21.5 Evaluación de Impacto como Marco de Diseño
El crecimiento de la acuapónica y las afirmaciones generalizadas de que la acuapónica es más sostenible que otras formas de producción de alimentos han estimulado la discusión y la investigación sobre cuán sostenibles son estos sistemas en realidad. La evaluación del ciclo de vida (ACV) es un método de cuantificación clave que se puede utilizar para analizar la sostenibilidad tanto en la agricultura como en los entornos construidos mediante la evaluación del impacto ambiental de los productos a lo largo de su vida útil. Para un edificio, un ACV puede dividirse en dos tipos de impacto: el impacto embodied que incluye la extracción de materiales, fabricación, construcción, demolición y eliminación o reutilización de dichos materiales, y el impacto operacional que se refiere al mantenimiento de sistemas de construcción (Simonen 2014). Del mismo modo, la realización de una evaluación de un producto agrícola también puede dividirse en el impacto estructural de la envolvente del edificio y de la infraestructura del sistema, el impacto de la producción asociado con el cultivo continuo y el impacto _post-cosecha del envasado, el almacenamiento y la distribución (Payen et al. 2015). La realización de un ACV de una granja acuapónica requiere la comprensión simultánea de los impactos tanto en la construcción como en la agricultura, ya que existe una superposición en la fase operacional de la envolvente con la fase producción de un cultivo. La forma en que un edificio opera sus sistemas de calefacción, refrigeración e iluminación influye directamente en el cultivo del cultivo; por el contrario, los diferentes tipos de cultivos requieren diferentes condiciones ambientales. Existen numerosos estudios que comparan los resultados del ACV para diferentes tipos de edificios situados en diferentes contextos (Zabalza Bribián et al. 2009). Del mismo modo, el ACV ha sido utilizado por el sector agrícola para comparar eficiencias de diferentes cultivos y sistemas de cultivo (He et al. 2016; Payen et al. 2015). La evaluación del rendimiento de la agricultura y la acuapónica en el medio ambiente controlado en particular requiere una hábil integración de las dos metodologías en una sola evaluación (Sanyé-Mengual 2015).
El marco de ACV de granja acuapónica propuesto (Fig. 21.11) es intencionalmente amplio para captar una amplia gama de tipologías agrícolas encontradas en el campo. Para aplicar los resultados del ACV a las explotaciones existentes, se deben incluir factores como los datos climáticos y económicos para validar la evaluación ambiental (Goldstein et al. 2016; Rothwell et al. 2016)
La siguiente sección discute una colección de estrategias de diseño de cerramientos de granjas acuapónicas basadas en el inventario de ACV de granjas acuapónicas que sintetiza la literatura existente con estudios de caso y sugiere direcciones para el trabajo futuro. La integración única de los impactos acuapónicos y relacionados con la construcción es de particular interés.
Cuadro 21.3 Comparación de las tipologías de agricultura ambiental controlada
tabla tead tr class=“encabezado» Tipo/ésima th Beneficios /th th Desafíos /th th Costo e ingresos/sup /th /tr /thead tbody tr class=“impar» td rowspan=2 invernaderos medianos/td td Se basa casi en su totalidad en la energía solar, bajo requerimiento de energía adicional /td td Opciones limitadas de control ambiental, susceptibles a las fluctuaciones ambientales /td td rowspan=2 Menor costo de construcción, (aprox. 30—100 $/msup2/sup) /td /tr tr class=“incluso» td Menos dependencia de materiales no renovables y fuentes de energía /td td Sólo aplicable a especies de peces con una gran tolerancia a la temperatura, (si los tanques están en el invernadero) /td /tr tr class=“impar» td rowspan=2 invernaderos solares pasivos/td td Se basa en sistemas pasivos, utiliza masa térmica, (incluidos los tanques de peces) para amortiguar las oscilaciones de temperatura /td td El control con sistemas pasivos requiere más experiencia y diseño deliberado /td td rowspan=2 Menor costo de construcción, (aprox. 30—100 $/msup2/sup) /td /tr tr class=“incluso» td Bajo consumo de energía, potencialmente sin necesidad de combustibles fósiles /td td Requiere iluminación suplementaria, si se encuentra en latitudes septentrionales debido a los bajos niveles de luz /td /tr tr class=“impar» td rowspan=2 invernaderos de alta tecnología/td td Niveles más altos de controles /td td Se basa en sistemas activos para el calor, la refrigeración, la ventilación y la iluminación complementaria /td td rowspan=2 Alto costo de construcción, (aprox. 