Capítulo 1 Acuapónica y Desafíos Alimentarios Mundiales

**Simon Goddek, Alyssa Joyce, Benz Kotzen y Maria Dos-Santos

Resumen A medida que crece la población mundial, las demandas de aumento de la producción de alimentos se expanden, y a medida que las tensiones sobre recursos como la tierra, el agua y los nutrientes se hacen cada vez mayores, existe una necesidad urgente de encontrar métodos alternativos, sostenibles y confiables para proveer estos alimentos. Las estrategias actuales para el suministro de más productos no son ecológicamente racionales ni abordan las cuestiones de la economía circular de reducir los desechos y, al mismo tiempo, cumplir los Objetivos de Desarrollo del Milenio de la OMS de erradicar el hambre y la pobreza para 2015. La acuapónica, una tecnología que integra la acuicultura y la hidropónica, proporciona parte de la solución. Aunque la acuapónica se ha desarrollado considerablemente en las últimas décadas, todavía hay una serie de cuestiones clave que deben abordarse plenamente, como el desarrollo de sistemas energéticamente eficientes con reciclado optimizado de nutrientes y controles adecuados de patógenos. También existe una cuestión clave para lograr la rentabilidad, que incluye cadenas de valor eficaces y una gestión eficiente de la cadena de suministro. La legislación, la concesión de licencias y la política también son claves para el éxito de la acuapónica futura, al igual que los temas de educación e investigación, que se discuten en este libro.

Palabras clave Acuapónica · Agricultura · Límites planetarios · Cadena de suministro de alimentos · Fósforo

Contenido

• 1.1 Introducción
• 1.2 Oferta y demanda
• 1.3 Desafíos científicos y tecnológicos en la acuapónica
• 1.4 Desafíos económicos y sociales
• 1.5 El futuro de la acuapónica
• Referencias

—

S. Goddek

Métodos matemáticos y estadísticos (Biometris), Universidad de Wageningen, Wageningen (Países Bajos)

Joyce

Departamento de Ciencias Marinas, Universidad de Gotemburgo, Gotemburgo (Suecia)

Kotzen

Escuela de Diseño, Universidad de Greenwich, Londres, Reino Unido

Sr. Dos-Santos

ESCS-IPL, DINÂMIA'CET, Instituto ISCTE Universidad de Lisboa, Lisboa, Portugal

© El autor (es) 2019

S. Goddek y otros (eds.), Aquaponics Food Production Systems, https://doi.org/10.1007/978-3-030-15943-6_1

—

Referencias

Appelbaum S, Kotzen B (2016) Nuevas investigaciones de acuapónica utilizando recursos hídricos salobres del desierto del Negev. Ecociclos 2:26. https://doi.org/10.19040/ecocycles.v2i2.53

Bajželj B, Richards KS, Allwood JM, Smith P, Dennis JS, Curmi E, Gilligan CA (2014) Importancia de la gestión de la demanda de alimentos para la mitigación del clima. Nat Clim Chang 4:924-929. https://doi.org/10.1038/nclimate2353

Barrett DM (2007) Maximizar el valor nutricional de frutas y verduras

Bernstein S (2011) Jardinería Aquaponic: una guía paso a paso para criar verduras y pescado juntos. Editores de la Nueva Sociedad, Isla Gabriola

Bon H, Parrot L, Moustier P (2010) Agricultura urbana sostenible en los países en desarrollo. Una reseña. Agron Sustain Dev 30:21 —32. https://doi.org/10.1051/agro:2008062

Bontje M, Latten J (2005) Tamaño estable, composición cambiante: dinámica migratoria reciente de las grandes ciudades holandesas. Tijdschr Econ Soc Geogr 96:444 - 451 https://doi.org/10.1111/j.1467-9663. 2005.00475.x

Brandi CA (2017) Estándares de sostenibilidad y desarrollo sostenible: sinergias y compensaciones de la gobernanza transnacional. Sustain Dev 25:25 —34. https://doi.org/10.1002/sd.1639

Carlsson A (1997) Emisiones de gases de efecto invernadero en el ciclo de vida de las zanahorias y los tomates. Universidad de Lund, Lund

Conijn JG, Bindraban PS, Schröder JJ, Jongschaap REE (2018) ¿Puede nuestro sistema alimentario global satisfacer la demanda de alimentos dentro de los límites planetarios? Agric Ecosyst Environ 251:244 —256. https://doi.org/ 10.1016/J.AGEE.2017.06.001

