Từ năm 1961, nguồn cung cấp thức ăn từ cá đã tăng đáng kể bởi mức độ tăng trưởng nhanh chóng của ngành nuôi trồng thủy sản, sự phát triển của động thực vật thuỷ sinh để lấy thực phẩm. Tốc độ tăng trưởng hàng năm đạt 3,1% kể từ năm 1961, trong khi đó, tốc độ gia tăng dân số trên thế giới hàng năm là 1,7%. Vốn được xem là một nguồn protein động vật tuyệt vời, chất lượng cao với giá cả phải chăng, cá chiếm xấp xỉ 16% lượng đạm từ động vật vào năm 2010 và khoảng 6% lượng đạm tiêu thụ tính trên toàn cầu. Do xảy ra tình trạng đình trệ trong quá trình đánh bắt cá, việc gia tăng nhu cầu đối với các sản phẩm từ cá sẽ cần phải được giải quyết thông qua nuôi trồng thủy sản.

Nuôi trồng và chế biến thủy sản là lĩnh vực sản xuất thực phẩm có nguồn gốc từ động vật có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất, đóng góp của ngành nuôi trồng thủy sản trong tiêu thụ nguồn thực phẩm từ cá đã tăng từ 10% vào năm 1970 lên 46% vào năm 2008, và trong tương lai gần có thể sẽ chiếm hơn 50% nguồn cung cấp cá thực phẩm trên toàn cầu. Khu vực châu Á - Thái Bình Dương là khu vực nuôi trồng thủy sản lớn nhất, chiếm khoảng 89% sản lượng. Bình quân nguồn cung thực phẩm từ cá từ nuôi trồng thủy sản tính trên đầu người là từ 0,7kg trong năm 1970 đến 7,8kg trong năm 2008, tốc độ tăng trưởng hàng năm trung bình đạt 6,6%. Trong một báo cáo của Ngân hàng Thế giới vào năm 2006, kịch bản dự báo trì trệ sản lượng đánh bắt cá là giả định quan trọng cho thấy nhu cầu về nuôi trồng thủy hải sản có thể sẽ tiếp tục tăng cho đến năm 2040, với tốc độ tăng trưởng hàng năm dao động từ 1,4 đến 5,3%.

Sự gia tăng chủ yếu năng suất nuôi trồng thủy sản thông qua toàn bộ chu kỳ sản xuất và phân phối đã thúc đẩy tăng trưởng của ngành nuôi trồng thủy sản. Sự tăng trưởng chủ yếu bao gồm những tiến bộ về giống cá (cá cải tiến gen), vấn đề dinh dưỡng cá và kiểm soát dịch bệnh; sự phát triển của các hình thức nuôi trồng thủy sản mới; kết hợp với các hệ thống canh tác và xử lý chất thải; phát triển nguồn cung cấp, phân phối và duy trì chuỗi trên phạm vi toàn cầu. Ở châu Á, nhiều hệ thống xử lý lớn đã xây dựng các nhà máy xử lý tập trung lớn nhằm cải thiện năng suất và đáp ứng tốt hơn, góp phần nâng cao chất lượng và đáp ứng yêu cầu về an toàn. Những công nghệ xử lý cải tiến góp phần tận dụng tốt hơn nguồn chất thải từ cá cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau như: xử lý nước, mỹ phẩm, hóa chất nông nghiệp, nhiên liệu sinh học, dược phẩm. Do cải thiện năng suất và sản lượng gia tăng đáng kể, giá thành của các sản phẩm nuôi trồng thủy sản, bao gồm các sản phẩm với số lượng lớn như cá chép, cá rô phi có sự giảm đều trong vòng 20 năm qua.

Đến năm 2040, bốn công nghệ góp phần dẫn đến sự tăng trưởng trong cung cấp thủy sản nuôi trồng, cùng với đó là giá thành có khả năng sẽ giảm, bao gồm:

Cá cải tiến gen. Cải tiến gen của các loài cá nuôi có thể sẽ tiếp tục nâng cao năng suất nuôi trồng thủy sản cũng như giúp giảm thiểu tác động đến môi trường. Các tiến bộ sinh học nuôi trồng và cải tiến di truyền tập trung vào việc thuần hóa các loài mới, phát triển các phương pháp nuôi mới trong sản xuất giống, phát triển đàn giống mới nhằm tăng năng suất và giúp giảm thiểu dịch bệnh cũng như yêu cầu đối với thức ăn, không gian và nước. Trong năm 2000, Gjedrem - Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản Na Uy ước tính chỉ có 1% sản lượng nuôi trồng thủy sản dựa trên cải tiến di truyền ở cá và động vật có vỏ, tuy nihên, các chuyên gia hy vọng rằng đến năm 2040, tỷ lệ này sẽ tăng lên.

