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Do ponto de vista econômico, há uma série de limitações inerentes aos sistemas aquapônicos que tornam projetos comerciais específicos mais ou menos viáveis (Goddek et al. 2015; Vermeulen e Kamstra 2013). Uma das questões fundamentais é que os sistemas hidropônicos independentes e independentes e de aquicultura são mais produtivos do que os sistemas aquánicos tradicionais de um ciclo (Graber e Junge 2009), uma vez que não exigem trocas entre os componentes do peixe e da planta. A aquaponia tradicional e clássica de ciclo único requer um compromisso entre os componentes de peixe e da planta ao tentar otimizar a qualidade da água e os níveis de nutrientes que diferem inerentemente para as duas partes (por exemplo, faixas de pH desejadas e requisitos e concentrações de nutrientes). Nos sistemas aquapônicos tradicionais, as economias nas necessidades de fertilizantes para as plantas não compensam as deficiências de colheita causadas por condições sub-óptimas nos respectivos subsistemas (Delaide et al. 2016).

Otimizar as condições de crescimento para ambas as plantas (Delaide et al. 2016; Goddek e Vermeulen 2018) e peixes é o maior desafio para a rentabilidade, e os resultados atuais indicam que isso pode ser melhor alcançado em sistemas aquapônicos dissociados multi-loop porque eles são baseados em loops de recirculação independentes que envolvem (1) peixes, (2) plantas e (3) biorreatores (anaeróbios ou aeróbicos) para digestão de lodo e um fluxo unidirecional de água (nutrientes), que pode melhorar a recuperação e biodisponibilidade de macro e micro-nutrientes, bem como a otimização do consumo de água (Goddek e Keesman 2018). Estudos atuais mostram que este tipo de sistema permite a manutenção de populações específicas de microrganismos dentro de cada compartimento para uma melhor gestão da doença, e eles são economicamente mais eficientes na medida em que os sistemas não só reduzem a saída de resíduos, mas também reutilizam lamas inutilizáveis, convertê-los em produções valiosas (por exemplo, biogás e fertilizantes).

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Fig. 1.2 Um sistema aquapônico visto como um esquema de caixa preta. Nós não conseguimos ver dentro da caixa, mas sabemos as entradas, as saídas (ou seja, peixes e plantas) e os resíduos

Os sistemas RAS independentes e as unidades hidropônicas apresentam também uma vasta gama de desafios operacionais que são discutidos em pormenor nos capítulos 3 e 4. Cada vez mais, os avanços tecnológicos têm permitido taxas de produtividade mais elevadas (Fig. 1.2), que podem ser definidas como uma fração das saídas do sistema (ou seja, peixes e plantas) sobre a entrada do sistema (ou seja, ração de peixe e/ou fertilização adicional, entrada de energia para iluminação, aquecimento e bombeamento de CO ~ 2~ sub2/sub dosagem e biocontrolos).

Ao considerar os muitos desafios que a aquapônica enfrenta, os problemas de produção podem ser amplamente divididos em três temas específicos: (1) produtividade do sistema, (2) cadeias de valor efetivas e (3) gerenciamento eficiente da cadeia de suprimentos.

Produtividade do sistema A produtividade agrícola é medida como a razão entre as produções agrícolas e os insumos agrícolas. Os sistemas aquapônicos tradicionais de pequena escala foram projetados principalmente para abordar considerações ambientais, como descarga de água, insumos de água e reciclagem de nutrientes, mas o foco nos últimos anos tem se deslocado cada vez mais para a viabilidade econômica, a fim de aumentar a produtividade da agricultura em larga escala aplicações. No entanto, isso exigirá que a produtividade dos sistemas aquánicos seja capaz de competir economicamente com sistemas de hidroponia e aquicultura independentes de última geração. Para que o conceito de aquapônica seja aplicado com sucesso em grande escala, a reutilização de nutrientes e energia deve ser otimizada, mas os mercados finais também devem ser considerados.

Cadeias de valor efetivas As cadeias de valor (valor agregado) dos produtos agrícolas resultam principalmente do processamento dos produtos, como os vegetais colhidos, frutas e peixes. Por exemplo, o preço de venda do pesto (ou seja, vermelho e verde) pode ser mais de dez vezes superior ao dos tomates, manjericão, azeite e pinhões. Além disso, a maioria dos produtos alimentares processados tem uma vida útil mais longa, reduzindo assim a deterioração. Evidentemente, a produção fresca é importante porque os valores nutricionais são maioritariamente superiores aos dos alimentos processados. No entanto, produzir produtos frescos e de alta qualidade é um verdadeiro desafio e, portanto, um luxo em muitas regiões do mundo. As perdas de nutrientes durante o armazenamento de frutas e legumes são substanciais se não forem enlatados ou congelados rapidamente (Barrett 2007; Rickman et al. 2007). Por conseguinte, no caso de sistemas de grande escala, a transformação de alimentos deve, pelo menos, ser considerada para equilibrar quaisquer flutuações entre a oferta e a procura e reduzir o desperdício alimentar. No que diz respeito à redução dos resíduos alimentares, os produtos hortícolas que não cumpram as normas relativas aos produtos frescos, mas que ainda são de qualidade comercializável, devem ser transformados a fim de reduzir as perdas pós-colheita.

