在一個緬因州沿海小鎮擠滿人的房間裡，投影螢幕上，電腦動畫製作的鮭魚充滿活力地遊過一個巨大的橢圓形魚池。旁白的聲音舒緩地指出，水流促進魚類運動，並帶來理想的肉質，以及“最佳化魚類密度和魚池體積”的垂直網狀螢幕。旁白興高采烈地補充說，這些螢幕也使死魚易於清除。
該影片是今年早些時候為挪威公司 Nordic Aquafarms 計劃在緬因州貝爾法斯特建造的一個耗資 5 億美元的雄心勃勃的鮭魚養殖場專案宣傳的一部分，該養殖場將配備 Nordic 公司所稱的全球最大的水產養殖池。這是少數幾個正在進行的專案之一，這些公司希望這些高度機械化的系統能夠透過將魚類養殖轉移到室內來改變魚類養殖的面貌。
Nordic 執行長埃裡克·海姆表示，如果室內水產養殖流行起來，它可以在滿足不斷增長的人口需求方面發揮關鍵作用。他認為，它可以做到這一點，同時避免傳統水產養殖可能帶來的汙染和其他對野生魚類的潛在威脅——儘管室內方法也面臨著自身的環境挑戰。“總是存在一些風險，但陸基系統的風險僅佔室外系統風險的一小部分，”康奈爾大學的環境工程師邁克爾·蒂蒙斯說，他研究水產養殖已有 20 多年，但未參與 Nordic 專案。
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魚類養殖通常被譽為生產動物蛋白的一種極其有效的方式：全球水產養殖聯盟聲稱，100 公斤魚飼料可以提供的肉量最多是餵給牛的等量飼料的 15 倍。該行業已獲得國際關注，養殖魚類在 2014 年在全球食物供應中超過了野生捕撈魚類 (pdf)。但傳統魚類養殖方法也存在嚴重的環境缺陷。例如，挪威和智利（全球鮭魚生產的領導者）的鮭魚養殖戶通常使用開放式海洋網箱，將魚類圈養在懸浮的網或圍欄中。這種設定允許廢物直接流入環境，同時病原體和寄生蟲也可能感染野生種群。遍佈全球的開放式池塘養殖場——在中國（全球最大的養殖魚類生產國）是最常見的水產養殖型別——也有汙染當地水道的記錄，汙染物包括魚類排放物和用於控制疾病的獸用藥物。
藝術家繪製的 Nordic Aquafarm 公司擬議的貝爾法斯特工廠設施的示意圖。這些魚池的容積將達到 8,000 立方米，是奧運會游泳池的三倍多。圖片來源：Nordic Aquafarms
蒂蒙斯認為，陸基室內系統可以大大降低此類風險。他說，它們將魚類與環境隔離，並使用迴圈水產養殖系統 (RAS) 從水中去除大部分廢物，這類似於家用魚缸中的過濾系統。但迄今為止，室內 RAS 養殖場僅佔全球市場的一小部分，且規模遠小於 Nordic 公司計劃的運營規模。例如，位於弗吉尼亞州的全球最大的 RAS 羅非魚養殖場Blue Ridge Aquaculture的魚產量不到 Nordic 公司預計在緬因州產量的 10%。
自1970 年代以來，這種迴圈技術就以某種形式存在，但近年來發展迅速，以至於蒙特雷灣水族館的海鮮觀察現在將 RAS 養殖的魚類列為最可持續的海鮮選擇之一。因此，“自然而然的事情就是擴大規模，”海姆在最近的演講中告訴緬因州居民。貝爾法斯特的運營將包括 18 個海姆所說的全球最大的水產養殖池——每個池子的體積是奧運會游泳池的三倍——最終每年將生產 33,000 噸魚，約佔美國消費量的 8%。該公司計劃明年在挪威建造一個類似的養殖場，該養殖場的魚池規模相同，他說。
儘管有人質疑擴大規模是否會增加此類系統的環境風險，但一些專家認為，該技術可以實現向大型規模的可持續過渡。海姆聽眾中的社群成員對廢水可能如何影響附近的沿海水域表示擔憂，但蒂蒙斯表示，RAS 系統排放的少量水（來自魚池溢流和過濾器噴淋清潔廢物）通常比進入時的水更清潔。弗吉尼亞海鮮農業研究和推廣中心主任邁克爾·施瓦茨說，RAS 魚池中的水流經一個名為生物過濾器的鼓泡容器，其中的細菌會消耗魚尿並將其轉化為對魚類和環境安全的氮形式。物理過濾器收集魚糞和剩餘食物，這些廢物可以儲存起來並作為堆肥或沼氣的原材料轉售。臭氧處理有助於分解泡沫狀有機固體，紫外線用於殺死病原體。
在緬因州富蘭克林的美國國家冷水海洋水產養殖中心，鮭魚擠在一個魚池裡——這是一個陸基水產養殖研究機構，為 Nordic Aquafarms 等公司提供關於鮭魚養殖最佳實踐的諮詢。圖片來源：勞拉·波皮克
施瓦茨說，這項技術已經過測試並實現自動化，以至於擴大規模可以像為一批餅乾“將麵糊加倍”一樣簡單，他沒有參與貝爾法斯特專案。“如果你設計得當並操作得當，就不應該有任何意外，”他說。“如果出現意外，那肯定是有人沒有做好本職工作。”
美國國家冷水海洋水產養殖中心主任布賴恩·彼得森說，不應忽視人為錯誤的風險，他在緬因州的該中心使用迴圈系統飼養鮭魚用於研究目的。彼得森說，生物安全程式（要求對雙手進行消毒並將鞋子浸入消毒箱中）最大限度地降低了疾病風險，並減少了對其他形式的水產養殖嚴重依賴的抗生素的需求，他曾為 Nordic Aquafarms 提供關於最佳實踐的建議。然而，僅僅一名員工未能正確完成該過程或忽略其他基本協議，就可能汙染整個操作——病原體可能會在迴圈系統中迴圈，並殺死一整池魚。彼得森說，大型公司可以透過監控裝置來防範這種情況，這些裝置使他們能夠快速響應任何問題，他還補充說，嚴格的政府許可證要求進行例行監控，這也將檢測到廢水中異常水平的排放物。
蒂蒙斯說，大型室內系統的真正環境代價將取決於當地基礎設施的承載能力，包括供水。迴圈系統可以回收 90% 以上的魚池用水，但每天仍有一些水因蒸發或被固體廢物吸收而流失。他計算出，貝爾法斯特工廠規模的養殖場（在最初的魚池注水之後）每年將消耗約 16.5 億升淡水——大致相當於約 12,000 人的用水量。但他指出，即使在像貝爾法斯特這樣人口不足 7,000 人的小鎮，這也在當地含水層的承載能力範圍之內——並且與該養殖場每年將回收的水量相比相形見絀。蒂蒙斯補充說，在更易發生乾旱的地區，室內水產養殖設施可以排放廢水用於灌溉農田，從而減輕用水負擔。
在獲得州和聯邦許可後，貝爾法斯特工廠將於 2019 年破土動工，蒂蒙斯認為，這可能為世界各地類似的系統鋪平道路。“如果這家工廠像它看起來那樣成功，”他說，“那麼這肯定會激勵其他人也這樣做類似的養殖場。”