Chế độ dinh dưỡng, thức ăn và chế độ ăn. Thông thường, thức ăn chiếm khoảng 60% chi phí và thường được xem là phần tốn kém nhất trong hệ thống nuôi trồng thủy sản thương mại. Nhiều nghiên cứu vẫn đang tiếp tục được thực hiện nhằm phát triển các thành phần thay thế cho bột cá và dầu cá, chẳng hạn như phần thừa của quá trình chế biến thịt gà hoặc của các sản phẩm thực vật như đậu tương và hạt cải; tăng hiệu quả cao tối ưu hóa, lập công thức thức ăn ít gây ô nhiễm; và nhiều hệ thống phân phối thức ăn tự động và chính xác hơn. Ví dụ như: những người nuôi cá hồi giảm tỷ lệ chuyển hóa thức ăn (tỷ lệ của tổng lượng thức ăn của một đàn cá từ khi mua về, chưa trưởng thành đến thời điểm thu hoạch với trọng lượng cá lúc thu hoạch) từ 2:1 của những năm 1980 lên đến 1,3:1 trong thập kỷ đầu của thế kỷ 21, giúp tiết kiệm chi phí đáng kể và giảm chất thải. Lợi nhuận trong tương lai có khả năng sẽ làm giảm tỷ lệ này xuống dưới mức 1:1.

Hệ thống tuần hoàn khép kín. Ngành nuôi trồng thủy sản đang tận dụng những tiến bộ trong quá trình sinh học và các mối tương tác phức tạp giữa chất dinh dưỡng, vi khuẩn và sinh vật được nuôi cấy để thiết kế các hệ thống nuôi trồng thủy sản khép kín, cho phép nuôi sinh vật biển tại các địa điểm cách xa biển. Trong hệ thống tuần hoàn, một số hoặc tất cả nguồn nước trong một cơ sở nuôi cá được tái sử dụng để kiểm soát môi trường nuôi tốt hơn, giảm thiểu sử dụng nước, loại bỏ triệt để các chất thải khỏi hệ thống, cung cấp cho hệ thống làm ấm và làm mát nước hiệu quả hơn. Một lợi thế quan trọng của hệ thống khép kín này là cách ly hệ thống nuôi trồng thủy sản khỏi các hệ sinh thái tự nhiên, giúp giảm thiểu nguy cơ mắc bệnh hoặc các tác động gen đối với môi trường. Hệ thống tuần hoàn đã và đang được áp dụng trong nuôi loài lươn ở Đan Mạch trong nhiều năm, giúp Đan Mạch trở thành đất nước có sản lượng lươn đứng hàng đầu trong số các nước Châu Âu. Cùng với sự phát triển của công nghệ tuần hoàn quy mô lớn sẽ là sự phát triển của các loại thức ăn thay thế sử dụng đạm thực vật để thay thế bột cá và dầu cá.

Hệ thống đại dương mở. Do đại dương chiếm phần lớn bề mặt trái đất, nên việc sử dụng hệ thống đại dương mở có thể thay đổi mạnh mẽ bản chất của sản xuất thực phẩm con người. Ngày nay, hầu hết nuôi trồng thuỷ sản biển được thực hiện tại các khu vực ven biển được bảo vệ. Tuy vậy, những kinh nghiệm trong nuôi trồng gần bờ và công nghệ từ kỹ thuật hàng hải, ngành công nghiệp khí - dầu ngoài khơi có thể sẽ kết hợp với nhau, tạo điều kiện cho việc sử dụng các lồng lớn hay các kết cấu chứa trong vùng biển mở cho nuôi và thu hoạch cá được thực hiện dễ dàng hơn. Khó khăn, rào cản chủ yếu là chi phí lắp đặt ngoài khơi lớn và thách thức trong việc giảm thiểu tác động môi trường tiềm tàng từ các cơ sở này trong quá trình hoạt động. Để giải quyết các điều kiện khắc nghiệt ngoài khơi, cần thiết phải thực hiện cơ giới hóa các nhiệm vụ trọng tâm để giảm thiểu sự tham gia của con người, liên tục giám sát các điều kiện môi trường chính, hoạt động và sức khỏe của cá sẽ rất cần thiết để đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả, và sẽ cần các kết cấu lồng chứa bề mặt có thể sử dụng ở những khu vực biển động hay khu vực nước bên dưới bề mặt nước biển.

Kiến thức kỹ thuật để thiết kế các nhà bè trên biển mở, với quy mô lớn. Từ năm 2001, một số thiết kế thương mại đầu tiên đã được triển khai tại nhiều nước trên thế giới, trong đó có Hoa Kỳ. Một phân tích về nguồn nước của Anh vào năm 2007 đã kết luận rằng việc xây dựng một nhà bè mở có quy mô lớn để nuôi các loài cá phát triển nhanh ở vùng biển nước Anh là hoàn toàn khả thi nếu xét về mặt kinh tế. Biên bản ghi nhớ kỹ thuật được ký với Cơ quan khí quyển và đại dương Hoa Kỳ (NOAA) vào năm 2008 cũng đã nhấn mạnh tiềm năng thương mại hiện có của hệ thống đại dương mở này.

Nguồn: NASATI