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Desde una perspectiva económica, hay una serie de limitaciones inherentes a los sistemas acuapónicos que hacen más o menos viables diseños comerciales específicos (Goddek et al. 2015; Vermeulen y Kamstra 2013). Una de las cuestiones clave es que los sistemas hidropónicos independientes y de acuicultura son más productivos que los sistemas acuapónicos tradicionales de un bucle (Graber y Junge 2009), ya que no requieren compensaciones entre los componentes de peces y plantas. La acuapónica tradicional y clásica de un solo lazo requiere un compromiso entre los componentes de peces y plantas cuando se intenta optimizar la calidad del agua y los niveles de nutrientes que difieren intrínsecamente para las dos partes (por ejemplo, rangos de pH deseados y requisitos y concentraciones de nutrientes). En los sistemas acuapónicos tradicionales, el ahorro en los requerimientos de fertilizantes para plantas no compensa el déficit de cosecha causado por condiciones subóptimas en los respectivos subsistemas (Delaide et al. 2016).

Optimizar las condiciones de crecimiento tanto para plantas (Delaide et al. 2016; Goddek y Vermeulen 2018) como para peces es el mayor desafío para la rentabilidad, y los resultados actuales indican que esto se puede lograr mejor en sistemas acuapónicos disociados de bucle múltiple porque se basan en bucles recirculantes independientes que involucran (1) peces, (2) plantas y (3) biorreactores (anaeróbicos o aeróbicos) para la digestión de lodos y un flujo unidireccional de agua (nutrientes), lo que puede mejorar la recuperación y biodisponibilidad de macro y micronutrientes, así como la optimización del consumo de agua (Goddek y Keesman 2018). Los estudios actuales muestran que este tipo de sistema permite el mantenimiento de poblaciones específicas de microorganismos dentro de cada compartimento para una mejor gestión de la enfermedad, y son más eficientes económicamente en la medida en que los sistemas no sólo reducen la salida de residuos sino que también reutilizan lodos inutilizables, convirtiéndolo en productos valiosos (por ejemplo, biogás y fertilizantes).

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Fig. 1.2 Un sistema acuapónico visto como un esquema de caja negra. No podemos ver dentro de la caja, pero sabemos las entradas, las salidas (es decir, peces y plantas) y los residuos

Los sistemas independientes de RAS y las unidades hidropónicas también tienen una amplia gama de desafíos operacionales que se analizan detalladamente en los capítulos 3 y 4. Cada vez más, los avances tecnológicos han permitido mayores proporciones de productividad (Fig. 1.2), que pueden definirse como una fracción de las salidas del sistema (es decir, peces y plantas) sobre la entrada del sistema (es decir, alimentación de peces y/o fertilización adicional, entrada de energía para iluminación, calefacción y bombeo de CO~2 ~ sub2/sub dosificación y biocontroles).

Al considerar los muchos desafíos que enfrenta la acuapónica, los problemas de producción pueden dividirse en tres temas específicos: (1) productividad del sistema, (2) cadenas de valor efectivas y (3) gestión eficiente de la cadena de suministro.

Productividad del sistema La productividad agrícola se mide como la relación entre la producción agrícola y los insumos agrícolas. Los sistemas acuapónicos tradicionales en pequeña escala se diseñaron principalmente para abordar consideraciones ambientales como la descarga de agua, los insumos de agua y el reciclaje de nutrientes, pero en los últimos años se ha centrado cada vez más en la viabilidad económica a fin de aumentar la productividad de la agricultura a gran escala aplicaciones. Sin embargo, esto requerirá la productividad de los sistemas acuapónicos para poder competir económicamente con sistemas hidropónicos y acuícolas independientes y de última generación. Para que el concepto de acuapónica se aplique con éxito a gran escala, es preciso optimizar la reutilización de nutrientes y energía, pero también hay que considerar los mercados finales.

Cadenas de valor eficaz Las cadenas de valor (valor añadido) de los productos agrícolas provienen principalmente de la transformación de los productos como las verduras, frutas y pescado cosechados. Por ejemplo, el precio de venta del pesto (es decir, rojo y verde) puede ser más de diez veces superior al de los tomates, la albahaca, el aceite de oliva y los piñones. Además, la mayoría de los productos alimenticios procesados tienen una vida útil más larga, lo que reduce el deterioro. Evidentemente, los productos frescos son importantes porque los valores nutricionales son en su mayoría más altos que los de los alimentos procesados. Sin embargo, producir productos frescos y de alta calidad es un verdadero desafío y, por lo tanto, un lujo en muchas regiones del mundo. Las pérdidas de nutrientes durante el almacenamiento de frutas y verduras son sustanciales si no se enlatan o congelan rápidamente (Barrett 2007; Rickman et al. 2007). Por lo tanto, en el caso de los sistemas a gran escala, el procesamiento de alimentos debe considerarse como mínimo para equilibrar las fluctuaciones entre la oferta y la demanda y reducir el desperdicio de alimentos. Con respecto a la reducción de los residuos de alimentos, las hortalizas que no cumplen las normas de producción fresca, pero que siguen siendo de calidad comercializable, deben procesarse a fin de reducir las pérdidas posteriores a la cosecha.

