Capítulo 1 Aquapônica e Desafios Alimentares Globais

** Simon Goddek, Alyssa Joyce, Benz Kotzen, e Maria Dos-Santos**

Resumo À medida que a população mundial cresce, as demandas por aumento da produção de alimentos se expandem, e à medida que as tensões sobre recursos como terra, água e nutrientes se tornam cada vez maiores, há uma necessidade urgente de encontrar métodos alternativos, sustentáveis e confiáveis para fornecer esse alimento. As estratégias atuais para o fornecimento de mais produtos não são ecologicamente sólidas nem abordam as questões da economia circular de redução de resíduos, cumprindo os Objetivos de Desenvolvimento do Milênio da OMS de erradicar a fome e a pobreza até 2015. Aquaponics, uma tecnologia que integra aquacultura e hidroponia, fornece parte da solução. Embora a aquapônica tenha se desenvolvido consideravelmente ao longo das últimas décadas, há uma série de questões-chave que ainda precisam ser totalmente abordadas, incluindo o desenvolvimento de sistemas energeticamente eficientes com reciclagem otimizada de nutrientes e controles adequados de patógenos. Há também uma questão-chave de alcançar a rentabilidade, que inclui cadeias de valor eficazes e gestão eficiente da cadeia de abastecimento. Legislação, licenciamento e política também são chaves para o sucesso da aquapônica futura, assim como as questões de educação e pesquisa, que são discutidas neste livro.

Palavras Aquapônica · Agricultura · Fronteiras planetárias · Cadeia alimentar · Fósforo

Conteúdo

• 1.1 Introdução
• 1.2 Oferta e Demanda
• 1.3 Desafios Científicos e Tecnológicos na Aquapônica
• 1.4 Desafios Econômicos e Sociais
• 1.5 O Futuro da Aquapônica
• Referências

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S. Goddek

Métodos Matemáticos e Estatísticos (Biometris), Universidade de Wageningen, Wageningen, Países Baixos

Joyce

Departamento de Ciências Marinhas, Universidade de Gotemburgo, Gotemburgo, Suécia

Kotzen

Escola de Design, Universidade de Greenwich, Londres, Reino Unido

M. Dos-Santos

ESCS-IPL, NÍMIA'CET, ISCTE-Instituto Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal

© O (s) Autor (es) 2019

S. Goddek et al. (eds.), Aquaponics Sistemas de Produção Alimentar, https://doi.org/10.1007/978-3-030-15943-61

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Referências

Appelbaum S, Kotzen B (2016) Outras investigações de aquapônica usando recursos hídricos salobra do deserto de Negev. Ecociclos 2:26. https://doi.org/10.19040/ecocycles.v2i2.53

Bajželj B, Richards KS, Allwood JM, Smith P, Dennis JS, Curmi E, Gilligan CA (2014) Importância da gestão da procura de alimentos para a mitigação do clima. Nat Clim Chang 4:924-929. https://doi.org/10.1038/nclimate2353

Barrett DM (2007) Maximizando o valor nutricional de frutas e hortaliças

Bernstein S (2011) Jardinagem aquapônica: um guia passo a passo para a criação de vegetais e peixes juntos. Editores da Nova Sociedade, Ilha Gabriola

Bon H, Papagaio L, Moustier P (2010) Agricultura urbana sustentável em países em desenvolvimento. Uma revisão. Agron Sustain Dev 30:21 —32. https://doi.org/10.1051/agro:2008062

Bontje M, Latten J (2005) Tamanho estável, alteração da composição: recente dinâmica migratória das grandes cidades holandesas. Tijdschr Econ Soc Geogr 96:444 - 451. https://doi.org/10.1111/j.1467-9663. 2005.00475.x

Brandi CA (2017) Padrões de sustentabilidade e desenvolvimento sustentável — sinergias e trade-offs da governança transnacional. Sustentar Dev 25:25 —34. https://doi.org/10.1002/sd.1639

Carlsson A (1997) Emissões de gases com efeito de estufa no ciclo de vida de cenouras e tomates. Universidade de Lund, Lund

