common:navbar-cta
Scarica l'appBlogCaratteristichePrezziSupportoAccedi
EnglishEspañolعربىFrançaisPortuguêsItalianoहिन्दीKiswahili中文русский

Mentre l'acquaponica è considerata una delle principali tecnologie di produzione alimentare che «potrebbero cambiare le nostre vite» (van Woensel et al. 2015), in termini di produzione alimentare sostenibile ed efficiente, l'acquaponica può essere semplificata e diventare ancora più efficiente. Uno dei problemi chiave dei sistemi acquaponici convenzionali è che i nutrienti negli effluenti prodotti dai pesci sono diversi dalla soluzione nutritiva ottimale per le piante. I sistemi acquaponici disaccoppiati (DAPS), che utilizzano l'acqua dei pesci ma non restituiscono l'acqua ai pesci dopo le piante, possono migliorare i disegni tradizionali introducendo componenti di mineralizzazione e bioreattori di fanghi contenenti microbi che convertono la materia organica in forme biodisponibili di minerali chiave, in particolare fosforo, magnesio, ferro, manganese e zolfo che sono carenti di effluenti tipici di pesce. Contrariamente ai componenti di mineralizzazione nei sistemi a ciclo singolo, l'effluente del bioreattore nel DAPS viene alimentato solo al componente vegetale invece di essere diluito nell'intero sistema. Pertanto, i sistemi disaccoppiati che utilizzano i digestori dei fanghi consentono di ottimizzare il riciclo dei rifiuti organici dei pesci come nutrienti per la crescita delle piante (Goddek 2017; Goddek et al. 2018). I rifiuti di tali sistemi comprendono principalmente fanghi di pesce (cioè feci e mangimi non consumati che non sono in soluzione) e quindi non possono essere consegnati direttamente in un sistema idroponico. I bioreattori (cfr. cap. 10 sono quindi un componente importante che può trasformare i fanghi altrimenti inutilizzabili in fertilizzanti idroponici o riutilizzare rifiuti organici quali fusti e radici della pianta componente di produzione in biogas per la generazione di calore ed elettricità o disegni DAPS che forniscono anche cicli di acqua controllati in modo indipendente per ogni unità, permettendo così la separazione dei sistemi (RAS, idroponici e digestori) come richiesto per il controllo dei flussi di nutrienti. L'acqua si muove tra i componenti in un circuito di conservazione dell'energia e dei nutrienti, in modo che i carichi e i flussi di nutrienti in ciascun sottosistema possano essere monitorati e regolati in modo da soddisfare meglio i requisiti a valle. Ad esempio, il fosforo (P) è una risorsa fossile essenziale ma esauribile che viene estratta per fertilizzanti, ma le forniture mondiali sono attualmente esaurite ad un ritmo allarmante. L'utilizzo di digestori in sistemi acquaponici disaccoppiati consente ai microbi di convertire il fosforo nei rifiuti di pesce in ortofosfati che possono essere utilizzati dalle piante, con alti tassi di recupero (Goddek et al. 2016, 2018).

Sebbene i sistemi disaccoppiati siano molto efficaci nel recupero dei nutrienti, con una perdita di nutrienti quasi zero, la scala di produzione in ciascuna unità è importante dato che i flussi di nutrienti provenienti da una parte del sistema devono essere abbinati al potenziale di produzione a valle di altri componenti. Il software di modellazione e i sistemi di acquisizione dati SCADAS (Supervisory Control and Data Acquisition) diventano quindi importanti per analizzare e segnalare il flusso, le dimensioni, le bilance di massa e le tolleranze di ogni unità, rendendo possibile la previsione di parametri fisici ed economici (ad esempio carichi nutritivi, abbinamenti di impianti, portate e costi per mantenere parametri ambientali specifici). In Chap. 11, esamineremo più in dettaglio la teoria dei sistemi applicata ai sistemi acquaponici e dimostreremo come la modellazione possa risolvere alcuni dei problemi di scala, mentre le soluzioni tecnologiche innovative possono aumentare l'efficienza e quindi redditività di tali sistemi. Il ridimensionamento è importante non solo per prevedere la redditività economica, ma anche per prevedere i risultati di produzione in base ai rapporti nutritivi disponibili.