Delaide B, Goddek S, Gott J, Soyeurt H, Jijakli M (2016) Lechuga (Lactuca sativa L. var. El rendimiento de crecimiento sucrino) en solución acuapónica complementada supera a la hidropónica. Agua

8:467. https://doi.org/10.3390/w8100467 dos Santos MJPL (2016) Ciudades inteligentes y áreas urbanas — acuapónica como agricultura urbana innovadora. Urbano Para Urbano Verde 20:402. https://doi.org/10.1016/j.ufug.2016.10.004

Ehrlich PR, Harte J (2015) Opinión: alimentar al mundo en 2050 requerirá una revolución global. Proc Natl Acad Sci U S A 112:14743 —14744. https://doi.org/10.1073/pnas.1519841112

Emerenciano M, Carneiro P, Lapa M, Lapa K, Delaide B, Goddek S (2017) Mineralizacão de sólidos. Aquac Bras:21—26

Engelhaupt E (2008) ¿Importan las millas alimenticias? Environ Sci Technol 42:3482 adaptador de cable

FAO (2009) El estado de la alimentación y la agricultura. FAO, Roma

FAO (2017) 2017 el estado de la alimentación y la agricultura aprovechando los sistemas alimentarios para una transformación rural inclusiva. FAO, Roma

Foley JA, Demries R, Asner GP, Barford C, Bonan G, Carpenter SR, Chapin FS, Coe MT, Daily GC, Gibbs HK, Helkowski JH, Holloway T, Howard EA, Kucharik CJ, Monfreda C, Patz JA, Prentice IC, Ramankutty N, Snyder PK Global (2005) consecuencias del uso de la tierra. Ciencia 309:570 —574. https://doi.org/10.1126/science.1111772

Foley JA, Ramankutty N, Brauman KA, Cassidy ES, Gerber JS, Johnston M, Mueller ND, O'Connell C, Ray DK, West PC, Balzer C, Bennett EM, Carpenter SR, Hill J, Monfreda C, Polasky S, Rockström J, Sheehan J, Siebert S, Tilman D, Zaks (2011) Soluciones para un planeta cultivado. Naturaleza 478:337 —342. https://doi.org/10.1038/nature10452

Garnett T (2011) ¿Dónde están las mejores oportunidades para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en el sistema alimentario (incluida la cadena alimentaria)? Política Alimentaria 36:S23—S32. https://doi.org/10.1016/J. FOODPOL.2010.10.010

Goddek S (2017) Oportunidades y desafíos de los sistemas acuapónicos multi-bucle. Universidad de Wageningen, Wageningen. https://doi.org/10.18174/412236

Goddek S, Keesman KJ (2018) La necesidad de la tecnología de desalinización para diseñar y dimensionar sistemas acuapónicos de bucle múltiple. Desalinización 428:76 —85. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.11.024

Goddek S, Vermeulen T (2018) Comparación del rendimiento de crecimiento de Lactuca sativa en sistemas hidropónicos convencionales y basados en RAS. Aquac Int 26:1377. https://doi.org/10.1007/s10499-0180293-8

Goddek S, Delaide B, Mankasingh U, Ragnarsdottir K, Jijakli H, Thorarinsdottir R (2015) Desafíos de la acuapónica sostenible y comercial. Sostenibilidad 7:4199 —4224. https://doi.org/10.3390/su7044199

Goddek S, Schmautz Z, Scott B, Delaide B, Keesman K, Wuertz S, Junge R (2016) Efecto del sobrenadante de lodos de peces anaeróbicos y aeróbicos sobre la lechuga hidropónica. Agronomía 6:37. https://doi.org/10.3390/agronomy6020037

Goddek S, Delaide BPL, Joyce A, Wuertz S, Jijakli MH, Gross A, Eding EH, Bläser I, Reuter M, Keizer LCP, Morgenstern R, Körner O, Verreth J, Keesman KJ (2018) Mineralización de nutrientes y reducción de materia orgánica de lodos basados en RAS secuencial Reactores B. Aquac Eng 83:10 —19. https://doi.org/10.1016/J.AQUAENG.2018.07.003