Conijn JG, Bindraban PS, Schröder JJ, Jongschaap REE (2018) Nosso sistema alimentar global pode atender à demanda de alimentos dentro dos limites planetários? Ágil Ecosyst Environ 251:244 —256. https://doi.org/ 10.1016/J.AGEE.2017.06.001

Delaide B, Goddek S, Gott J, Soyeurt H, Jijakli M (2016) Alface (Lactuca sativa L. var. Sucrina) desempenho de crescimento em solução aquapônica complementada supera a hidroponia. Água

8:467. https://doi.org/10.3390/w8100467 dos Santos MJPL (2016) Cidades inteligentes e áreas urbanas — a aquaponia como agricultura urbana inovadora. Urbano Para Verde Urbano 20:402. https://doi.org/10.1016/j.ufug.2016.10.004

Ehrlich PR, Harte J (2015) Opinião: para alimentar o mundo em 2050 vai exigir uma revolução global. Proc Natl Acad Sci U S A 112:14743 —14744. https://doi.org/10.1073/pnas.1519841112

Emerenciano M, Carneiro P, Lapa M, Lapa K, Delaide B, Goddek S (2017) Mineralizacão de sólidos. Aquac Bras:21—26

Engelhaupt E (2008) As milhas alimentares importam? Environ Sci Technol 42:3482

FAO (2009) O estado da alimentação e da agricultura. FAO, Roma

FAO (2017) 2017 o estado da alimentação e da agricultura alavancando sistemas alimentares para a transformação rural inclusiva. FAO, Roma

Foley JA, Defries R, Asner GP, Barford C, Bonan G, Carpenter SR, Chapin FS, Coe MT, Daily GC, Gibbs HK, Helkowski JH, Holloway T, Howard EA, Kucharik CJ, Monfreda C, Patz JA, Prentice IC, Ramankutty N, Snyder PK (2005) consequências do uso da terra. Ciência 309:570 —574. https://doi.org/10.1126/science.1111772

Foley JA, Ramankutty N, Brauman KA, Cassidy ES, Gerber JS, Johnston M, Mueller ND, O'Connell C, Ray DK, West PC, Balzer C, Bennett EM, Carpenter SR, Hill J, Monfreda C, Polasky S, Rockström J, Sheehan J, Siebert S, Tilman D, Zaks PM (2011) Soluções para um planeta cultivado. Natureza 478:337 —342. https://doi.org/10.1038/nature10452

Garnett T (2011) Onde estão as melhores oportunidades para reduzir as emissões de gases com efeito de estufa no sistema alimentar (incluindo a cadeia alimentar)? Política Alimentar 36:S23—S32. https://doi.org/10.1016/J. FOODPOL.2010.10.010

Goddek S (2017) Oportunidades e desafios de sistemas aquapônicos multi-loop. Universidade de Wageningen, Wageningen. https://doi.org/10.18174/412236

Goddek S, Keesman KJ (2018) A necessidade da tecnologia de dessalinização para projetar e dimensionar sistemas aquapônicos multi-loop. Dessalinização 428:76 —85. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.11.024

Goddek S, Vermeulen T (2018) Comparação do desempenho de crescimento Lactuca sativa em sistemas hidropônicos convencionais e baseados em RAS. Aquac Int 26:1377. https://doi.org/10.1007/s10499-0180293-8

Goddek S, Delaide B, Mankasingh U, Ragnarsdottir K, Jijakli H, Thorarinsdottir R (2015) Desafios da aquapônica sustentável e comercial. Sustentabilidade 7:4199 —4224. https://doi.org/10.3390/su7044199

Goddek S, Schmautz Z, Scott B, Delaide B, Keesman K, Wuertz S, Junge R (2016) Efeito do sobrenadante de lodo de peixe anaeróbio e aeróbio na alface hidropônica. Agronomia 6:37. https://doi.org/10.3390/agronomy6020037

