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La seguente discussione rivela una serie di pro e sfide chiave dell'acquaponica accoppiata come segue:

Pro: I sistemi acquaponici accoppiati hanno molti vantaggi nella produzione alimentare, in particolare risparmiando risorse sotto diverse scale di produzione e in un'ampia gamma di regioni geografiche. Lo scopo principale di questo principio di produzione è l'uso più efficiente e sostenibile di risorse scarse come mangimi, acqua, fosforo come nutriente vegetale limitato ed energia. Mentre l'acquacoltura e l'idroponica (come stand-alone), rispetto all'acquaponica sono più competitivi, l'acquaponica accoppiata può avere un vantaggio in termini di sostenibilità e quindi una giustificazione di questi sistemi, soprattutto se osservata nel contesto, ad esempio, dei cambiamenti climatici, delle risorse in diminuzione, degli scenari che potrebbero cambiare la nostra visione dell'agricoltura sostenibile in futuro.

Pro: L'acquaponica su piccola scala e accoppiata al retro è destinata a sostenere la produzione alimentare locale e comunitaria da parte delle famiglie e degli agricoltori. Non sono in grado di arginare i costi di investimento elevati e richiedono tecnologie semplici ed efficienti. Questo vale per le combinazioni di pesci e piante testate in acquaponica accoppiata.

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Fig. 7.15 Sviluppo di sistemi acquaponici accoppiati da (a) zone umide costruite da rifiuti domestici (CW) e (b) CW in combinazione con sistemi di acquacoltura a ricircolo (RAS) a (c) unità idroponiche in sistemi aquaponici accoppiati

Pro: Gli impianti dell'acquaponica accoppiata contemporanea hanno il ruolo analogo nel trattamento dei rifiuti come fanno le zone umide costruite nella rimozione dei rifiuti dall'acqua (Fig. 7.15). Gli impianti dell'unità idroponica in acquaponica accoppiata svolgono quindi il compito di depurare l'acqua e possono essere considerati una «unità biologica avanzata di depurazione dell'acqua» al fine di ridurre l'impatto ambientale dell'acquacoltura.

Sfida: È stato ampiamente accettato che l'utilizzo di solo mangimi per pesci come input per la nutrizione delle piante è spesso insufficiente qualitativamente e quantitativamente rispetto ai sistemi di produzione agricola convenzionali (ad esempio effluente idroponico N-P-K) (Goddek et al. 2016), limitando la crescita di alcune colture in acquaponica accoppiata.

Pro: I sistemi acquaponici accoppiati hanno un'influenza positiva sul benessere dei pesci. Studi più recenti dimostrano che, in combinazione con cetriolo e basilico, il comportamento agonistico del pesce gatto africano (C. gariepinus) è stato ridotto (Baßmann et al. 2017, 2018). Ancora più importante, confrontando le lesioni e i modelli comportamentali con il controllo, l'acquaponica ad alta densità di basilico ha influenzato ancora più positivamente il pesce gatto africano. Le piante rilasciano sostanze nell'acqua di processo come le fosfatasi (Tarafdar e Claassen 1988; Tarafdar et al. 2001) che sono in grado di idrolizzare composti fosfati biochimici intorno alla zona radicale e di trasudare acidi organici (Bais et al. 2004). Inoltre, i microrganismi sulle superfici radicali svolgono un ruolo importante attraverso l'escrezione di sostanze organiche aumentando la solubilizzazione dei minerali rendendoli disponibili per la nutrizione vegetale. È evidente che l'ambiente della rizosfera, l' «essudato radicale», è costituito da molti composti organici come anioni acidi organici, fitosiderofori, zuccheri, vitamine, aminoacidi, purine, nucleosidi, ioni inorganici, molecole gassose, enzimi e cellule di confine radicale (Dakora e Phillips 2002), che possono influenzare la salute degli organismi acquatici nei sistemi acquaponici accoppiati. Questa relazione simbiotica non è disponibile né in acquacoltura pura né in acquaponica disaccoppiata. Tuttavia, è ancora necessario intraprendere notevoli ricerche per comprendere i fattori responsabili di un migliore benessere dei pesci.

Pro: L'acquaponica può essere considerata una forma ottimizzata della produzione agricola convenzionale, soprattutto in quelle zone in cui i fattori di produzione causati dalle condizioni ambientali sono particolarmente difficili, ad esempio nei deserti o nelle aree urbane altamente popolate (città). I sistemi acquaponici accoppiati possono essere facilmente adattati alle condizioni locali, in termini di progettazione del sistema e scala di funzionamento.

