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La maggior parte degli sforzi di ricerca originali sui sistemi acquaponici accoppiati si è svolta negli Stati Uniti, con una crescente presenza nell'UE, in parte avviata dall'azione COST FA1305, dall'hub acquaponica dell'UE e da altri centri di ricerca europei. Oggi, i progetti di sistemi aquaponici a ricircolo completo dominano quasi completamente l'industria acquaponica americana, con stime che oltre il 90% dei sistemi aquaponici esistenti negli Stati Uniti sono di un progetto a ricircolo completo (Lennard, pers. comm.). La prima ricerca acquaponica accoppiata americana è stata intrapresa presso l'Illinois Fisheries and Aquaculture Center (ex SIU Cooperative Fisheries Research Laboratory) e il Dipartimento di Zoologia, concentrandosi sui sistemi acquaponici accoppiati forniti con il pesce gatto di canale (Ictalurus punctatus) in combinazione con pomodori (Lycopersicon esculentum) (Lewis et al. 1978). Gli autori hanno osservato che una crescita ottimale delle piante è possibile solo quando tutti i macro e micronutrienti essenziali sono disponibili nell'acqua di processo, e quindi è necessaria un'integrazione nutriente in caso di carenze di nutrienti. Gli autori hanno anche dimostrato una carenza di ferro disponibile per le piante, limitando la crescita delle piante, che potrebbe essere risolta attraverso l'integrazione di ferro. Altri primi studi negli Stati Uniti si sono concentrati sull'analisi della funzionalità tecnologica e della qualità del pesce gatto e dei pomodori del canale raccolto (Lewis et al. 1978; Sutton e Lewis 1982). I sistemi acquaponici su scala di laboratorio hanno esaminato parametri, quali l'efficienza delle risorse per quanto riguarda i materiali, i costi, il consumo di acqua ed energia, ed hanno esaminato l'uso di altre specie ittiche come Tilapia spp. nelle Isole Vergini americane (UVI) (Watten e Busch 1984). Il Dr. James Rakocy all'UVI ha sviluppato il primo sistema acquaponico accoppiato commerciale, un sistema di zattera che combinava la produzione del Nilo Tilapia (Oreochromis niloticus) e lattuga (Lactuca sativa), e successivamente ha studiato la produzione di altre specie vegetali (Rakocy 1989, 2012; Rakocy et al. 2000, 2003, 2004, 2006, 2011). Questa installazione commerciale di media scala ha approfittato del clima locale in cui le serre non erano necessarie e delle condizioni di mercato delle Isole Vergini per generare profitto. Il sistema acquaponico UVI è stato successivamente adottato in diversi paesi per quanto riguarda le rispettive esigenze dei diversi impianti e l'adeguatezza della tecnologia, ad esempio in Canada da Savidov (2005) e in Arabia Saudita da Al-Hafedh et al. (2008). Questo è il caso anche in Europa, dove i sistemi aquaponici accoppiati si sono evoluti dal design originale UVI, ad esempio il sistema acquaponico verticale presso l'Aquaponics Research Lab., University of Greenwich (Khandaker e Kotzen 2018). Numerosi altri dipartimenti di ricerca hanno studiato la fattibilità tecnologica della produzione acquaponica chiusa (o «accoppiata») utilizzando varie specie ittiche e vegetali, nonché sottosistemi idroponici per aumentare le rese e ridurre i diversi parametri di emissione (Graber e Junge 2009). Ad esempio, presso l'Università di Rostock (Germania), la ricerca si è concentrata sulla stabilità dei sistemi di cortile (Palm et al. 2014a), combinando diverse specie ittiche, pesce gatto africano (Clarias gariepinus) e tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus), con diverse piante (Palm et al. 2014b, 2015). Nel 2015, nel campus dell'Università di Rostock (Palm et al. 2016) è stato costruito un moderno sistema acquaponico su scala semi-commerciale, la «FishGlassHouse». Tuttavia, il sistema è stato progettato per consentire operazioni sia accoppiate che disaccoppiate. Altre strutture di rilievo sono state costruite presso l'Università di Scienze Applicate di Zurigo (ZHAW) a Waedenswil in Svizzera (Graber e Junge 2009; Graber et al. 2014), struttura di ricerca accoppiata e disaccoppiata della società islandese Svinna-Verkfraedi Ltd. (Thorarinsdottir 2014; Thorarinsdottir et al. 2015), Sistema acquaponico ad acqua fredda NIBIO Landvik a Grimstad (Skar et al. 2015; Thorarinsdottir et al. 2015), il sistema acquaponico PAFF Box (impianto e acquacoltura) a ciclo unico presso l'Università Gembloux Agro-Bio Tech di Liegi, in Belgio (Delaide et al. 2017), la parete vivente combinata e l'agricoltura verticale sistema acquaponico presso l'Università di Greenwich (Khandaker e Kotzen 2018), così come il sistema acquaponico accoppiato ricerca-domestico (cambiato da disaccoppiato a accoppiato nel 2018, Morgenstern e Dapprich 2018, pers. comm.) presso la South Westfalia University of Applied Sciences, i.Green Institute for Green Tecnologia e sviluppo rurale.


Aquaponics Food Production Systems

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