Goddek S, Delaide BPL, Joyce A, Wuertz S, Jijakli MH, Gross A, Eing EH, Bläser I, Reuter M, Keizer LCP, Morgenstern R, Körner O, Verreth J, Keesman KJ (2018) Mineralização de nutrientes e redução de matéria orgânica de lamas à base de RAS em UASB-EGSB sequencial reactores. Aquac Eng 83:10 —19. https://doi.org/10.1016/J.AQUAENG.2018.07.003

Goddek S, Körner O (2019) Um modelo de simulação totalmente integrado de aquapônica multi-loop: um estudo de caso para dimensionamento de sistemas em diferentes ambientes. Agric Syst 171:143 —154. https://doi.org/10. 1016/j.agsy.2019.01.010

Godfray HCJ, Beddington JR, Crute IR, Haddad L, Lawrence D, Muir JF, Pretty J, Robinson S, Thomas SM, Toulmin C (2010) Segurança alimentar: o desafio de alimentar 9 bilhões de pessoas. Ciência 327:812 —818. https://doi.org/10.1126/science.1185383

Graber A, Junge R (2009) Sistemas aquapônicos: reciclagem de nutrientes de águas residuais de peixes por produção vegetal. Dessalinização 246:147 —156

Grewal SS, Grewal PS (2012) As cidades podem se tornar autossuficientes em alimentos? Cidades 29:1 —11. https://doi. org/10.1016/j.cities.2011.06.003

Hui SCM (2011) Agricultura urbana de telhado verde para edifícios em cidades urbanas de alta densidade. In: Conferência mundial de telhado verde. pp 1—9

Joly A, Junge R, Bardocz T (2015) Aquaponics negócios na Europa: alguns obstáculos legais e soluções. Ecociclos 1:3 —5. https://doi.org/10.19040/ecocycles.v1i2.30

Junge R, König B, Villarroel M, Komives T, Jijakli M (2017) Pontos estratégicos em aquaponia. Água 9:182. https://doi.org/10.3390/w9030182

Kahiluoto H, Kuisma M, Kuokkanen A, Mikkilä M, Linnanen L (2014) Levando a sério os limites dos nutrientes planetários: podemos alimentar as pessoas? Glob Food Sec 3:16 —21. https://doi.org/10.1016/ J.GFS.2013.11.002

Kloas W, Groß R, Baganz D, Graupner J, Monsees H, Schmidt U, Staaks G, Suhl J, Tschirner M, Wittstock B, Wuertz S, Zikova A, Rennert B (2015) Um novo conceito para sistemas aquapônicos para melhorar a sustentabilidade, aumentar a produtividade e reduzir os impactos ambientais. Aquac Environ Interact 7:179 —192. https://doi.org/doi. https://doi.org/10.3354/aei00146

Kotzen B, Appelbaum S (2010) Uma investigação de aquapônica utilizando recursos hídricos salobra no deserto de Negev. J Appl Aquac 22:297 —320. https://doi.org/10.1080/10454438.2010.527571

Manelli A (2016) Novos paradigmas para um Bem-Estar Sustentável. Procedia Agric Sci Agric 8:617 —627. https://doi.org/10.1016/J.AASPRO.2016.02.084

McKinnon A (2007) Cosub2/sub emissões provenientes do transporte de mercadorias: uma análise dos dados do Reino Unido. Preparado para o grupo de trabalho sobre alterações climáticas da Comissão de Transportes Integrados. Londres, Inglaterra

Miličić V, Thorarinsdottir R, Santos M, Hančič M (2017) A aquapônica comercial que se aproxima do mercado europeu: às percepções dos consumidores sobre produtos aquapônicos na Europa. Água 9:80. https://doi.org/10.3390/w9020080

Mogk J, Kwiatkowski S, Weindorf M (2010) Promover a agricultura urbana como uma alternativa de uso do solo para propriedades vagas na cidade de Detroit: benefícios, problemas e propostas para um quadro regulamentar para uma integração bem-sucedida do uso da terra. Lei Fac Res Publ 56:1521

Monsees H, Keitel J, Kloas W, Wuertz S (2015) Potencial de reutilização de resíduos aquícolas para soluções de nutrientes em aquapônica. In: Proc of Aquaculture Europe. Roterdão, Países Baixos