Aunque estos criterios se aplican a todos los productos agrícolas y pesqueros, el valor añadido puede aumentar sustancialmente la rentabilidad de la granja acuapónica, especialmente si los productos pueden llegar a nichos de mercado.

Gestión eficiente de la cadena de suministro En países con redes de transporte y refrigeración bien desarrolladas, se pueden importar frutas y verduras de todo el mundo para satisfacer las demandas de los consumidores de productos frescos. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, los productos frescos y de alta calidad son un producto básico escaso en muchas partes del mundo, y el movimiento a larga distancia de bienes —es decir, la gestión de la cadena de aprovisionamiento— para satisfacer la demanda de los consumidores de alto nivel suele ser criticado y justificado. La mayoría de los habitantes urbanos de todo el mundo dependen del transporte de alimentos a largas distancias para satisfacer las necesidades diarias (Grewal y Grewal 2012). Una de las principales críticas es, por tanto, la dependencia de combustibles fósiles necesaria para transportar productos a grandes distancias (Barrett 2007). El tema de las millas alimentarias se centra en la distancia que los alimentos se transportan desde el momento de la producción hasta la compra por el consumidor final (Mundler y Criner 2016). Sin embargo, en términos de emisiones de COSub2/sub por tonelada/km (tkm), una milla alimentaria para el transporte ferroviario (13,9 g COSub2/sub/tkm) no equivale a una milla alimentaria de transporte por camión/carretera, ya que el transporte de camiones tiene un impacto ambiental más de 15 veces mayor (McKinnon 2007). Por lo tanto, la distancia de transporte no es necesariamente la única consideración, ya que la huella ecológica de las hortalizas cultivadas en las granjas de las zonas rurales es potencialmente menor que los insumos necesarios para cultivar alimentos en invernaderos más cercanos a los centros urbanos.

Por lo tanto, las millas de comida son sólo una parte de la imagen. Los alimentos se transportan largas distancias, pero las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas a la producción de alimentos están dominadas por la fase de producción (es decir, el impacto de la energía para la calefacción, el enfriamiento y la iluminación) (Engelhaupt 2008; Weber y Matthews 2008). Por ejemplo, Carlsson (1997) mostró que los tomates importados de España a Suecia en invierno tienen una huella de carbono mucho menor que los cultivados localmente en Suecia, ya que los insumos energéticos a los invernaderos de Suecia superan con creces la huella de carbono del transporte desde España. Al abastecer alimentos, el transporte de mercancías no es el único factor a tener en cuenta, ya que la frescura de los productos determina su valor nutritivo, sabor y atractivo general para los consumidores. Al cultivar alimentos frescos localmente, muchos estudiosos coinciden en que la agricultura urbana podría ayudar a asegurar el suministro de productos de alta calidad para las poblaciones urbanas del futuro, al tiempo que reduce las millas alimentarias (Bon et al. 2010; dos Santos 2016; Hui 2011). Ambas áreas serán discutidas con más detalle en Sect. 1.5.

Desde el punto de vista del consumidor, la acuapónica urbana tiene ventajas debido a sus beneficios ambientales debido a las cadenas de suministro cortas y ya que satisface las preferencias de los consumidores por alimentos frescos de alta calidad producidos localmente (Miličić et al. 2017). Sin embargo, a pesar de estas ventajas, existen varias preocupaciones socioeconómicas: la principal cuestión se refiere a los precios de la propiedad urbana, ya que la tierra es cara y a menudo se considera demasiado valiosa para la producción de alimentos. Por lo tanto, la compra de terrenos urbanos hace muy probable que sea imposible lograr una rentabilidad esperada viable de la inversión. Sin embargo, en las ciudades cada vez más reducidas, donde la población está disminuyendo, el espacio no utilizado podría utilizarse con fines agrícolas (Bontje y Latten 2005; Schilling y Logan 2008), como es el caso de Detroit, en los Estados Unidos (Mogk et al. 2010).

Además, hay un problema importante de los controles de planificación urbana, en el que en muchas ciudades las tierras urbanas no están destinadas a la producción agrícola de alimentos y se considera que la acuapónica forma parte de la agricultura. Por lo tanto, en algunas ciudades no se permite la agricultura acuapónica. Ha llegado el momento de comprometerse con planificadores urbanos que necesitan convencerse de los beneficios de las granjas urbanas, que son altamente productivas y producen alimentos locales frescos, sanos y locales en medio del desarrollo urbano y suburbano.


Aquaponics Food Production Systems

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