100—200 $/msup2/sup y más) /td /tr tr class=“incluso» td Alta productividad con potencial para escalar /td td Alto consumo de energía y costo de operación /td /tr tr class=“impar» td rowspan=5 invernaderos en la azotea/td td Niveles más altos de controles /td td rowspan=2 Se basa en sistemas activos para el calor, la refrigeración, la ventilación y la iluminación complementaria /td td rowspan=5 Costo de construcción muy alto (aprox. 300—500 $/msup2/sup) /td /tr tr class=“incluso» td Alta productividad /td /tr tr class=“impar» td rowspan=3 Potencial de sinergias energéticas y ambientales, si se integran con el edificio de acogida /td td Alto consumo de energía y costo de operación /td /tr tr class=“incluso» td Requiere el cumplimiento del código a nivel de edificios de oficinas comerciales /td /tr tr class=“impar» td El transporte de suministros a la azotea es un reto de infraestructura /td /tr tr class=“incluso» td rowspan=4 Espacios de cultivo en interior/td td Posibilidad de reutilización adaptativa de edificios industriales /td td Depende totalmente de la iluminación eléctrica y de los sistemas de control activo para calefacción, refrigeración y ventilación /td td El costo de la construcción puede ser menor si se puede utilizar un edificio existente /td /tr tr class=“impar» td Alta productividad por unidad de huella a través de sistemas de crecimiento apilados /td td rowspan=3 Alto consumo de energía y costo de operación /td td rowspan=3 El costo depende también del sistema en crecimiento, apilando múltiples niveles /td /tr tr class=“incluso» td Alto nivel de aislamiento posible /td /tr tr class=“impar» td Reducción de pérdida de calor durante los meses de invierno /td /tr /tbody /tabla
supa/sup Basado en Proksch (2017)
Fig. 21.11 Ejemplo de un proceso de LCA integrado que incluye el rendimiento del sistema acuapónico y de la construcción. (Basado en Sanyé-Mengual et al. 2015).
21.5.1 Impactos encarnados: Energía encarnada y carbono encarnado
Materiales de estructura y construcción La energía incorporada es el cálculo de la suma de energía utilizada para extraer, refinar, procesar, transportar, producir y ensamblar un material o producto. El carbono incorporado es la cantidad de COSub2/sub emitida para producir el mismo material o producto. En comparación con las operaciones agrícolas convencionales de campo abierto, el impacto encarnado de un sistema de cultivo en ambiente controlado es mayor debido al aumento de la extracción y fabricación de materiales en la etapa de construcción (Ceron-Palma et al. 2012). Por ejemplo, en el invernadero de techo ICTA-ICP, la estructura de la envoltura genera un 75% más de Potencial de Calentamiento Global (PCA) que una estructura de invernadero multitúnel basada en el suelo debido a la cantidad de policarbonato utilizado en la construcción (Sanyé-Mengual et al. 2015). Del mismo modo, una simulación integrada de invernadero de edificios situada en Boston dio lugar a un mayor impacto ambiental en la etapa de construcción, debido a la extracción de minerales de hierro para la fabricación de acero estructural (Goldstein 2017). Los impactos incorporados asociados con los envolventes ambientales controlados pueden mitigarse mediante el uso inteligente de materiales (dado que los ajustes del código de construcción se realizan para evitar el sobredimensionamiento de los elementos estructurales), pero sin embargo superarían los de la agricultura tradicional. Cultivar alimentos en un sobre construido siempre requerirá más recursos al principio en comparación con simplemente plantar verduras en un campo abierto, aunque también aumentará drásticamente la cantidad de alimentos que se pueden producir por huella de área en el mismo período de tiempo.
Para evitar impactos ambientales relacionados con la estructura, algunas operaciones acuapónicas utilizan edificios existentes en lugar de construir una nueva envoltura. Urban Organics en St. Paul, Minnesota, Estados Unidos reformó dos edificios cerveceros como sus espacios de cultivo interior. En otro ejemplo de reutilización adaptativa, The Plant en Chicago, Illinois, EE.UU. opera su incubadora de alimentos y su colectivo agrícola urbano en un edificio de fábrica de 1925 utilizado anteriormente por Peer Foods como instalación de envasado de carne (Fig. 21.12). Los equipos de aislamiento y refrigeración existentes fueron reutilizados para controlar las fluctuaciones de temperatura en la instalación acuapónica experimental.