Goddek S, Körner O (2019) Un modelo de simulación completamente integrado de acuapónica multi-bucle: un estudio de caso para el dimensionamiento de sistemas en diferentes ambientes. Agric Syst 171:143 —154. https://doi.org/10. 1016/j.agsy.2019.01.010

Godfray HCJ, Beddington JR, Crute IR, Haddad L, Lawrence D, Muir JF, Pretty J, Robinson S, Thomas SM, Toulmin C (2010) Seguridad alimentaria: el reto de alimentar a 9 mil millones de personas. Ciencia 327:812 —818. https://doi.org/10.1126/science.1185383

Graber A, Junge R (2009) Sistemas aquapónicos: reciclaje de nutrientes a partir de aguas residuales de pescado por producción vegetal. Desalinización 246:147 —156

Grewal SS, Grewal PS (2012) ¿Pueden las ciudades convertirse en autosuficientes en alimentos? Ciudades 29:1 -11. https://doi. org/10.1016/j.cities.2011.06.003

Hui SCM (2011) Agricultura urbana con techo verde para edificios en ciudades urbanas de alta densidad. En: Conferencia mundial sobre tejado verde. pp 1—9

Joly A, Junge R, Bardocz T (2015) El negocio de la acuapónica en Europa: algunos obstáculos legales y soluciones. Ecociclos 1:3 —5. https://doi.org/10.19040/ecocycles.v1i2.30

Junge R, König B, Villarroel M, Komives T, Jijakli M (2017) Puntos estratégicos en acuapónica. Agua 9:182. https://doi.org/10.3390/w9030182

Kahiluoto H, Kuisma M, Kuokkanen A, Mikkilä M, Linnanen L (2014) Tomando en serio los límites de los nutrientes planetarios: ¿podemos alimentar a la gente? Comida Glob Sec 3:16 —21. https://doi.org/10.1016/ J.GFS.2013.11.002

Kloas W, Groß R, Baganz D, Graupner J, Monsees H, Schmidt U, Staaks G, Suhl J, Tschirner M, Wittstock B, Wuertz S, Zikova A, Rennert B (2015) Un nuevo concepto de sistemas acuapónicos para mejorar la sostenibilidad, aumentar la productividad y reducir los impactos ambientales. Aquac Environ Interact 7:179 —192. https://doi.org/doi. https://doi.org/10.3354/aei00146

Kotzen B, Appelbaum S (2010) Una investigación de acuapónica utilizando recursos hídricos salobres en el desierto del Negev. J Appl Aquac 22:297 —320. https://doi.org/10.1080/10454438.2010.527571

Manelli A (2016) Nuevos paradigmas para un bienestar sostenible. Agric Agric Sci Procedia 8:617 —627. https://doi.org/10.1016/J.AASPRO.2016.02.084

McKinnon A (2007) COSub2/sub emisiones del transporte de mercancías: un análisis de los datos del Reino Unido. Preparado para el grupo de trabajo sobre cambio climático de la comisión de transporte integrado. Londres, Inglaterra

Miličić V, Thorarinsdottir R, Santos M, Hančič M (2017) Acuapónica comercial acercándose al mercado europeo: a las percepciones de los consumidores sobre los productos acuapónicos en Europa. Agua 9:80. https://doi.org/10.3390/w9020080

Mogk J, Kwiatkowski S, Weindorf M (2010) Promover la agricultura urbana como un uso alternativo de la tierra para propiedades vacías en la ciudad de Detroit: beneficios, problemas y propuestas para un marco normativo para una integración exitosa del uso de la tierra. Ley Fac Res Publ 56:1521

Monsees H, Keitel J, Kloas W, Wuertz S (2015) Potencial reutilización de residuos acuícolas para soluciones nutritivas en acuapónica. En: Proc of Acuaculture Europe. Rotterdam, Países Bajos

Mundler P, Criner G (2016) Sistemas alimentarios: millas alimentarias. En: Enciclopedia de la alimentación y la salud. Elsevier, Ámsterdam, págs. 77—82. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-384947-2.00325-1

Rickman JC, Barrett DM, Bruhn CM (2007) Revisión de comparación nutricional de frutas y verduras frescas, congeladas y enlatadas. Parte 1. Vitaminas C y B y compuestos fenólicos. J Sci Food Agric J Sci Food Agric 87:930-944. https://doi.org/10.1002/jsfa.2825

