21.5 एक डिजाइन फ्रेमवर्क के रूप में प्रभाव आकलन

एक्वापोनिक्स और सामान्यीकृत दावों की वृद्धि कि एक्वापोनिक्स खाद्य उत्पादन के अन्य रूपों की तुलना में अधिक टिकाऊ है, ने चर्चा और शोध को प्रेरित किया है कि ये सिस्टम वास्तव में कितने टिकाऊ हैं। जीवन चक्र मूल्यांकन (एलसीए) एक महत्वपूर्ण मात्रा निर्धारण विधि है जिसका उपयोग कृषि और निर्मित वातावरण दोनों में स्थिरता का विश्लेषण करने के लिए किया जा सकता है, जो कि उनके जीवनकाल में उत्पादों के पर्यावरणीय प्रभावों का मूल्यांकन करके किया जा सकता है। एक इमारत के लिए, एक एलसीए को दो प्रकार के प्रभाव में विभाजित किया जा सकता है - embodied प्रभाव जिसमें सामग्री निष्कर्षण, निर्माण, निर्माण, विध्वंस और कहा गया सामग्रियों का निपटान करें/पुन: उपयोग, और operational प्रभाव शामिल है जो बिल्डिंग सिस्टम रखरखाव (सिमोनेन 2014) को संदर्भित करता है। इसी तरह, एक कृषि उत्पाद का आकलन करने के लिए इमारत लिफाफा और सिस्टम बुनियादी ढांचे के structural प्रभाव में भी विभाजित किया जा सकता है, निरंतर खेती और पैकेजिंग, भंडारण और वितरण के post-harvest प्रभाव से जुड़े उत्पादन प्रभाव (Payen et al. 2015)। एक एक्वापोनिक खेत के एलसीए का संचालन करने के लिए भवन और कृषि प्रभावों दोनों की एक साथ समझ की आवश्यकता होती है क्योंकि लिफाफे के operational चरण में फसल के production चरण के साथ ओवरलैप होता है। जिस तरह से एक इमारत अपने हीटिंग, शीतलन और प्रकाश व्यवस्था को संचालित करती है, फसल की खेती को सीधे प्रभावित करती है; इसके विपरीत, विभिन्न प्रकार की फसलों को विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों की आवश्यकता होती है। विभिन्न संदर्भों में स्थित विभिन्न निर्माण प्रकारों के लिए एलसीए परिणामों की तुलना में कई अध्ययन मौजूद हैं (ज़बाल्ज़ा ब्रिबियन एट अल 2009)। इसी प्रकार, विभिन्न फसलों और खेती प्रणालियों के लिए क्षमता की तुलना करने के लिए कृषि क्षेत्र द्वारा एलसीए का उपयोग किया गया है (वह एट अल। 2016; पेएन एट अल। विशेष रूप से नियंत्रित पर्यावरण कृषि और aquaponics के प्रदर्शन का मूल्यांकन एक आकलन (सान्य-Mengual 2015) में दो तरीकों का एक कुशल एकीकरण की आवश्यकता है।

प्रस्तावित एक्वापोनिक खेत एलसीए फ्रेमवर्क (चित्र 21.11) क्षेत्र में पाए जाने वाले कृषि टाइपोग्राफी की एक विस्तृत श्रृंखला को पकड़ने के लिए जानबूझकर व्यापक है। मौजूदा खेतों में एलसीए के परिणामों को लागू करने के लिए, पर्यावरण मूल्यांकन (गोल्डस्टीन एट अल। 2016; रोथवेल एट अल 2016) को मान्य करने के लिए जलवायु और आर्थिक आंकड़ों जैसे कारकों को शामिल किया जाना चाहिए

