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5.2 A Definizione di acquaponica

2 years ago

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L'acquaponica si inserisce nella definizione più ampia di sistemi agro-acquacoltura integrati (IAAS). Tuttavia, l'IAAS applica molte diverse tecnologie per la produzione di animali acquatici e vegetali in molti contesti, mentre l'acquaponica è molto più strettamente associata all'integrazione delle tecnologie di coltura ittica basate su serbatoi (ad esempio sistemi di acquacoltura a ricircolo; RAS) con tecnologie di coltura acquatica o idroponica ( Lennard 2017). Le tecnologie RAS applicano metodi standard e conservati per la coltura del pesce in vasche con filtrazione applicata per controllare e modificare la chimica dell'acqua per renderlo adatto ai pesci (ad esempio, rimozione rapida ed efficiente dei rifiuti solidi di pesce, conversione efficace e batteriamediata di rifiuti potenzialmente tossici disciolti ammoniaca a nitrato meno tossico e mantenimento dell'ossigeno mediante aerazione assistita o gas di ossigeno iniettato direttamente) (Timmons et al. 2002). Le tecnologie idroponiche e di coltura del substrato applicano metodi standard e conservati per la coltura di piante terrestri commestibili all'interno di ambienti acquatici (cioè le piante ottengono accesso ai nutrienti necessari per la crescita tramite un metodo di erogazione a base d'acqua) (Resh 2013).

L'associazione dell'acquaponica con l'acquacoltura RAS standard e la coltura idroponica/substrato significa che l'acquaponica è spesso definita semplicemente come «... la combinazione di produzione ittica (acquacoltura) e idroponica di coltivazione senza suolo sotto circolazione d'acqua accoppiata o disaccoppiata» (Knaus e Palm 2017). Questa ampia definizione pone l'accento sull'integrazione di hardware, apparecchiature o tecnologie e pone poco, se del caso, l'accento su altri aspetti del metodo.

Poiché l'acquaponica è una tecnologia relativamente nuova su scala industriale che applica metodi e approcci diversi, la definizione applicata appare molto ampia. Alcuni definiscono l'acquaponica solo all'interno di un contesto di ricircolo (Cerozi e Fitzsimmons 2017), alcuni si concentrano su approcci che non restituiscono l'acqua dalle piante ai pesci (Delaide et al. 2016) e altri includono sia metodi di ricircolo che disaccoppiamento (Knaus e Palm 2017). Inoltre, alcuni ricercatori stanno includendo l'uso di effluenti di acquacoltura irrigati alla produzione di colture a base di suolo con il titolo aquaponico (Palm et al. 2018). Storicamente, l'acquaponica, come suggerisce la ripartizione della parola (aquacultura e idroponics), è stata definita come solo per l'acquacoltura e la produzione di piante idroponiche (Rakocy e Hargreaves 1993), per cui gli attuali tentativi di associazione con la cultura del suolo sembrano incongrui.

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Fig. 5.1 Rappresentazione schematica dei flussi di nutrienti all'interno di un sistema acquaponico. Il mangime per pesci è il principale punto di ingresso dei nutrienti. I pesci mangiano il mangime, usano le sostanze nutritive di cui hanno bisogno, rilasciano il resto come rifiuti e questi rifiuti vengono poi suddivisi tra i microbi, le piante e l'acqua del sistema. (adattato da Lennard 2017)

Mentre i sistemi acquaponici integrano le tecnologie di acquacoltura basate su serbatoi con le tecnologie di coltura idroponica, i sistemi acquaponici funzionano fornendo nutrienti e suddividendo i nutrienti tra gli abitanti della produzione (pesci e piante) e gli abitanti che svolgono servizi biologici e chimici che assistono l'esito dell'abitante di produzione (microflora) (Fig. 5.1) (Lennard 2017). Pertanto, l'acquaponica è più un sistema associato all'apporto di nutrienti, alla dinamica e al partizionamento piuttosto che uno associato alla tecnologia, alle attrezzature o all'hardware applicati?

Negli ultimi decenni, la definizione di aquaponica ha incluso un tema simile, con sottili variazioni. La definizione più ampia è stata generalmente fornita nelle pubblicazioni scientifiche di Rakocy e del suo team UVI, ad esempio:

_Aquaponics è la coltura combinata di pesci e piante in sistemi a ricircolo chiuso. _

— Rakocy e altri (2004a, b)

Questa definizione iniziale si basava sul presupposto che i sistemi a ciclo unico, a ricircolo completo, costituiti da una componente di acquacoltura a ricircolo e da una componente idroponica, rappresentassero tutti i sistemi acquaponici, cosa che all'epoca lo facevano. Graber e Junge (2009) hanno ampliato la definizione, a causa di cambiamenti e sviluppi nell'approccio, come segue:

_Aquaponic è una forma speciale di sistemi di acquacoltura a ricircolo (RAS), vale a dire una policcoltura costituita da vasche per pesci (acquacoltura) e piante coltivate nello stesso cerchio idrico (idroponico) . _

— Graber e Junge (2009)