Equipos y sustratos Aquaponicos Cuando se integran en edificios, la elección de material para tanques acuapónicos se convierte en una consideración importante de diseño, ya que puede limitar el montaje y el transporte al edificio. Por ejemplo, las piezas de polietileno se pueden ensamblar in situ utilizando soldadura de plástico, pero esto no es posible con piezas de fibra de vidrio (Alsanius et al. 2017). Además, la fabricación de equipos de sistemas acuapónicos puede contribuir significativamente al impacto ambiental general; por ejemplo, el poliéster reforzado con fibra de vidrio utilizado para el tanque de agua de 100 msup3/sup en el invernadero de la azotea ICTAICP es responsable del 10 al 25% del impacto ambiental en la fabricación etapa (Fig. 21.13). La elección del sustrato para plantas en un sistema acuapónico tiene una ramificación de peso para la estructura del edificio anfitrión, pero también contribuye al impacto ambiental. En un estudio reciente realizado sobre acuapónica integrada con paredes vivas, lana mineral y fibra de coco se realizó comparativamente, a pesar de que una es compostable y la otra es de un solo uso (Khandaker y Kotzen 2018).
Fig. 21.12 The Plant (Chicago, Illinois, Estados Unidos)
Mantenimiento de estructuras y equipos La selección inicial de materiales para equipos aquapónicos y componentes de envolvente determina el mantenimiento a largo plazo de las granjas acuapónicas. La fabricación de materiales más duraderos, como vidrio o plásticos rígidos, requiere una mayor inversión inicial en recursos ambientales que las películas de plástico; sin embargo, las películas requieren un reemplazo más frecuente; por ejemplo, se espera que el vidrio siga funcionando durante más de 30 años, mientras que el revestimiento más convencional La película de polietileno sólo puede durar de 3 a 5 años antes de volverse demasiado opaca (Proksch 2017). Dependiendo de la vida útil prevista de una envoltura de sistema aquapónico, puede ser más ventajoso elegir un material con una vida útil más corta y un menor impacto en la fabricación. La película ETFE utilizada en el invernadero solar Aquaponic es un compromiso prometedor entre la longevidad y la sostenibilidad, aunque es necesario seguir investigando. El equipo acuapónico estándar consiste en tanques de agua y tuberías. Las tuberías para sistemas acuapónicos a menudo se fabrican a partir de PVC, lo que produce un impacto ambiental significativo en su proceso de fabricación, pero no requiere reemplazo por hasta 75 años. Algunos proveedores aquapónicos ofrecen bambú como alternativa orgánica.
Fig. 21.13 Sección de construcción con invernaderos en la azotea por Harquitectes, Edificio ICTA-ICP (Bellaterra, España)
21.5.2 Impactos operacionales
Energía En 2017, el 39% del consumo total de energía en Estados Unidos correspondió al sector de la construcción (EIA). El sector agrícola representó aproximadamente el 1,74% del consumo total de energía primaria estadounidense en 2014, dependiendo en gran medida de los gastos indirectos en forma de fertilizantes y plaguicidas (Hitaj y Suttles 2016). La eficiencia energética es un campo de investigación bien establecido tanto en el entorno construido como en la agricultura, que a menudo define los impactos operativos de un producto, un edificio o una granja en el ACV general (Mohareb et al. 2017). Integrar el uso de energía edificable y agrícola puede optimizar el rendimiento de ambos (SanjuandelMas et al. 2018).
Calefacción Los requisitos energéticos para la calefacción de espacios de cultivo son de particular interés en los climas del norte, donde la extensión de una temporada de crecimiento naturalmente corta da a las granjas acuapónicas integradas en edificios una ventaja competitiva en el mercado (Benis y Ferrão 2018). Sin embargo, en climas más fríos, el consumo de energía de los sistemas de calefacción activos contribuye significativamente al impacto ambiental general: en una evaluación de los espacios de cultivo acondicionados en Boston, Massachusetts, los costos de calefacción neutralizaron los beneficios de eliminar las millas alimentarias en la cadena alimentaria urbana (Benis et al. 2017b; Goldstein 2017). Esto no es cierto en los climas mediterráneos, donde las condiciones climáticas son propicias para la agricultura y donde las estructuras de invernadero convencionales y casi todo el año pueden depender de la calefacción solar pasiva (Nadal et al. 2017; Rothwell et al. 2016).