निम्नलिखित खंड एक्वापोनिक खेतों की एलसीए सूची के आधार पर एक्वापोनिक खेत बाड़े डिजाइन रणनीतियों के संग्रह पर चर्चा करता है जो केस स्टडीज के साथ मौजूदा साहित्य को संश्लेषित करता है और भविष्य के काम के लिए निर्देश सुझाता है। एक्वापोनिक और बिल्डिंग-संबंधित प्रभावों का अद्वितीय एकीकरण विशेष रुचि का है।

** तालिका 21.3** नियंत्रित पर्यावरण कृषि टाइपोग्राफी की तुलना

तालिका थैड tr वर्ग = “हेडर” THCEA प्रकार/वें वें लाभ /वें वें चुनौतियां /वें वें लागत और राजस्व उपकरण/एसयूपी /वें /tr /thead tbody tr वर्ग = “अजीब” टीडी रोस्पान = 2 मध्यम तकनीक ग्रीनहाउस/टीडी टीडी सौर ऊर्जा, कम अतिरिक्त ऊर्जा आवश्यकता पर लगभग पूरी तरह से निर्भर करता है /टीडी टीडी सीमित पर्यावरण नियंत्रण विकल्प, पर्यावरण के उतार चढ़ाव के लिए अतिसंवेदनशील /टीडी टीडी पंक्तिस्पन = 2 कम अप-फ्रंट/निर्माण लागत, (लगभग 30—100 $/एमएसयूपी 2/एसयूपी) /टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडी गैर-नवीकरणीय सामग्रियों और ऊर्जा स्रोतों पर कम निर्भरता /टीडी टीडी केवल एक बड़े तापमान सहिष्णुता के साथ मछली प्रजातियों पर लागू होता है, (यदि टैंक ग्रीनहाउस में हैं) /टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडी रोस्पान = 2 निष्क्रिय सौर ग्रीनहाउस/टीडी टीडी निष्क्रिय सिस्टम पर निर्भर करता है, तापमान झूलों को बफर करने के लिए थर्मल द्रव्यमान (मछली टैंक सहित) का उपयोग करता है /टीडी टीडी निष्क्रिय सिस्टम के साथ नियंत्रण को अधिक अनुभव और जानबूझकर डिजाइन की आवश्यकता होती है /टीडी टीडी पंक्तिस्पन = 2 कम अप-फ्रंट/निर्माण लागत, (लगभग 30—100 $/एमएसयूपी 2/एसयूपी) /टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडी कम ऊर्जा की खपत, संभवतः किसी भी जीवाश्म ईंधन की आवश्यकता के बिना /टीडी टीडी कम रोशनी के स्तर के कारण उत्तरी अक्षांश में स्थित होने पर पूरक प्रकाश की आवश्यकता होती है /टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडी पंक्तिस्पन = 2 हाई-टेक ग्रीनहाउस/टीडी टीडी नियंत्रण के उच्चतम स्तर /टीडी टीडी गर्मी, शीतलन, वेंटिलेशन और पूरक प्रकाश व्यवस्था के लिए सक्रिय प्रणालियों पर निर्भर करता है /टीडी टीडी पंक्तिस्पन = 2 उच्च अप-फ्रंट/निर्माण लागत, (लगभग 100-200 $/एमएसयूपी 2/एसयूपी और अधिक) /टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडी पैमाने पर करने की क्षमता के साथ उच्च उत्पादकता /टीडी टीडी उच्च ऊर्जा खपत और संचालन लागत /टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडी पंक्तिस्पन = 5 छत ग्रीनहाउस/टीडी टीडी नियंत्रण के उच्चतम स्तर /टीडी टीडी पंक्तिस्पन = 2 गर्मी, शीतलन, वेंटिलेशन और पूरक प्रकाश व्यवस्था के लिए सक्रिय प्रणालियों पर निर्भर करता है /टीडी टीडी पंक्तिस्पन = 5 बहुत अधिक अप-फ्रंट/निर्माण लागत (लगभग 300—500 $/एमएसयूपी 2/एसयूपी) /टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडी उच्च उत्पादकता /टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडी पंक्तिस्पन = 3 मेजबान भवन के साथ एकीकृत होने पर ऊर्जावान और पर्यावरण सहयोग के लिए संभावित /टीडी टीडी उच्च ऊर्जा खपत और संचालन लागत /टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडी वाणिज्यिक कार्यालय भवनों के स्तर पर कोड अनुपालन की आवश्यकता है /टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडी छत के लिए आपूर्ति का परिवहन एक बुनियादी चुनौती है /टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडी रोस्पान = 4 इंडोर बढ़ते अंतरिक्ष/टीडी टीडी औद्योगिक संभव इमारतों के अनुकूली पुन: उपयोग /टीडी टीडी हीटिंग, शीतलन और वेंटिलेशन के लिए पूरी तरह से विद्युत प्रकाश और सक्रिय नियंत्रण प्रणालियों पर निर्भर करता है /टीडी टीडी यदि मौजूदा भवन का उपयोग किया जा सकता है तो अप-फ्रंट/निर्माण लागत कम हो सकती है /टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडी पदचिह्न की प्रति इकाई उच्च उत्पादकता हालांकि खड़ी बढ़ती प्रणालियों /टीडी टीडी पंक्तिस्पन = 3 उच्च ऊर्जा खपत और संचालन लागत /टीडी टीडी पंक्तिस्पन = 3 लागत बढ़ती प्रणाली पर भी निर्भर करता है, कई स्तरों stacking /टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडी संभव इन्सुलेशन के उच्च स्तर /टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडी सर्दियों के महीनों के दौरान कम गर्मी का नुकसान /टीडी /tr /टीबीओडी /तालिका

