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Tipici sistemi aquaponici accoppiati vanno da sistemi di piccole a medie dimensioni e grandi dimensioni (Palm et al. 2018). L'upscaling rimane una delle sfide future perché richiede un'attenta verifica delle possibili combinazioni di pesci e piante. Le dimensioni ottimali delle unità possono essere ripetute per formare sistemi multiunità, indipendentemente dalla scala di produzione. Secondo Palm et al. (2018), la gamma di sistemi aquaponici è stata classificata in (1) mini, (2) hobby, (3) domestico e cortile, (4) sistemi piccoli/semi-commerciali e (5) grandi (r) sistemi su scala, come descritto di seguito:

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Fig. 7.5 Principio di un mini sistema acquaponico accoppiato domestico (\ 2 m<sup2/sup, dopo Palm et al. 2018) con aerazione (a) e pompa (b), l'idroponica (c) agisce come un biofiltro

Le mini installazioni (Fig. 7.5) sono solitamente costituite da un piccolo serbatoio di pesci come un acquario o un acquario su cui le piante crescono in superficie o all'interno di un piccolo letto idroponico. Solitamente vengono utilizzati filtri per acquari convenzionali, aerazione e pompe. I mini sistemi sono solitamente 2 msup2/sup o meno di dimensioni (Palm et al. 2018). Questi piccoli sistemi acquaponici possono essere utilizzati in casa con poche piante per il consumo domestico e piantati con piante come pomodori, erbe o ornamentali. Tali sistemi aggiungono nuovi valori allo spazio vitale umano aggiungendo «natura» all'area di vita familiare, particolarmente popolare nelle grandi città. Alcuni mini sistemi sono costituiti solo da un vaso per piante e da uno o più pesci senza filtro e pompa. Tuttavia, questi sistemi sono a breve termine per funzionare perché manca una filtrazione regolamentata.

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Fig. 7.6 Principio di un sistema acquaponico per hobby domestico accoppiato (2—10 msup2/sup dopo Palm et al. 2018) con (a) acquario e aerazione, (b) sedimentatore o chiarificatore alterati dopo Nelson e Pade (2007), (c) letto idroponico, ad esempio ghiaia con colture diverse che agisce come un biofiltro e (d) una coppa con pompa

I sistemi aquaponic Hobby sono classificati per raggiungere una dimensione massima di 10 msup2/sup (Palm et al. 2018). Con una maggiore densità di stoccaggio dei pesci, più alimentazione e aerazione, è necessaria un'unità di sedimentazione meccanica (sedimento/chiarificatore) (Fig. 7.6). Il sedimentatore rimuove dal sistema il particolato, come le feci e il mangime non consumato, senza usare energia. L'acqua scorre per gravità dall'acquario al sedimentatore e poi attraverso le vasche idroponiche per poi cadere in un pozzetto da dove una pompa o un sollevatore d'aria pompa l'acqua di nuovo alle vasche. Nelle installazioni hobby, i letti delle piante fungono da filtro microbico naturale e spesso vengono utilizzati substrati per letti multimediali come sabbia, ghiaia fine o perlite. I sistemi aquaponici Hobby sono più la categoria di espedienti che non mirano alla produzione alimentare. Piuttosto godono della funzionalità del sistema integrato. I sistemi per hobby, come suggerisce il nome, sono solitamente installati da hobbisti che sono interessati a coltivare una varietà di organismi acquatici e piante per il proprio uso e per il «divertimento».

L'acquaponica domestica/cortile ha lo scopo di produzione domestica esterna di pesci e piante caratterizzate come aventi una superficie massima di produzione di 50 msup2/sup (Palm et al. 2018). Questi sistemi sono costruiti da appassionati. La costruzione è tecnicamente differenziata con una maggiore produzione di pesce, un'aerazione aggiuntiva e un maggiore apporto di alimentazione. Il principio dell'acquaponica accoppiato viene applicato con l'uso di una singola pompa che ricircolas l'acqua da un pozzetto (punto più basso) ad acquari più alti e poi per gravità attraverso sedimentatore e un biofiltro (con substrati di aerazione e batteri) fino al unità idroponiche (fig. 7.7).

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Fig. 7.7 Principio di un sistema acquaponico di cortile domestico accoppiato, 10-50 msup2/sup (da Palm et al. 2018) con (a) acquario e aerazione, (b) sedimentatore o chiarificatore alterati dopo Nelson e Pade (2007), (c) biofiltro con substrati e aerazione, (d) unità idroponica che potrebbe essere costituita da zatterra combinata o canali DWC, (e) sistema di substrato di ghiaia o sabbia, (f) tecnica del film nutriente NFT canali e (g) un pozzetto con una pompa

Per la biofiltrazione, i filtri a letto convenzionali possono essere utilizzati anche come descritto in Palm et al. (2014a, b, 2015). Nell'acquaponica del cortile, l'idroponica potrebbe consistere da sola o insieme di zattera o DWC (coltura dell'acqua profonda) trogolos, sottosistemi di substrati come ghiaia/riflusso di sabbia e scatole di flusso o canali di tecnica a film nutriente (NFT). Nell'emisfero settentrionale, negli impianti esterni, la produzione è limitata ai periodi primaverili, estivi e inizio autunnali a causa delle condizioni meteorologiche. Con questa scala di attività si possono produrre pesci e piante per il consumo privato (e la produzione può essere estesa attraverso una piccola produzione in serra), ma sono possibili anche vendite dirette in piccole quantità.

I sistemi acquaponici in scala Small e semi-commercial sono caratterizzati da essere fino a 100 msup2/sup (Palm et al. 2018) con una produzione focalizzata sul mercato retail. Più serbatoi, spesso con una maggiore densità di stoccaggio, filtri aggiuntivi e sistemi di trattamento delle acque e un'area idroponica più ampia con disegni più diversi caratterizzano questi sistemi.

Le grandi operazioni commerciali (r) su scala superiore a 100 msup2/sup (Palm et al. 2018) e raggiungendo molte migliaia di metri quadrati raggiungono la massima complessità e richiedono un'attenta pianificazione del flusso idrico e dei sistemi di trattamento (Fig. 7.8). I componenti generali sono vasche multiple, progettate come sistemi di acquacoltura a ricircolo intensivo (RAS), un punto di trasferimento dell'acqua o una vasca che consente lo scambio idrico tra i pesci e le piante, e unità di produzione di impianti commerciali (acquaponics s.s./s.l.). Poiché la produzione di pesce è destinata a densità di stoccaggio intensiva, componenti quali filtrazione aggiuntiva con l'ausilio di filtri a tamburo, fornitura di ossigeno, trattamenti di luce UV per il controllo microbico, alimentazione controllata automatica e informatizzazione, incluso il controllo automatico della qualità dell'acqua, classificano questi sistemi.

Questi sistemi hanno un design multiunità in grado di upscaling sotto ricircolo d'acqua completamente chiuso che consente anche la produzione sfalsata, la coltivazione parallela di diverse piante che richiedono diversi sottosistemi idroponici e un migliore controllo delle diverse unità in caso di focolai di malattia e di impianto controllo dei parassiti.


Aquaponics Food Production Systems

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