Tanto en climas fríos como cálidos, la integración de sistemas de cultivo controlados en los tejados existentes puede proporcionar aislamiento al edificio anfitrión, una granja en Montreal, informa Quebec que capta el 50% de las necesidades de calefacción de invernadero de la estructura existente, reduciendo así la carga de calefacción (Goldstein 2017). Los sistemas de iluminación también pueden ser parcialmente responsables de satisfacer la demanda de calefacción en aplicaciones de crecimiento vertical interior, como fábricas de plantas o contenedores de transporte (Benis et al. 2017b).
La captura de calor residual es otra estrategia de diseño prometedora que puede optimizar el rendimiento tanto de la estructura huésped como del sistema de crecimiento. Estudios posteriores a la ocupación del invernadero experimental en la azotea del ICTA-ICP en Bellaterra, España, indican que la integración del edificio con el invernadero produjo un ahorro equivalente de carbono de 113,8 kg/msup2/sup/año en comparación con un invernadero independiente convencional calentado con aceite (Nadal et al. 2017). Sin la intervención de los sistemas activos de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), la masa térmica del laboratorio huésped/edificio de oficinas elevó la temperatura del invernadero en 4.1C durante los meses más fríos, permitiendo el cultivo de tomate durante todo el año.
Refrigeración En climas mediterráneos y tropicales, el enfriamiento artificial es a menudo un requisito para cultivar productos durante todo el año. En una simulación de invernadero en tejados, las cargas de refrigeración representaron hasta el 55% de la demanda total de energía agrícola en Singapur y en el clima más templado de París, el 30% (Benis et al. 2017b). Las demandas de energía de refrigeración son especialmente altas en climas áridos, que pueden beneficiarse más de la reducción de los costos convencionales de transporte de productos perecederos (Graamans et al. 2018; Ishii et al. 2016). El enfriamiento evaporativo, el enfriamiento de niebla y el sombreado son algunas de las estrategias para reducir las temperaturas en granjas acuapónicas y mejorar el rendimiento de las granjas en términos de rendimiento.
Los sistemas acuapónicos integrados en el edificio tienen la ventaja de almacenar masa térmica en tanques de peces para aliviar las cargas de refrigeración y calefacción. En los casos en que este modo de refrigeración pasiva no satisface la demanda de refrigeración, la refrigeración por evaporación se utiliza con mayor frecuencia. El invernadero Sustainable Harvesters produce lechuga para el área de Houston, Texas, EE.UU. durante todo el año mediante el uso de un sistema de enfriamiento de ventiladores y almohadillas, un subconjunto de tecnología de enfriamiento por evaporación. El aire caliente desde el exterior de la envoltura pasa primero a través de un medio de celulosa húmeda antes de entrar en el espacio de crecimiento. Como resultado, el aire interior es más fresco y más húmedo. El enfriamiento evaporativo es más eficaz en climas secos, pero requiere un alto uso de agua, lo que puede ser una limitación para las granjas en zonas áridas del mundo.
La refrigeración por niebla es una estrategia alternativa. En un invernadero enfriado por niebla, las plantas se empañan periódicamente con agua de los aspersores superiores hasta que el espacio alcanza la temperatura deseada para el cultivo. El enfriamiento por niebla utiliza menos agua que el enfriamiento por evaporación, pero aumenta la humedad relativa de un espacio en crecimiento. Si se combina con la estrategia de ventilación adecuada, la refrigeración por niebla puede ser una tecnología de ahorro de agua especialmente adecuada para regiones áridas (Ishii et al. 2016). Además, el enfriamiento de niebla disminuye la tasa de evapotranspiración en las plantas, lo cual es fundamental para optimizar el metabolismo de las plantas en sistemas acuapónicos (Goddek 2017). El invernadero insignia de las granjas Superior Fresh utiliza un sistema computarizado de enfriamiento de niebla para mantener las temperaturas de cultivo durante la temporada de calor.