Rockström J, Steffen W, Noone K, Persson Å, Chapin FS, Lambin EF, Lenton TM, Scheffer M, Folke C, Schellnhuber HJ, Nykvist B, de Wit CA, Hughes T, van der Leeuw S, Rodhe H, Sörlin S, Snyder PK, Costanza R Din U, Falkenmark M, Karlberg L, Corell RW, Fabry VJ, Hansen J, Walker B, Liverman D, Richardson K, Crutzen P, Foley JA (2009) Un espacio operativo seguro para la humanidad. Naturaleza 461:472 —475. https://doi.org/10.1038/461472a

Schilling J, Logan J (2008) Enverdezar el cinturón de óxido: un modelo de infraestructura verde para el tamaño adecuado de las ciudades cada vez más reducidas de Estados Unidos. J Am Plan Assoc 74:451 -466. https://doi.org/10.1080/ 01944360802354956

Sirakov I, Lutz M, Graber A, Mathis A, Staykov Y, Smits T, Junge R (2016) Potencial para la actividad combinada de biocontrol contra peces fúngicos y patógenos vegetales mediante aislamientos bacterianos de un sistema aquapónico modelo. Agua 8:518. https://doi.org/10.3390/w8110518

Steffen W, Richardson K, Rockström J, Cornell SE, Fetzer I, Bennett EM, Biggs R, Carpenter SR, de Vries W, de Wit CA, Folke C, Gerten D, Heinke J, Mace GM, Persson LM, Ramanathan V, Reyers B, Sörlin S (2015) cambiante planeta. Ciencia 347 (80) :736

Suweis S, Carr JA, Maritan A, Rinaldo A, D'Odorico P (2015) Resiliencia y reactividad de la seguridad alimentaria mundial. Proc Natl Acad Sci U S A 112:6902 —6907 https://doi.org/10.1073/pnas. 1507366112

ONU (2014) Población mundial cada vez más urbana y más de la mitad vive en zonas urbanas | ONU DAES | Departamento de Asuntos Económicos y Sociales de las Naciones Unidas [Documento WWW]. URL http://www.un.org/en/development/desa/news/population/world-urbanization-prospects-2014.html. Accedido 19 oct 2018

ONU (2017) El informe sobre los objetivos de desarrollo sostenible. ONU, Nueva York

van Gorcum B, Goddek S, Keesman KJ (2019) Obtención de conocimientos sobre el mercado de las verduras producidas aquapónicamente en Kenia. Aquac Int: 1-7. https://link.springer.com/article/10.1007/s10499-01900379-1

Van Vuuren DP, Bouwman AF, Beusen AHW (2010) Demanda de fósforo para el período 1970—2100: un análisis de escenario del agotamiento de recursos. Glob Environ Chang 20:428 —439 https://doi. org/10.1016/j.gloenvcha.2010.04.004

van Woensel L, Archer G, Panades-Estruch L, Vrscaj D (2015) Diez tecnologías que podrían cambiar nuestras vidas — impactos potenciales e implicaciones políticas. Comisión Europea, Bruselas

Vermeulen T, Kamstra A (2013) La necesidad de diseñar sistemas para sistemas acuapónicos robustos en el entorno urbano

Weber CL, Matthews HS (2008) Food-Miles y los impactos climáticos relativos de las elecciones de alimentos en los Estados Unidos. Environ Sci Technol 42:3508 —3513. https://doi.org/10.1021/es702969f

Banco Mundial (2018) Tierras agrícolas (% de la superficie terrestre) [Documento WWW]. URL https://data. worldbank.org/indicator/ag.lnd.agri.zs. Accedido19 Oct 2018

Acceso abierto Este capítulo está licenciado bajo los términos de la Licencia Creative Commons Attribution 4.0 Internacional, que permite el uso, el uso compartido, la adaptación, la distribución y la reproducción en cualquier medio o formato, siempre y cuando otorgue crédito apropiado al autor (s) original (s) y a la fuente, proporcione un enlace a la licencia Creative Commons e indique si se han realizado cambios.

Las imágenes u otro material de terceros en este capítulo se incluyen en la licencia Creative Commons del capítulo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito del material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del capítulo y su uso previsto no está permitido por la normativa legal o excede el uso permitido, deberá obtener el permiso directamente del titular de los derechos de autor.