I mange av de lukkede eller semi-lukkede utviklingstillatelsene er det lagt opp til maksimale tettheter på 50 kg/m3. Slike tettheter er umulig å gjennomføre uten jevn tilførsel av ekstra oksygen i vannet. 

 I løpet av de siste 10 årene har det vært en stadig økende interesse i Norge for oppdrett av laks i lukkede flytemerder i sjøen. Hovedfokuset har vært anvendelse av slike systemer for oppdrett av såkalt post-smolt, dvs. for tilvekst fra vanlig smoltstørrelse (70 – 100 g) til 400 – 1000 g størrelse og med påfølgende utsetting i tradisjonelle åpne merder for videre oppdrett til slaktestørrelse. Introduksjon av et «tredje produksjonstrinn» i lukkede merder har flere klare fordeler sammenlignet med full påvekstfase i åpne merder som redusert/eliminert lusesmitte, mindre risiko for rømming av fisk og oppsamling/ utnyttelse av partikulært avfall (Nilsen, 2019). Ikke minst gir oppdrett i lukkede merder økt mulighet for kontroll av miljøforholdene (oksygen, strømhastighet, vannutskiftning) og forbedret tilvekst hos høstsmolt i vinterhalvåret ved oppumping av dypvann med høyere temperatur enn i overflatesjiktet. Produksjon av matfisk i lukkede systemer i sjøen fra smolt til slakting er også et aktuelt alternativ som er under utprøving. 

Nåværende lukkede flyteenheter varierer mellom 2000 og 21000 m3 og har forskjellig design. Slike systemer har til felles at de tilføres vann ved pumping fra dypere sjikt i sjøen. Det eksisterer ikke sikre tall over investeringsnivået for lukkede merder, men det er god grunn til å tro at investeringskostnadene vil være høyere enn 220 kr/m3 som ble anslått som kostpris for dagens åpne merdanlegg av Iversen et al. (2013); altså betydelig lavere enn 10.000 kr/m3 som ble anslått som kostnad ved bygging av landbaserte RAS-anlegg.

Sammenlignet med åpne merder vil bruk av lukkede anlegg kunne eliminere utgifter til lusebehandling, og samlet kostnadsbilde og endelig produksjonskostnad i lukkede merder vil sannsynligvis kunne ligge i samme område som for åpne merder på store og eksponerte lokaliteter. Mens produktiviteten i veldrevne åpne merder kan ligge omkring 30 kg/m3/år (Iversen et al., 2013), har man til nå gått ut fra at produksjonen må økes i lukkede anlegg for å få en sammenlignbar driftsøkonomi. For åpne merdanlegg er det i dag en maksimal tillatt tetthet på 25 kg/m3 , mens det for lukkede anlegg ikke er noen slike begrensninger, der skal tetthet reguleres ut fra dokumentert fiskehelse og velferd. Det skal være mulig å øke tettheten for post-smolt i slike systemer opp til 75 kg/ m3 uten at det påvirker produksjonsevne og velferd (Calabrese et al., 2017), men det er ikke mange som anser dette som forsvarlig i en kommersiell produksjon i sjø og for mange av de lukkede eller semi-lukkede utviklingstillatelsene er det lagt opp til maksimale tettheter på 50 kg/m3. Tetthet på dette nivået er fortsatt en intensiv produksjon, og umulig å gjennomføre uten jevn tilførsel av ekstra oksygen til vannet. 

Vannkvalitet og produksjonsnivå 

Ved intensiv produksjon av laksefisk i lukkede merder er det flere nøkkelparametere knyttet til fiskens stoffskifte som må overvåkes kontinuerlig. De mest sentrale er oppløst oksygen (O2), karbondioksid (CO2), pH, ammonium/ ammoniakk (NH4 +/NH3) og partikler. Påvirkning av vannkvaliteten er nær knyttet til produksjonsintensiteten (tabell 1). 

