Aqu @teach: Temas actuales de investigación en acuapónica
Tendencias en la tecnología
Como vimos anteriormente, el diseño de sistemas aquapónicos exitosos depende del grupo de usuarios. La producción de alto rendimiento y sin suelo requiere un alto aporte de tecnología (bombas, aireadores, maderadores) y conocimientos, por lo que es especialmente adecuada para operaciones comerciales. Sin embargo, es totalmente posible diseñar y operar sistemas aquapónicos de baja tecnología que requieren menos habilidad para operar, y aún así producir resultados respetables. Esta compensación implícita (alta tecnología y baja tecnología) y la amplia gama de aplicaciones de la acuapónica tienen consecuencias para otras vías de desarrollo de la tecnología, el diseño de sistemas y los aspectos socioeconómicos. La tecnología acuapónica podría desarrollarse por lo menos en dos direcciones: por un lado, hacia soluciones de baja tecnología (probablemente principalmente en países en desarrollo y para aplicaciones no profesionales) y, por otro lado, hacia instalaciones de alta tecnología altamente eficientes (principalmente en países desarrollados y con socios profesionales/comerciales) (Junge et al. 2017).
Si bien la tecnología en sí no plantea límites a un área de la granja (porque puede ser modular), el tamaño de las explotaciones urbanas está determinado por (i) las características de la zona disponible, que está necesariamente fragmentada en una ciudad (sitios de campo, edificios infrautilizados o vacíos, y tejados); y (ii) la limitaciones planteadas por la economía de la producción agrícola. Como regla general, el área requerida para romper incluso para las operaciones comerciales es de alrededor de 1000 m2. Las instalaciones de afición y patio trasero pueden, por supuesto, ser mucho más pequeñas. Las granjas acuapónicas pueden crecer o expandirse aumentando el número de sistemas operativos (o módulos), o yendo verticales, aunque no se pueden escalar demasiado sin aumentar drásticamente los costos de construcción y energía. El rango de tamaño de las granjas acuapónicas urbanas probablemente oscilará entre 150 m2 y 3000 m2 , debido a limitaciones de espacio, económicas y de gestión, pero esto podría ser suficiente para cubrir los requisitos básicos de un surtido de verduras frescas para parte de la población urbana. Las granjas acuapónicas periurbanas podrían ser más grandes y ser modificadas para incluir sistemas de acuicultura en el interior o para reutilizar efluentes ricos en nutrientes o lodos de peces compostados en áreas rurales.
La tecnología acuapónica en sí misma puede considerarse inmadura, ya que todavía hay problemas por resolver. La simple vinculación de un sistema acuícola de última generación con un sistema hidropónico de última generación no tiene en cuenta otros factores, tales como problemas con filtros de tambor obstruidos, colonos ineficientes, fallas de oxígeno, colonos mal diseñados y tuberías de agua obstruidas. Aunque la influencia de los lechos de cultivo de plantas (NFT, riego por goteo, cultivo de aguas profundas) ya es bien conocida en los sistemas hidropónicos, la elección de esos lechos en sistemas acuapónicos necesita ser estudiada más a fondo, ya que tendrá consecuencias para la productividad y la operación. También es necesario seguir investigando en otras esferas. Dado que los microorganismos son ubicuos, desempeñan un papel importante en todas las etapas de la producción acuapónica. La influencia de las condiciones ambientales en su abundancia, diversidad y funciones podría investigarse, por ejemplo, mediante el uso ulterior de métodos de generación novedosa de secuenciación (Schmautz et al. 2016a). Una de las cuestiones centrales es el control adecuado de plagas y enfermedades para los sistemas acuapónicos. Los problemas relacionados con la protección vegetal en acuapónica fueron discutidos por Bittsanszky et al. (2016b). Llegaron a la conclusión de que desde muy hay pocos instrumentos disponibles para la protección fitosanitaria en acuapónica, se debe hacer hincapié en las medidas de precaución para reducir al mínimo la infiltración de plagas y patógenos. Por otra parte, los métodos biológicos de control de plagas actualmente disponibles para la agricultura ecológica deben adaptarse a la acuapónica (véase Capítulo 8).
Si se quiere desarrollar la acuapónica como un método exitoso de alta tecnología para la producción de alimentos, habrá que centrar la atención en la reducción de las necesidades de mano de obra. Si bien alguna automatización ya está bien desarrollada (para riego y alimentación, monitoreo en línea y alarmas para muchos parámetros, especialmente oxígeno), es necesario perfeccionarla para permitir operaciones más precisas y eficientes en la mano de obra, lo que requerirá el desarrollo de sensores adecuados. Una opción para reducir la mano de obra podría ser el uso de robots. Deben desarrollarse sistemas versátiles, similares a FarmBot, para su uso específico en acuapónica.