supa/sup प्रॉक्च के आधार पर (2017)

चित्र 21.11 इमारत और एक्वापोनिक सिस्टम प्रदर्शन सहित एक एकीकृत एलसीए प्रक्रिया का उदाहरण। (सान्य-मेंगुअल एट अल के आधार पर 2015)।

21.5.1 सन्निहित प्रभाव: अवशोषित ऊर्जा और अवशोषित कार्बन

** संरचना सामग्री और निर्माण** सन्निहित ऊर्जा निकालने, परिष्कृत करने, प्रक्रिया, परिवहन, उत्पादन, और एक सामग्री या उत्पाद को इकट्ठा करने के लिए इस्तेमाल ऊर्जा की राशि की गणना है। सन्निहित कार्बन एक ही सामग्री या उत्पाद का उत्पादन करने के लिए उत्सर्जित COSUB2/उप की मात्रा है। पारंपरिक ओपन-फील्ड कृषि अभियानों की तुलना में, एक नियंत्रित पर्यावरण बढ़ती प्रणाली का सन्निहित प्रभाव निर्माण चरण में सामग्री निष्कर्षण और निर्माण में वृद्धि के कारण अधिक होता है (Ceron-Palma et al. 2012)। उदाहरण के लिए, आईसीटीए-आईसीपी छत ग्रीनहाउस में, लिफाफे की संरचना निर्माण में प्रयुक्त पॉली कार्बोनेट की मात्रा के कारण मिट्टी आधारित बहु-सुरंग ग्रीनहाउस संरचना की तुलना में 75% अधिक ग्लोबल वार्मिंग संभावित (जीडब्ल्यूपी) उत्पन्न करती है (सान्य-मेन्गुअल एट अल। 2015)। इसी तरह, बोस्टन में स्थित एक भवन एकीकृत ग्रीनहाउस सिमुलेशन के परिणामस्वरूप संरचनात्मक स्टील (गोल्डस्टीन 2017) के निर्माण के लिए लौह अयस्क की निकासी के कारण निर्माण चरण में पर्यावरणीय प्रभाव में वृद्धि हुई। नियंत्रित पर्यावरण लिफाफे से जुड़े सन्निहित प्रभावों को स्मार्ट सामग्री के उपयोग के माध्यम से कम किया जा सकता है (यह देखते हुए कि संरचनात्मक सदस्यों को अधिक आकार देने से बचने के लिए बिल्डिंग कोड समायोजन किए जाते हैं) लेकिन फिर भी पारंपरिक कृषि के उन लोगों को पार करेंगे। एक निर्मित लिफाफे में बढ़ते भोजन हमेशा एक खुले मैदान में सब्जियों को रोपण की तुलना में शुरुआत में अधिक संसाधन-गहन होगा, हालांकि नाटकीय रूप से भोजन की मात्रा में वृद्धि होगी जो एक ही समय सीमा में प्रति क्षेत्र पदचिह्न का उत्पादन किया जा सकता है।