Sfida: Anche l'aquaponic accoppiato mostra degli svantaggi, a causa delle condizioni di rapporto componenti spesso inadatte per la produzione di pesce e piante. Al fine di evitare conseguenze per il benessere dei pesci, i sistemi acquaponici accoppiati devono bilanciare l'input di mangime, la densità di stoccaggio e le dimensioni delle unità di trattamento delle acque e dell'idroponica. Finora la conoscenza dei rapporti dei componenti nell'acquaponica accoppiata è ancora limitata, e la modellazione per superare questo problema è all'inizio. Rakocy (2012) ha suggerito 57 g di mangimi/giorno per metro quadrato di superficie di coltivazione della lattuga e un rapporto composito di 1 msup3/sup di vasca di allevamento dei pesci a 2 msup3/sup di ghiaia di piselli che consente una produzione di 60 kg/msup3/sup tilapia. Sulla base del sistema UVI, i rapporti dimensionali stessi sono stati percepiti come uno svantaggio in quanto un rapporto relativamente elevato tra superficie vegetale e superficie del pesce di almeno 7:3 deve essere raggiunto per una produzione vegetale adeguata. D'altra parte, i progetti di sistemi accoppiati sono altamente variabili, spesso non comparabili, e le esperienze fatte non possono essere facilmente trasferite in un altro sistema o luogo. Di conseguenza, sono necessari molti più dati di ricerca per identificare i migliori rapporti di produzione possibili, consentendo infine anche l'upscaling dei sistemi aquaponici accoppiati moltiplicando i moduli di base progettati in modo ottimale (cfr. anche cap. 11).

Sfida: sono stati dichiarati parametri avversi di qualità dell'acqua per influire negativamente sulla salute dei pesci. Come sottolineato da Yavuzcan Yildiz et al. (2017), la ritenzione di nutrienti delle piante dovrebbe essere massimizzata per evitare effetti negativi della qualità dell'acqua sul benessere dei pesci. È importante selezionare specie ittiche adeguate in grado di accettare carichi nutritivi più elevati, come il pesce gatto africano (C. gariepinus) o il Nilo Tilapia (O. niloticus,). Specie più sensibili come il lucioperca o il luccioperca (Sander lucioperca) potrebbero essere applicate anche in acquaponica perché preferiscono corpi idrici arricchiti di nutrienti o eutrofici con maggiore torbidità (Jeppesen et al. 2000; Keskinen e Marjomäki 2003; [cfr. Sez. 7.7.1. Produzione di pesce]). Finora, vi sono scarsi dati che consentono dichiarazioni precise sulle menomazioni del benessere dei pesci. Con piante che generalmente necessitano di elevate concentrazioni di potassio tra 230 e 400 mg/L all'interno dell'acqua di processo, 200—400 mg/l di potassio non hanno mostrato alcuna influenza negativa sul benessere dei pesci gatto africani (Presas Basalo 2017). Allo stesso modo, 40 e 80 mg/L OrthoP nell'acqua di allevamento non hanno avuto alcun impatto negativo sulle prestazioni di crescita, sull'efficienza dei mangimi e sui tratti benessere del pesce gatto africano giovanile (Strauch et al. 2019).

Sfida: Un'altra questione è la potenziale trasmissione di malattie in termini di sicurezza alimentare alle persone attraverso il consumo di piante che sono state a contatto con rifiuti ittici. In generale, il verificarsi di zoonosi è minore perché l'acquaponica chiusa è un sistema completamente controllato. Tuttavia, i germi possono accumularsi nell'acqua di processo dei componenti del sistema o nell'intestino di pesce. Escherichia coli e Salmonella spp. (batteri enterici zoonotici) sono stati identificati come indicatori di contaminazione fecale e qualità dell'acqua microbica, tuttavia, sono stati rilevati in acquaponica solo in quantità molto piccole (Munguia-Fragozo et al. 2015). Un altro confronto tra verdi a foglia liscia tra acquaponica, idroponica e produzione a base di suolo non ha mostrato differenze significative nella conta delle piastre aerobiche (APC, batteri aerobici), enterobatteriacee, E. coli e listeria non patogeni, suggerendo un livello di contaminazione comparabile con agenti patogeni ( Barnhart et al. 2015). La Listeria spp. è stata più frequente (40%) nell'idroponica con piante deradicate (piante acquaponiche con radici 0%, piante acquaponiche senza radici\ < 10%), ma non necessariamente la specie dannosa L. monocytogenes. È stato suggerito che la fonte dei batteri potrebbe essere dovuta alla mancanza di gestione dell'igiene, con poca rilevanza per l'acquaponica in quanto tale. Un altro batterio infettivo, Fusobacteria (Cetobacterium) _, è stato rilevato da Schmautz et al. (2017) nelle feci dei pesci con un'alta prevalenza fino al 75%. I rappresentanti di _Fusobacteria sono responsabili delle malattie umane (germe ospedaliero, ascessi, infezioni), che si riproducono in biofilm o come parte dell'intestino del pesce. Le infezioni umane con Fusobacteria da acquaponica non sono ancora state registrate, ma possono essere possibili trascurando i protocolli igienici richiesti.

In generale, le informazioni sulle malattie causate dal consumo di pesci e piante provenienti da sistemi acquaponici accoppiati sono piuttosto scarse. A Wilson (2005), il dottor J.E. Rakocy ha dichiarato che non vi è stato alcun focolaio di malattia umana registrato in 25 anni di produzione acquaponica accoppiata. Tuttavia, una procedura di lavaggio dei prodotti vegetali dovrebbe essere utilizzata per ridurre il numero di batteri come precauzione. Un bagno di cloro (100 ppm) seguito da un risciacquo con acqua potabile è stato raccomandato da Chalmers (2004). Se si utilizza questa metodologia e si evita il contatto delle piante o dei prodotti vegetali con l'acqua di processo di ricircolo, la probabilità di contaminazione da batteri patogeni umani può essere fortemente ridotta. Si tratta di una precauzione necessaria non solo per l'accoppiamento, ma anche per tutte le altre forme di acquaponica.


Aquaponics Food Production Systems

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