Mundler P, Criner G (2016) Sistemas alimentares: milhas alimentares. In: Enciclopédia de alimentos e saúde. Elsevier, Amsterdã, pp 77—82. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-384947-2.00325-1

Rickman JC, Barrett DM, Bruhn CM (2007) Revisão da comparação nutricional de frutas e legumes frescos, congelados e enlatados. Parte 1. Vitaminas C e B e compostos fenólicos. J Sci Food Agric J Sci Food Agric 87:930 —944. https://doi.org/10.1002/jsfa.2825

Rockström J, Steffen W, Noone K, Persson Å, Chapin FS, Lambin EF, Lenton TM, Scheffer M, Folke C, Schellnhuber HJ, Nykvist B, de Wit CA, Hughes T, van der Leeuw S, Rodhe H, Sörlin S, Snyder PK, Costanza R, Svedin U Kenmark M, Karlberg L, Corell RW, Fabry VJ, Hansen J, Walker B, Liverman D, Richardson K, Crutzen P, Foley JA (2009) Um espaço operacional seguro para a humanidade. Natureza 461:472 —475. https://doi.org/10.1038/461472a

Schilling J, Logan J (2008) Greening the belt of ferrugem: um modelo de infraestrutura verde para o dimensionamento correto das cidades americanas em encolhimento. J Am Plan Assoc 74:451 —466. https://doi.org/10.1080/ 01944360802354956

Sirakov I, Lutz M, Graber A, Mathis A, Staykov Y, Smits T, Junge R (2016) Potencial para atividade combinada de biocontrole contra patógenos fúngicos de peixes e plantas por isolados bacterianos de um sistema aquapônico modelo. Água 8:518. https://doi.org/10.3390/w8110518

Steffen W, Richardson K, Rockström J, Cornell SE, Fetzer I, Bennett EM, Biggs R, Carpenter SR, de Vries W, de Wit CA, Folke C, Gerten D, Heinke J, Mace GM, Persson LM, Ramanathan V, Reyers B, Sörlin S (2015) Fronteiras planetárias: guiando o desenvolvimento humano um planeta em mudança. Ciência 347 (80) :736

Suweis S, Carr JA, Maritan A, Rinaldo A, D'Odorico P (2015) Resiliência e reatividade da segurança alimentar global. Proc Natl Acad Sci U S A 112:6902 —6907. https://doi.org/10.1073/pnas. 1507366112

ONU (2014) População mundial cada vez mais urbana com mais da metade vivendo em áreas urbanas | ONU DESA | Departamento de Assuntos Econômicos e Sociais das Nações Unidas [WWW Document]. URL http://www.un.org/en/development/desa/news/population/world-urbanization-prospects-2014.html. Acessado em 19 de outubro de 2018

ONU (2017) Relatório de metas de desenvolvimento sustentável. ONU, Nova Iorque

van Gorcum B, Goddek S, Keesman KJ (2019) Obtendo insights de mercado para vegetais produzidos aquaponicamente no Quênia. Aquac Int:1—7. https://link.springer.com/article/10.1007/s10499-01900379-1

Van Vuuren DP, Bouwman AF, Beusen AHW (2010) Demanda de fósforo para o período 1970-2100: uma análise de cenário de depleção de recursos. Glob Environ Chang 20:428 —439. https://doi. org/10.1016/j.gloenvcha.2010.04.004

van Woensel L, Archer G, Panades-Estruch L, Vrscaj D (2015) Dez tecnologias que poderiam mudar nossas vidas — impactos potenciais e implicações políticas. Comissão Europeia, Bruxelas

Vermeulen T, Kamstra A (2013) A necessidade de projeto de sistemas para sistemas aquapônicos robustos no ambiente urbano

Weber CL, Matthews HS (2008) Food-Miles e os impactos climáticos relativos das escolhas alimentares nos Estados Unidos. Environ Sci Technol 42:3508 —3513. https://doi.org/10.1021/es702969f

Banco Mundial (2018) Terras agrícolas (% da área da terra) [Documento WWW]. URL https://data. worldbank.org/indicator/ag.lnd.agri.zs. Acessados19 out 2018

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