Los dispositivos de sombreado también pueden contribuir a reducir las temperaturas del invernadero. Tradicionalmente, el blanqueo estacional de cal de los invernaderos se utilizó para reducir los niveles de radiación solar durante los meses más calurosos (Controled Environment Agriculture 1973). Sin embargo, el sombreado se puede integrar con otras funciones de construcción. Una prometedora estrategia de sombreado es el uso de módulos fotovoltaicos semitransparentes para enfriar simultáneamente el espacio y producir energía (Hassanien y Ming 2017). El invernadero solar Aquaponic combina su matriz fotovoltaica con la funcionalidad de sombreado; utiliza paneles giratorios de aluminio como dispositivos de sombreado que funcionan como colectores solares con la ayuda de células fotovoltaicas montadas. El sistema fotovoltaico integrado transforma entonces el exceso de radiación solar en energía eléctrica.
**Iluminación La principal ventaja de los invernaderos sobre los espacios de cultivo interior es su capacidad de capitalizar la luz del día para facilitar la fotosíntesis. Sin embargo, las granjas en climas extremos pueden encontrar que satisfacer las cargas de calefacción o refrigeración para una envoltura transparente no es financieramente viable; en este caso, los agricultores pueden optar por cultivar cultivos en espacios de cultivo de interior con una envoltura aislada (Graamans et al. 2018). Las granjas acuapónicas que operan en espacios de cultivo interior dependen de una iluminación eléctrica eficiente para producir cultivos.
Muchos avances en la iluminación agrícola contemporánea se originaron en fábricas de plantas japonesas, utilizadas para optimizar el rendimiento de las plantas en sistemas hidropónicos densos mediante la sustitución de la luz solar por longitudes de onda de luz diseñadas (Kozai et al. 2015). Actualmente, la iluminación LED es la opción más popular para sistemas de iluminación hortícola eléctrica. Son un 80% más eficientes que las lámparas de descarga de alta intensidad y un 30% más eficientes que sus homólogos fluorescentes (Proksch 2017). La iluminación LED continúa siendo investigada para optimizar la eficiencia energética y el rendimiento de los cultivos (Zhang et al. 2017). Los invernaderos de gran escala como Superior Fresh, Wisconsin, EE.UU. dependen de regímenes de iluminación computarizados y suplementarios para extender el período de fotosíntesis de su cultivo en latitudes septentrionales.
Generación de energía Limitada por los mismos factores que todos los CEA, la gestión energética de una granja acuapónica depende del clima exterior, la selección de cultivos, el sistema de producción y el diseño de la estructura (Graamans et al. 2018). El cultivo de productos a través de la acuapónica no es inherentemente sostenible si no se gestiona adecuadamente; todos los factores anteriores pueden afectar a la eficiencia energética para mejor o para mal (Buehler y Junge 2016). En muchos casos, el CEA es más intensivo en energía que la agricultura convencional de campo abierto; sin embargo, un mayor gasto energético puede estar justificado si la forma en que suministramos energía cambia hacia fuentes renovables y se incorporan estrategias eficientes de calefacción, refrigeración e iluminación en el diseño de la granja.
La generación de energía fotovoltaica (PV) puede desempeñar un papel importante en la compensación de los impactos operativos de la acuapónica ambiental controlada, reduciendo la tensión ambiental. En un ejemplo de invernadero de alta tecnología en Australia, el uso de energía de una matriz fotovoltaica provocó una reducción del 50% en las emisiones de gases de efecto invernadero del ciclo de vida en comparación con el escenario de la red convencional (Rothwell et al. 2016). La generación de energía renovable se puede combinar con granjas acuapónicas, si el espacio lo permite, por ejemplo, el invernadero aquapónico Lucky Clays Fresh en una granja rural en Carolina del Norte funciona con energía generada por turbinas eólicas y paneles fotovoltaicos situados en otra parte de la parcela del propietario.