Embora esses critérios se apliquem a todos os produtos agrícolas e da pesca, o valor acrescentado pode aumentar substancialmente a rentabilidade da exploração aquática, especialmente se os produtos puderem chegar a nichos de mercado.

*Gerenciamento eficiente da cadeia de suprimentos * Em países com redes de transporte e refrigeração bem desenvolvidas, frutas e vegetais podem ser importados de todo o mundo para atender às demandas dos consumidores por produtos frescos. Mas, como mencionado anteriormente, produtos frescos e de alta qualidade são uma mercadoria escassa em muitas partes do mundo, e o movimento de mercadorias a longa distância — ou seja, a gestão da cadeia de suprimentos — para atender à demanda do consumidor de alta qualidade é muitas vezes criticado e justificadamente assim. A maioria dos habitantes urbanos em todo o mundo depende do transporte de alimentos em longas distâncias para atender às necessidades diárias (Grewal e Grewal 2012). Uma das principais críticas é, portanto, a dependência de combustíveis fósseis necessários para transportar produtos em grandes distâncias (Barrett 2007). A questão das milhas alimentares direciona o foco na distância que os alimentos são transportados desde o momento da produção até a compra pelo consumidor final (Mundler e Criner 2016). No entanto, em termos de emissões de COSub2/sub por tonelada/km (tkm), uma milha de alimentação para o transporte ferroviário (13,9 g Cosub2/sub/tkm) não é igual a uma milha alimentar de transporte de caminho/estrada, uma vez que o transporte de caminhões tem mais de 15 vezes maior impacto ambiental (McKinnon 2007). Portanto, a distância de transporte não é necessariamente a única consideração, uma vez que a pegada ecológica dos vegetais cultivados em explorações rurais é potencialmente menor do que os insumos necessários para cultivar alimentos em estufas mais próximas dos centros urbanos.

Milhas de comida são, portanto, apenas uma parte da imagem. Os alimentos são transportados a longas distâncias, mas as emissões de gases com efeito de estufa associadas à produção de alimentos são dominadas pela fase de produção (isto é, o impacto da energia no aquecimento, refrigeração e iluminação) (Engelhaupt 2008; Weber e Matthews 2008). Por exemplo, Carlsson (1997) mostrou que os tomates importados de Espanha para a Suécia no Inverno têm uma pegada de carbono muito menor do que os cultivados localmente na Suécia, uma vez que as entradas de energia para estufas na Suécia superam em muito a pegada de carbono do transporte de Espanha. Ao adquirir alimentos, o transporte de mercadorias não é o único fator a levar em consideração, pois a frescura dos produtos determina seu valor nutritivo, sabor e apelo geral aos consumidores. Ao cultivar alimentos frescos localmente, muitos estudiosos concordam que a agricultura urbana poderia ajudar a garantir o fornecimento de produtos de alta qualidade para as populações urbanas do futuro, ao mesmo tempo que reduz as milhas alimentares (Bon et al. 2010; dos Santos 2016; Hui 2011). Ambas as áreas serão discutidas mais detalhadamente em Seção 1.5.

Do ponto de vista do consumidor, a aquapônica urbana tem vantagens por causa de seus benefícios ambientais devido às cadeias de abastecimento curtas e uma vez que atende às preferências dos consumidores por alimentos frescos produzidos localmente de alta qualidade (Miličić et al. 2017). No entanto, apesar destas vantagens, há uma série de preocupações socioeconómicas: a principal questão envolve os preços dos imóveis urbanos, uma vez que os terrenos são caros e muitas vezes considerados demasiado valiosos para a produção de alimentos. Assim, a compra de terrenos urbanos provavelmente torna impossível alcançar um retorno viável esperado do investimento. No entanto, em cidades em declínio, onde as populações estão diminuindo, o espaço não utilizado poderia ser usado para fins agrícolas (Bontje e Latten 2005; Schilling e Logan 2008) como é o caso em Detroit, nos Estados Unidos (Mogk et al. 2010).

Além disso, há uma grande questão de controles de planejamento urbano, onde em muitas cidades a terra urbana não é designada para a produção agrícola de alimentos e a aquapônica é vista como uma parte da agricultura. Assim, em algumas cidades a agricultura aquapônica não é permitida. Chegou o momento de se envolver com os planejadores urbanos que precisam ser convencidos dos benefícios das fazendas urbanas, que são altamente produtivas e produzem alimentos frescos, saudáveis e locais em meio ao desenvolvimento urbano e suburbano.


Aquaponics Food Production Systems

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