I recenti sviluppi e metodi richiedono una riconsiderazione di questo punto di vista. Negli ultimi anni è stato presente uno spostamento del focus dell'acquaponica verso un sistema produttivo che affronta sia la responsabilità ecologica che la sostenibilità economica. Kloas et al. (2015) e Suhl et al. (2016) sono stati tra i primi ad affrontare questa considerazione economica:

_ [...] un sistema acquaponico a doppio ricircolo unico ed innovativo è stato sviluppato come prerequisito per una produttività elevata paragonabile a quella professionale autonoma per pesci/impianti. _

— Suhl e altri (2016)

Il problema della definizione, o chiarire «ciò che può essere definito acquaponica», è stato un punto di discussione negli ultimi anni. Una delle principali aree di sviluppo è stata quella dei sistemi acquaponici multi-loop (o disaccoppiati) che mirano a fornire fertilizzanti aggiuntivi alle piante per esporle a una concentrazione ottimale di nutrienti (Goddek 2017). Non ci dovrebbe essere opposizione tra le ideologie di metodologie acquaponiche a ricircolo completo e multi-loop, entrambe hanno i loro rispettivi luoghi e applicazioni nel contesto industriale appropriato e un'unica forza trainante comune di entrambe dovrebbe essere che la tecnologia, pur essendo nutriente e acqua efficiente, ha anche bisogno di essere economicamente competitivo per affermarsi sul mercato. Al fine di sostituire le pratiche convenzionali, è necessario offrire più di un'ideologia ai potenziali clienti/utilizzatori, vale a dire fattibilità tecnica ed economica.

L'European COST sponsorizzato da Aquaponics Hub (COST FA1305 2017) applica la definizione »... un sistema di produzione di organismi acquatici e piante in cui la maggior parte (\ > 50%) dei nutrienti che sostengono la crescita ottimale delle piante deriva dai rifiuti provenienti dall'alimentazione degli organismi acquatici «, che colloca chiaramente un enfasi sull'aspetto della condivisione dei nutrienti della tecnologia.

Occorre inoltre precisare che la proporzione di pesce rispetto alle piante deve rimanere ad un livello che favorisca una prospettiva fondamentale dell'acquaponica; che le piante vengono coltivate utilizzando rifiuti ittici. Un sistema contenente un pesce e diversi ettari di coltivazione di piante idroponiche, ad esempio, non dovrebbe essere considerato acquaponica, semplicemente perché un pesce non contribuisce efficacemente al fabbisogno nutritivo delle piante. Poiché l'etichettatura dei prodotti acquaponici svolge un ruolo sempre più importante nella scelta dei consumatori, vogliamo incoraggiare una discussione ridefinendo l'acquaponica basata su questi molteplici sviluppi della tecnologia. Anche se chiediamo di chiudere il ciclo dei nutrienti al più alto grado possibile nel contesto dei mezzi migliori praticabili, una definizione potenziale dovrebbe anche prendere in considerazione tutti gli sviluppi.

Pertanto, la definizione dovrebbe contenere come minimo il requisito per la maggior parte dei nutrienti derivati dall'acquacoltura per le piante. Una nuova definizione può pertanto essere rappresentata come segue:

Aquaponics uis/u definita come un sistema di acquacoltura a ricircolo (RAS) e un'unità idroponica connessa, in cui l'acqua per la coltura è condivisa in qualche configurazione tra le due unità. fornito alle piante dovrebbe essere rifiuti di pesce derivati/u.

Le definizioni basate sui nutrienti sono aperte e non giudicanti per la scelta della tecnologia applicata, o anche per le proporzioni di ciascun componente (pesci e piante), a condizione che si utilizzi la coltura ittica e una qualche forma di tecnologia di produzione vegetale acquatica (idroponica o substrato). Tuttavia, concentra anche la definizione sulle dinamiche dei nutrienti e sugli aspetti di condivisione dei nutrienti dei metodi applicati e quindi assicura, almeno in una certa misura, che i vantaggi spesso associati all'acquaponica (risparmio idrico, efficienza dei nutrienti, impatto ambientale ridotto, sostenibilità) siano presenti in una certa proporzione.

La definizione di associazione nutriente applicata all'acquaponica sarà sempre fonte di ulteriore contesa tra coloro che la praticano. Ciò è supportato dal fatto che il nome aquaponics viene applicato a una vasta gamma di tecnologie diverse con diverse motivazioni di approvvigionamento di nutrienti e risultati di utilizzo: dai progetti e dai metodi di sistema che si aspettano, se non richiedono, che la stragrande maggioranza dei nutrienti necessari per far crescere le piante nasca dal rifiuti di pesce (in alcuni casi, superiori al 90%; Lennard 2017) a progetti che condividono l'apporto di nutrienti vegetali tra rifiuti di pesce e aggiunte esterne più sostanziali (ad esempio circa 50:50 rifiuti di pesce verso l'integrazione esterna — come fanno molti moderni progetti europei disaccoppiati sistemi acquaponici; COST FA1305 2017) a quei disegni che aggiungono così pochi pesci che non è presente alcun apporto di nutrienti distinguibile dagli scarti di pesce alle piante (Lennard 2017).