Agua La eficiencia en el uso del agua ha sido citada a menudo como un beneficio importante de la CEA y los sistemas hidropónicos (Despommier 2013; Specht et al. 2014). Los sistemas acuapónicos son aún más adecuados para aumentar la eficiencia hídrica — donde 1 kg de pescado producido en un sistema acuícola convencional requiere entre 2500 y 375.000 L, la misma cantidad de peces criados en un sistema acuapónico requiere menos de 100 L (Goddek et al. 2015). La captura de aguas pluviales y la reutilización de aguas grises se han propuesto como dos estrategias para contrarrestar aún más los impactos de las cuencas hidropónicas o acuapónicas. En el invernadero ICTA-ICP existente, entre el 80 y el 90% de las necesidades de agua para la producción de tomates en un sistema hidropónico agregado se cubrieron mediante la captura de agua de lluvia en el plazo de un año a partir de la operación (Sanjuan-Delmás et al. 2018). Sin embargo, la capacidad de captación de agua de lluvia para satisfacer la demanda de cultivos depende del contexto climático. En un estudio que evaluó la viabilidad de la producción de invernadero en tejados en parques minoristas existentes en ocho ciudades de todo el mundo, siete alcanzaron la autosuficiencia de cultivos a través de la captura de agua de lluvia, sólo Berlín no lo hizo (Sanyé-Mengual et al. 2018).
Algunas instalaciones de CEA existentes ya reutilizan las aguas grises para mejorar la eficiencia (Benke y Tomkins 2017). Sin embargo, la reutilización de las aguas grises en un contexto urbano es actualmente limitada debido a la falta de apoyo reglamentario y a la falta de investigación sobre los riesgos para la salud del uso de aguas grises en la agricultura. Un piloto de reutilización de aguas grises, la Maison Productive en Montreal recoge aguas grises de los usos domésticos para complementar su recolección de agua de lluvia para regar jardines y un invernadero comunitario para la producción de alimentos que comparten nueve unidades residenciales (Thomaier et al. 2015). Con nuevos avances en la política de tratamiento de aguas grises, la acuapónica integrada en edificios puede aprovechar el ciclo del agua existente en lugar de depender de fuentes municipales.
Desde un punto de vista arquitectónico, la distribución del agua en un sistema acuapónico es probable que presente un desafío estructural. Los acuapónicos pesan más que los lechos hidropónicos y pueden limitar qué tipos de estructuras son factibles para reequipar una granja acuapónica. El medio de cultivo también requiere consideración: los sistemas de cultivo de aguas profundas (DWC) requieren un volumen grande y pesado de agua, mientras que los sistemas de técnica de película nutritiva (NFT) son ligeros pero costosos de fabricar (Goddek et al. 2015).
Nutrientes En comparación con la agricultura convencional de campo abierto, CEA reduce la necesidad de fertilizantes y pesticidas, ya que el agricultor puede separar físicamente el cultivo de las duras condiciones externas (Benke y Tomkins 2017). Sin embargo, debido a la densidad de un sistema acuapónico, las enfermedades de plantas o peces pueden propagarse rápidamente si un patógeno se infiltra en el espacio. Las opciones preventivas como el uso de insectos depredadores o medidas estrictas de control ambiental, como un «amortiguador», pueden evitar este riesgo (Goddek et al. 2015).
La integración de diferentes necesidades nutritivas de peces y cultivos es un reto en los sistemas acuapónicos de circulación única (Alsanius et al. 2017). Por lo general, las plantas requieren concentraciones de nitrógeno más altas que las que pueden soportar los peces, y una cuidadosa selección de cultivos y peces puede coincidir con los requisitos de nutrientes para optimizar los rendimientos, pero sigue siendo difícil de lograr. Se han propuesto sistemas desacoplados (DRAPS) para separar el ciclo hídrico de acuicultura del hidropónico para lograr las concentraciones de nutrientes deseadas, pero aún no se aplica comúnmente en granjas comerciales (Suhl et al. 2016). Urban Organics con sede en St. Paul, Minnesota, EE. UU., eligió desarrollar un sistema DRAPS para su segunda granja con el fin de optimizar tanto el rendimiento de los cultivos como de los peces y evitar la pérdida de cultivos en caso de desequilibrios de nutrientes dentro de los tanques de peces. ECF Farm en Berlín, Alemania, y las granjas Superior Fresh en Wisconsin, EE.UU. también operan sistemas desacoplados para optimizar el crecimiento de peces y plantas.