Akkumulering av CO2 i vannet er den avgjørende parameter for akseptabel produksjonsintensitet i lukkede merder (Sanni & Forsberg, 1996). Laveste anbefalte vannforbruk for å unngå for høyt nivå av CO2 er foreslått til 0,3 L/kg/min (Thorarensen & Farrell, 2011). Lavere vannforbruk er vist å gi akseptable CO2-verdier (Nilsen et al., 2017), men andre studier har vist at det ved vannforbruk under 0,3 L/kg/min også kan oppstå andre helse- eller velferdsutfordringer (Sveen et al., 2016). Ved omsetning av laksefôr produseres ca. 1,1 mg CO2/mg forbrukt O2 (Bergheim & Fivelstad, 2014). I slike systemer er anvendelse av luftere for fjerning av CO2 lite aktuelt; dermed vil tilnærmet alt produsert CO2 foreligge oppløst i vannet og vannforbruk/fortynning vil være avgjørende for konsentrasjonen i vannet. Ved sommertemperatur (10 ˚C) i eksempelet vist i figur 1 blir da nødvendig vannforbruk ca. 0,26 l/kg/min for å holde konsentrasjonen på maksimalt 10 mg CO2/l. 

Sammenhengen mellom produsert CO2/ redusert pH i vannet og lav dissosiasjon av ammonium (NH4⁺) gjør at dannelse av ugunstige ammoniakknivå (NH3) er en minimal risiko i lukkede merder. 

Oksygenforbruk og -tilsetning 

Fiskens stoffskifte og O2-forbruk avhenger sterkt av temperatur og aktivitetsnivå, mens forbruket pr. vektenhet avtar med økende fiskestørrelse (Thorarensen & Farrell, 2011). Forbruket er lavere ved sulting enn ved vanlig fôropptak og momentant stress kan medføre flere ganger økt forbruk. Det er utviklet flere modeller som beskriver O2-forbruket for laksefisk avhengig av driftsforholdene og variasjonene mellom modellene er betydelige. O2-forbruket for post-smolt mellom 100 og 1000 g ved 7 – 10 ˚C og 10 – 35 cm/s strømhastighet varierer mellom 1,3 og 6 mg/kg fisk/min (Bergheim & Fivelstad, 2014). Forbruket for post-smolt ved gunstig strømhastighet (0,5-1,0 fiskelengder/s) innen dette temperaturintervallet er imidlertid relativt stabilt, 2,5 – 3 mg/kg/min. Jevn tilsetning av oksygen er altså en forutsetning for at produksjonen skal kunne opprettholdes på et tilstrekkelig høyt nivå i lukkede merder. Behovet for oksygentilsetning for helt eller delvis dekning av fiskens forbruk er forsøkt vist i Figur 2.

Eksempelet bygger på følgende forutsetninger: 

Størrelse fisk: 200 g/27 cm
Vanntemperatur: 9 – 10 ˚C
Saltholdighet: 32 ‰
Strømhastighet merd: 15 cm/s (0,6 FL/s)
Spesifikt O2-forbruk: 2,5 mg/kg fisk/min
O2 konsentrasjon innløp (100 %): 9,15 mg/l
Minste akseptable O2-konsentrasjon merd: 7,3 mg/l (80 %) 

Ved økende vannforbruk (q) avtar forbrukt mengde oksygen pr. l vann (ΔO2) og dermed behovet for å tilsette oksygen (figur 2). Imidlertid må vannforbruket justeres slik at skadelige konsentrasjoner av CO2 unngås. Under de samme betingelser bør derfor ikke vannforbruket gå lavere enn 0,25 l/kg/min for å unngå CO2-konsentrasjoner over 10 mg/l. Ved dette nivået må det dermed tilsettes ca. 80 % av fiskens forbruk når inntaksvannet er fullmettet med O2 (øverste delfigur av figur 2). Hvis inntaksvannet holder hhv. 90 % og 80 % O2-metning, må altså mer enn 90 % av totalt O2-forbruk tilsettes (nederste delfigurer av figur 2). 

Driftssituasjonen i en lukket merd vil variere gjennom produksjonssyklusen både mht. fiskestørrelse/fisketetthet og temperatur. Tilsvarende vil også fôrforbruket og totalt O2-forbruk variere og normalt være maksimalt før leveranse av fisken. Kapasiteten til vannforsyning og O2-tilsetning må tilpasses merdenes maksimalbehov.