Tendencias en el diseño de sistemas
Aunque la acuapónica tiene el potencial de ser sostenible, los estudios de análisis integral del ciclo de vida (ACV) de operaciones y productos acuapónicos son escasos (Forchino et al. 2017; Maucieri et al. 2018). Sin embargo, es evidente que el impacto ecológico de la acuapónica podría mejorarse aún más aprovechando las fuentes renovables de energía, desarrollando métodos de recolección de luz diurna para evitar el uso de energía eléctrica, utilizando agua pretratada o reciclada o agua de lluvia, y mejorando el control climático de los invernaderos. En un entorno urbano, la acuapónica debería integrarse aún más en los edificios, permitiendo el intercambio de gas, agua y energía entre invernaderos y edificios. También es necesario mejorar los ciclos de los materiales orgánicos. El alimento para peces es el principal aporte nutritivo y define, en gran medida, la sostenibilidad de la operación. La acuapónica (al igual que la RAS) requiere una nutrición óptima para los peces, y los alimentos para peces deben consistir en materiales sostenibles de origen local (orgánicos, vegetarianos, insectos). El bucle aquapónico debe cerrarse aún más mediante la digestión de los lodos de los peces a fin de reutilizar los nutrientes del sistema aquapónico, o mediante la cría de lombrices rojas y/o insectos en los residuos de plantas y su uso para la alimentación de peces, con el compostaje de lodos residuales de peces y residuos vegetales. El objetivo es llegar a un concepto de cero residuos en la granja para reducir la huella de carbono. Los estudios sobre las emisiones de gases de efecto invernadero podrían completar este panorama. Por último, debe estudiarse más a fondo la posibilidad de utilizar nuevos organismos en la acuapónica (por ejemplo, plantas acuáticas, peces marinos, algas y algas marinas, crustáceos, etc.) para ampliar el ciclo ecológico. La nueva acuicultura y productos vegetales también podrían tener implicaciones para la viabilidad económica de la tecnología, como se discute en la siguiente sección.
Investigación socioeconómica
Actualmente, la acuapónica es un sector empresarial pequeño pero emergente. Aunque la producción de alimentos es el objetivo básico de la operación, a menudo se combina con el turismo y la educación para mejorar la rentabilidad. Debido a su enfoque transversal tecnológico relativamente novedoso, la acuapónica no tiene un estatus jurídico claro dentro de la normativa existente en Europa (Joly et al. 2015). Mientras que en los Estados Unidos los productos acuapónicos pueden certificarse como orgánicos, en Europa esto no es actualmente posible porque la acuapónica implica la producción de plantas sin suelo y RAS, ambas no están permitidas por la normativa orgánica de la UE.
A pesar del potencial de la acuapónica como tecnología de producción de alimentos, todavía hay preguntas abiertas. Como hemos demostrado anteriormente, la acuapónica es un tema destacado en las redes sociales, pero poco se sabe sobre el conocimiento y la aceptación de los consumidores, que deben entenderse en diferentes entornos culturales y de mercado. En general, no sabemos lo suficiente sobre cómo deben comunicarse a los consumidores las ventajas de sostenibilidad de la acuapónica, en comparación con la calidad del producto, como el sabor, la frescura, la salud y el precio (Newman et al. 2014).
Hasta ahora, la mayoría de las investigaciones sobre acuapónica se han centrado en el desarrollo de instalaciones funcionales. Una forma de mejorar la rentabilidad podría ser mejorar la eficiencia. El uso eficiente de las fuentes de energía alternativas, el agua y el reciclaje de efluentes orgánicos ahorrarán costos de producción, pero deben evaluarse frente a mayores costos de inversión. Para aumentar la producción comercial, también deben desarrollarse nuevos modelos de negocio en relación con las ideas emergentes de las economías circulares y locales, pero la gestión de las interfaces aumenta la complejidad. En este caso, habrá que abordar las cuestiones relativas a las condiciones marco para los costes operativos, la logística local y los determinantes del comportamiento de las compras de hortalizas y pescado. Además de la mejora de la eficiencia tecnológica, también hay cuestiones relativas a la gestión operativa, y podría ser interesante explorar nuevas variedades de cultivos sensibles al transporte con el fin de obtener un precio de mercado suficientemente alto evitando la competencia con la horticultura especializada. Sin embargo, la combinación de una nueva tecnología con nuevos productos también aumenta la incertidumbre empresarial.
La acuapónica es especialmente útil para los educadores: incluso un pequeño sistema de aulas ofrece una amplia gama de posibilidades de instrucción en diferentes niveles educativos, desde la escuela primaria hasta la universidad (ver Capítulo 15). La acuapónica se puede integrar fácilmente en todos los temas STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas), no sólo para demostrar principios biológicos y ecológicos básicos, sino también química, física y matemáticas. Una variedad de competencias y habilidades se pueden adquirir operando sistemas acuapónicos, tales como habilidades básicas de laboratorio, trabajo en equipo, ética ambiental, entre otros. La amplitud de los aspectos socioeconómicos esbozados aquí ilustra que la acuapónica sólo prosperará con una amplia colaboración entre varios actores clave más allá de los científicos e ingenieros naturales. Estos podrían incluir, por ejemplo, (i) diseñadores y arquitectos para proporcionar diseños estéticamente agradables; (ii) científicos sociales para ayudar a comprender las percepciones y la aceptación de la acuapónica entre un público más amplio; y (iii) científicos de salud y nutrición para explorar cómo podrían incorporarse los productos acuapónicos en dietas como alimentos saludables y de producción sostenible. También es necesario desarrollar lazos de retroalimentación a los desarrolladores de sistemas y fisiólogos de plantas y peces para mejorar los sistemas con respecto a la demanda de los consumidores, la sostenibilidad y el valor nutricional de los productos.
*Copyright © Socios del Proyecto Aqu @teach. Aqu @teach es una asociación estratégica Erasmus+ en educación superior (2017-2020) dirigida por la Universidad de Greenwich, en colaboración con la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zúrich (Suiza), la Universidad Técnica de Madrid (España), la Universidad de Liubliana y el Centro Biotécnico Naklo (Eslovenia) . *