Alternativamente, los ciclos de nutrientes acuapónicos pueden optimizarse mediante la introducción de un reactor anaeróbico para transformar los residuos sólidos de peces en fósforo digerible de las plantas (Goddek et al. 2016). Actualmente, The Plant en Chicago, EE.UU. está planeando operar un digestor anaeróbico que podría desempeñar un papel en la optimización de los ciclos de nutrientes para el crecimiento de los cultivos. Los requisitos del sistema mecánico para DRAPS y la digestión anaeróbica influirán en el rendimiento así como en el diseño espacial de una granja acuapónica.
21.5.3 Impactos al final de la vida útil
Gestión de residuos de materiales Una ventaja teórica de CEA sobre la agricultura de campo abierto es la capacidad de controlar la escorrentía de residuos de materiales, evitando la lixiviación (Despommier 2013; Gould y Caplow 2012). Una envoltura ajustada puede desempeñar un papel en la gestión eficiente de residuos de materiales. Una vía de reciclaje de residuos orgánicos para mejorar el rendimiento del edificio es el uso de tallos vegetales para la producción de biocarbón aislante, aunque esta investigación se encuentra en etapas tempranas (Llorach-Massana et al. 2017). Además, considerando la incorporación de componentes de gestión de residuos como un lecho de filtración, un digestor anaeróbico o un ventilador de recuperación de calor en el diseño del recinto en una etapa temprana puede cerrar los bucles de energía, nutrientes y agua para la granja.
Cadenas de distribución El embalaje ha sido un punto de acceso en varios LCA agrícolas que evalúan el impacto de la producción. Es responsable de hasta el 45% del impacto total de un tomate en Bolonia, Italia, y es el mayor contribuyente a los impactos ambientales de los sistemas hidropónicos de interior en Estocolmo, Suecia (Molin y Martin 2018b; Orsini et al. 2017; Rothwell et al. 2016). Ubicar granjas acuapónicas cerca de los consumidores puede reducir la necesidad de empaquetado, almacenamiento y transporte como ocurre con otras formas de agricultura urbana, si los minoristas y distribuidores locales colaboran con los agricultores (Specht et al. 2014). Desafortunadamente, debido a la aceptación del consumidor, la mayoría de los minoristas a gran escala requieren actualmente envases de plástico estándar para productos acuapónicos que se vendan junto a marcas convencionales - por lo tanto, seleccionar un sitio cerca de un mercado de consumo para la acuapónica ambiental controlada no garantiza cambios significativos en el rendimiento general de la granja.
El transporte reducido, o millas alimentarias, se cita a menudo en la literatura como una ventaja importante de la agricultura urbana (Benke y Tomkins 2017; Despommier 2013; Sanjuan-Delmás et al. 2018). Sin embargo, es importante señalar que la contribución relativa de las cadenas de transporte acortadas varía caso por caso. En Singapur, donde casi todos los alimentos tienen que importarse de los países vecinos, cortar las cadenas de transporte tiene sentido desde el punto de vista financiero y en términos de impacto ambiental (Astee y Kishnani 2010). Lo mismo no puede decirse de España, donde la cadena de suministro convencional de tomates de granja a ciudad ya es corta (SanjuandelMas et al. 2018). Las ciudades con las cadenas de suministro más largas pueden beneficiarse de la producción localizada de alimentos, pero los beneficios de reducir el transporte deben sopesarse frente a los impactos operacionales y encarnados. En el caso de Boston, los beneficios de la reducción del transporte fueron totalmente negados por el impacto de la calefacción y el funcionamiento de un invernadero dentro de la ciudad (Goldstein 2017). A pesar de las largas cadenas de suministro de alimentos convencionales, los impactos en el transporte fueron igualmente insignificantes en el panorama más amplio del desempeño de CEA en Estocolmo (Molin y Martin 2018a).
Consumo y dieta Las granjas acuapónicas en las ciudades pueden alterar las dietas urbanas, que juegan un papel importante en el impacto ambiental del consumo de alimentos (Benis y Ferrão 2017). El consumo de carne a través de la cadena convencional produce la mayor parte de la huella ambiental actual y la búsqueda de alternativas proteicas puede tener un impacto mayor que la implementación generalizada de la agricultura urbana (Goldstein 2017). Dado que la acuapónica produce pescado y verduras, este potencial de cambiar las dietas proteicas a gran escala no debe ignorarse en las evaluaciones más amplias del comportamiento ambiental.