Un'altra questione importante, che richiede un ulteriore sviluppo, è l'uso e il riutilizzo dell'energia. I sistemi acquaponici sono ad alta intensità energetica e infrastrutturale. A seconda della radiazione solare ricevuta, l'uso del fotovoltaico solare, delle fonti termiche solari e della dissalazione (solare) potrebbe ancora non essere economicamente fattibile, ma potrebbe essere potenzialmente integrato nei sistemi acquaponici. In [cap. 1, presentiamo informazioni sulle possibilità tecniche e operative innovative che hanno la capacità di superare i limiti intrinseci di tali sistemi, tra cui nuove entusiasmanti opportunità di implementare sistemi acquaponici in aree aride.

In cap. 2, discutiamo anche in modo più dettagliato la gamma di sfide ambientali che l'acquaponica può aiutare ad affrontare. Il controllo degli agenti patogeni, ad esempio, è molto importante, e i sistemi RAS contenuti presentano una serie di vantaggi ambientali per la produzione ittica, e uno dei vantaggi dei sistemi acquaponici disaccoppiati è la capacità di far circolare l'acqua tra i componenti e di utilizzare controlli indipendenti, in cui è più facile rilevare, isolare e decontaminare le singole unità in presenza di minacce patogene. I probiotici che sono benefici nella coltura ittica appaiono anche benefici per la produzione vegetale e possono aumentare l'efficienza produttiva quando circolano all'interno di un sistema chiuso (Sirakov et al. 2016). Tali sfide sono ulteriormente esplorate in cap. 5, dove discutiamo più dettagliatamente come l'innovazione in acquaponica possa comportare (a) una maggiore efficienza di utilizzo dello spazio (meno costi e materiali, massimizzando l'uso del suolo); (b) risorse di input ridotte, ad es. farina di pesce e risultati negativi ridotti, ad esempio scarico dei rifiuti; e c) uso ridotto di antibiotici e pesticidi in sistemi indipendenti.

Esistono ancora diverse aree tematiche acquaponiche che richiedono più ricerche per sfruttare appieno le potenzialità di questi sistemi. Dal punto di vista scientifico, argomenti come il ciclismo dell'azoto (cap. 9), la rimineralizzazione aerobica e anaerobica (cap. 10, acqua e sostanze nutritive efficienza (cap. 8), diete acquaponiche ottimizzate (cap. 13) e patogeni vegetali e strategie di controllo (cap. 14) sono tutte priorità elevate.

In sintesi, occorre affrontare le seguenti sfide scientifiche e tecnologiche:

  1. Nutrients: Come abbiamo discusso, i sistemi che utilizzano digestori di fanghi consentono di ottimizzare il riciclaggio dei rifiuti organici dai pesci in nutrienti per la crescita delle piante, tali progetti consentono di ottimizzare il recupero e il riciclo dei nutrienti per creare una perdita di nutrienti quasi zero dal sistema.

  2. Water: Il riutilizzo dell'acqua impoverita di nutrienti proveniente dalle serre può anche essere ottimizzato per il riutilizzo nella componente del pesce utilizzando condensatori.

  3. Energy: I progetti alimentati a energia solare migliorano anche il risparmio energetico, in particolare se l'acqua preriscaldata proveniente dai riscaldatori solari nelle serre può essere rimessa in circolazione in vasche per il riutilizzo.

La capacità di riciclare acqua, sostanze nutritive ed energia rende l'acquaponica una soluzione potenzialmente unica a una serie di problemi ambientali che si trovano ad affrontare l'agricoltura convenzionale. Questo è discusso in cap. 2.


Aquaponics Food Production Systems

Loading...

Rimani aggiornato sulle ultime tecnologie Aquaponic

Azienda

  • Il nostro team
  • Comunità
  • Stampa
  • Blog
  • Programma referral
  • Informativa sulla privacy
  • Termini di servizio

Copyright © 2019 Aquaponics AI. Tutti i diritti riservati.