और लाइसेंस जरूरी हैं। RAS इकाइयाँ भी इसके दायरे में आती हैं।
• ठंडे पानी में मत्स्य पालन के लिए आदर्श दिशानिर्देश 14 मार्च 2026 को जारी किए गए। इनमें रेसवे (raceways) और RAS शामिल हैं।
• भीमताल के ICAR-CICFR ने ठंडे पानी के लिए एक मॉडल RAS बनाया।
• FAO की 2026 की रिपोर्ट के अनुसार, 2024 में जलकृषि से जलीय जीवों का उत्पादन 100 मिलियन टन से अधिक हो गया।

सिविल सेवा प्रारंभिक परीक्षा 2023 (सामान्य अध्ययन प्रश्नपत्र I, शृंखला A, प्रश्न 55) में यह प्रश्न पूछा गया था:

“पुनःपरिसंचरण जलकृषि प्रणाली (Recirculating Aquaculture System) में जैव-फिल्टर की भूमिका के संदर्भ में निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए: 1. जैव-फिल्टर मछलियों के बचे हुए आहार को हटाकर अपशिष्ट का उपचार करते हैं। 2. जैव-फिल्टर मछलियों के अपशिष्ट में मौजूद अमोनिया को नाइट्रेट में बदलते हैं। 3. जैव-फिल्टर पानी में मछलियों के पोषक तत्त्व के रूप में फॉस्फोरस की मात्रा बढ़ाते हैं। उपर्युक्त कथनों में से कितने सही हैं?”

विकल्प थे (a) “केवल एक”, (b) “केवल दो”, (c) “तीनों” और (d) “कोई नहीं”। UPSC की आधिकारिक उत्तर-कुंजी में सही उत्तर है (b) केवल दो.

तीनों कथनों की जाँच से क्या पता चलता है?

• कथन 2 सही है। यह नाइट्रीकरण है, जो जैव फ़िल्टर का मुख्य काम है।
• कथन 3 गलत है। जैव फ़िल्टर फॉस्फोरस नहीं जोड़ता। FAO के अनुसार, फॉस्फेट निष्क्रिय रहता है और फ़िल्टर से होकर निकल जाता है।
• कथन 1 सही है। यांत्रिक फ़िल्टर अधिकतर ठोस पदार्थों को हटा देता है। बचे हुए चारे सहित अपशिष्ट के बारीक कण इससे आगे निकल जाते हैं।
• इसके बाद जैव फ़िल्टर के जीवाणु उस कार्बनिक पदार्थ को विघटित करते हैं। FAO इसे जल का उपचार बताता है।
• इसलिए कथन 1 और 2 सही हैं, और उत्तर (b) है।

आपको क्या याद रखना चाहिए?

• अमोनिया से नाइट्रेट बनने की प्रक्रिया अच्छी तरह याद रखें। यह सबसे पक्का तथ्य है।
• याद रखें कि जैव फ़िल्टर फॉस्फोरस नहीं जोड़ता।
• प्रश्न के शब्दों पर ध्यान दें। “अपशिष्ट उपचार” का अर्थ “घुले हुए अपशिष्ट” से अधिक व्यापक है।