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Come descritto nel capitolo 1, l'acquaponica è una forma di agricoltura integrata che combina due tecniche principali: l'acquacoltura e l'idroponica. In un'unità a ricircolo continuo, l'acqua di coltura esce dall'acquario contenente i rifiuti metabolici dei pesci. L'acqua passa prima attraverso un filtro meccanico che cattura i rifiuti solidi, e poi passa attraverso un biofiltro che ossida l'ammoniaca in nitrato. L'acqua poi viaggia attraverso le piante coltivano aiuole dove le piante assorbono i nutrienti, e infine l'acqua ritorna, purificata, all'acquario (Figura 2.1). Il biofiltro fornisce un habitat per i batteri per convertire i rifiuti di pesce in nutrienti accessibili per le piante. Questi nutrienti, che vengono sciolti nell'acqua, vengono poi assorbiti dalle piante. Questo processo di rimozione dei nutrienti pulisce l'acqua, impedendo che l'acqua diventi tossica con forme nocive di azoto (ammoniaca e nitrito), e permette ai pesci, alle piante e ai batteri di prosperare simbioticamente. Pertanto, tutti gli organismi lavorano insieme per creare un ambiente di crescita sano l'uno per l'altro, a condizione che il sistema sia adeguatamente bilanciato.

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Il ciclo dell'azoto

Il processo biologico più importante in acquaponica è il processo di nitrificazione, che è una componente essenziale del ciclo complessivo dell'azoto visto in natura. L'azoto (N) è un elemento chimico e un elemento fondamentale per tutte le forme di vita. È presente in tutti gli amminoacidi, che compongono tutte le proteine che sono essenziali per molti

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processi biologici per gli animali, quali la regolazione enzimatica, la segnalazione cellulare e la costruzione di strutture. L'azoto è il nutriente inorganico più importante per tutte le piante. L'azoto, sotto forma di gas, è in realtà l'elemento più abbondante presente nell'atmosfera terrestre che ne costituisce circa il 78 per cento, con l'ossigeno solo il 21 per cento. Eppure, nonostante l'azoto sia così abbondante, è presente nell'atmosfera solo come azoto molecolare (N2), che è un triplo legame molto stabile di atomi di azoto ed è inaccessibile alle piante. Pertanto, l'azoto nella sua forma N2 deve essere modificato prima che le piante lo utilizzino per la crescita. Questo processo è chiamato azoto fissazione. Fa parte del ciclo dell'azoto (Figura 2.2), visto in tutta la natura (Figura 2.3). La fissazione dell'azoto è facilitata dai batteri che alterano chimicamente il N2 aggiungendo altri elementi come l'idrogeno o l'ossigeno, creando così nuovi composti chimici come l'ammoniaca (NH3 ) e il nitrato (NO3 -) che le piante possono facilmente utilizzare. Inoltre, l'azoto atmosferico può essere fissato attraverso un processo di produzione ad alta intensità energetica noto come Haber Process, utilizzato per produrre fertilizzanti sintetici.

L'animale rappresentato nella figura 2.3 produce rifiuti (feci e urina) che sono in gran parte costituiti da ammoniaca (NH3). Altre sostanze organiche in decomposizione presenti in natura, come piante morte o animali, sono suddivise per funghi e gruppi di batteri diversi in ammoniaca. Questa ammoniaca viene metabolizzata da un gruppo specifico di batteri, che è molto importante per l'acquaponica, chiamati batteri nitrificanti. Questi batteri prima convertono l'ammoniaca in composti nitritici (NO2-) e poi infine in composti nitrati (NO3-). Le piante sono in grado di utilizzare sia l'ammoniaca che i nitrati per eseguire i loro processi di crescita, ma i nitrati sono più facilmente assimilabili dalle loro radici.

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I batteri nitrificanti, che vivono in ambienti diversi come suolo, sabbia, acqua e aria, sono una componente essenziale del processo di nitrificazione che converte i rifiuti vegetali e animali in nutrienti accessibili per le piante. La Figura 2.4 mostra lo stesso processo illustrato nella Figura 2.3, ma include un diagramma di flusso più complesso che mostra tutte le fasi del ciclo dell'azoto.

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Questo processo naturale di nitrificazione da parte dei batteri che avviene nel suolo avviene anche in acqua allo stesso modo. Per l'acquaponica, i rifiuti animali sono gli escreti di pesci rilasciati nelle vasche di coltura. Gli stessi batteri nitrificanti che vivono sulla terra si stabiliranno naturalmente anche nell'acqua o su ogni superficie bagnata, convertendo l'ammoniaca dai rifiuti di pesce nel nitrato facilmente assimilabile per le piante. La nitrificazione nei sistemi acquaponici fornisce nutrienti per le piante ed elimina ammoniaca e nitriti tossici (Figura 2.5).

*Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *


Food and Agriculture Organization of the United Nations

http://www.fao.org/
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