Il nome aquaponics, fino a poco tempo fa (cioè negli ultimi 3-5 anni), è stato universalmente applicato a progetti di sistemi accoppiati e a ricircolo completo che cercano di fornire quanto più possibile la nutrizione vegetale richiesta dai rifiuti ittici (Rakocy e Hargreaves 1993; Lennard 2017) (Fig. 5.2).

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Fig. 5.2 Schema semplificato dei flussi d'acqua principali all'interno di un sistema acquaponico accoppiato. Le concentrazioni di nutrienti nell'acqua di processo sono distribuite equamente in tutto il sistema

Tuttavia, gli approcci disaccoppiati rappresentano ora una parte dei sistemi oggetto di ricerca o di applicazione commerciale, soprattutto in Europa, e nella pratica attuale non forniscono il fabbisogno di nutrienti vegetali dai rifiuti ittici nella stessa misura dei sistemi a ricircolo completo (Lennard 2017; Goddek e Keesman 2018 ). Ad esempio, Goddek e Keesman (2018) affermano che per 3 esempi di attuali progetti europei di sistemi acquaponici disaccoppiati, i requisiti relativi per l'aggiunta di sostanze nutritive esterne derivate dall'idroponico sono del 40 -60% (NerBreen), del 60% (Tilamur) e del 38,1% (IGB Berlin). Poiché questi progetti disaccoppiati si basano sull'integrazione delle tecnologie RAS esistenti e di coltura idroponica/substrato, essi sono considerati di natura acquaponica (Delaide et al. 2016) (Fig. 5.3) (cfr. cap. 8).

La definizione di acquaponica è ora ampliata oltre i driver ecologici, idrici e di ottimizzazione per includere anche i driver economici (Goddek e Körner 2019; Goddek e Keesman 2018; Goddek 2017; Kloas et al. 2015; Reyes Lastiri et al. 2016; Yogev et al. 2016) (Chap. 8). I vantaggi di tale approccio sono che un risultato economico positivo della tecnologia acquaponica è importante tanto quanto le sue credenziali biologiche, chimiche, ingegneristiche, ecologiche e sostenibili e, pertanto, il risultato economico dovrebbe svolgere un ruolo all'interno della definizione generale (cap. 8).

Molti vantaggi sono spesso associati all'acquaponica, soprattutto in termini di efficienza nell'uso dell'acqua, efficienza nell'uso dei nutrienti, natura sostenibile, capacità di produrre due colture da un'unica fonte di input (mangimi per pesci) e impatto ambientale ridotto (Timmons, et al., 2002; Buzby e Lian-shin 2014; Wongkiew et al. 2017; Roosta e Hamidpour 2011; Suhl et al. 2016). Questi vantaggi sono regolarmente citati e applicati dagli operatori commerciali acquaponici e sono utilizzati come un percorso di commercializzazione e di regolamentazione dei prezzi per i prodotti (pesci e piante), e quindi, l'uso della denominazione «aquaponics» direttamente e immediatamente associa che i prodotti etichettati come tali sono stati prodotti con metodi che contengono o utilizzano i vantaggi elencati. Tuttavia, non esiste una regolamentazione formale dell'industria che imponga che l'uso della parola (aquaponica) si verifichi solo quando i vantaggi sono evidenti e presenti all'interno della tecnologia e dei metodi applicati. Se i vantaggi di cui sopra sono assegnati all'aquaponica come tecnologia, allora sicuramente la tecnologia dovrebbe fornire i vantaggi prescritti, e se la tecnologia non fornisce i vantaggi, allora la parola non dovrebbe essere applicata (Lennard 2017).

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Fig. 5.3 Schema semplificato dei flussi d'acqua principali all'interno di un sistema acquaponico disaccoppiato. Le concentrazioni di nutrienti in ciascun componente possono essere adattate separatamente al fabbisogno dei singoli componenti

Poiché l'acquaponica può essere definita sia in termini di aspetti di integrazione hardware (RAS con idroponica), di proprietà di condivisione dei nutrienti o di partizionamento o di capacità di fornire importanti vantaggi, esiste ancora un ampio spettro di possibili applicazioni del nome a molte diverse tecniche approcci che utilizzano metodi diversi e richiedono risultati diversi. Pertanto, sembra che la definizione effettiva di acquaponica sia ancora irrisolta.

Sembra quindi che le domande molto importanti debbano ancora essere risolte: cos'è l'acquaponica e come viene definita?

Ciò suggerirebbe che un aspetto molto importante da considerare per l'industria acquaponica è lo sviluppo di una definizione veritiera e concordata. L'industria acquaponica in generale continuerà a essere piena di disaccordo se non si concorda una definizione e, cosa ancora più importante, i consumatori dei prodotti prodotti prodotti all'interno dei sistemi acquaponici diventeranno sempre più confusi riguardo a ciò che effettivamente è l'acquaponica, uno stato di cose che non aiuterà la crescita e l'evoluzione del settore.


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