संरचना से संबंधित पर्यावरणीय प्रभावों से बचने के लिए, कुछ एक्वापोनिक ऑपरेशन एक नए लिफाफे के निर्माण के बजाय मौजूदा इमारतों का उपयोग करते हैं। सेंट पॉल, मिनेसोटा, संयुक्त राज्य अमेरिका में शहरी ऑर्गेनिक्स ने दो शराब की भठ्ठी इमारतों को उनके इनडोर बढ़ती जगहों के रूप में नवीनीकृत किया। अनुकूली पुन: उपयोग के एक अन्य उदाहरण में, शिकागो, इलिनोइस, संयुक्त राज्य अमेरिका में संयंत्र पहले एक मांस-पैकेजिंग सुविधा के रूप में पीयर फूड्स द्वारा इस्तेमाल किया 1925 कारखाने की इमारत में अपने खाद्य इनक्यूबेटर और शहरी खेत सामूहिक संचालित (चित्र 21.12)। प्रयोगात्मक एक्वापोनिक सुविधा में तापमान में उतार-चढ़ाव को नियंत्रित करने के लिए मौजूदा इन्सुलेशन और प्रशीतन उपकरण को पुन: प्रस्तुत किया गया था।

** एक्वापोनिक उपकरण और उपरणनीति** इमारतों में एकीकृत होने पर, एक्वापोनिक टैंकों के लिए भौतिक पसंद एक महत्वपूर्ण डिजाइन विचार बन जाती है, क्योंकि यह इमारत में असेंबली और परिवहन को सीमित कर सकती है। उदाहरण के लिए, प्लास्टिक वेल्डिंग का उपयोग करके पॉलीथीन भागों को साइट पर इकट्ठा किया जा सकता है, लेकिन यह शीसे रेशा भागों (अल्सानियस एट अल 2017) के साथ संभव नहीं है। इसके अलावा, एक्वापोनिक सिस्टम उपकरण का निर्माण समग्र पर्यावरणीय प्रभाव के लिए एक महत्वपूर्ण योगदानकर्ता हो सकता है - उदाहरण के लिए, आईसीटीएसीपी छत ग्रीनहाउस में 100 एमएसयूपी 3/एसयूपी वॉटर टैंक के लिए उपयोग किया जाने वाला ग्लास फाइबर-प्रबलित पॉलिएस्टर 10 से 25% पर्यावरणीय प्रभाव के लिए जिम्मेदार है। मंच (चित्र 21.13)। एक एक्वापोनिक सिस्टम में पौधों के लिए सब्सट्रेट की पसंद मेजबान भवन की संरचना के लिए वजन रैमिफिकेशन है, लेकिन पर्यावरणीय प्रभाव में भी योगदान देता है। हाल ही में रहने वाले दीवारों, खनिज ऊन, और नारियल फाइबर के साथ एकीकृत aquaponics पर किए गए एक अध्ययन में तुलनात्मक रूप से प्रदर्शन किया, एक खाद जा रहा है और अन्य जा रहा है एकल उपयोग के बावजूद (Khandaker और Kotzen 2018)।

अंजीर 21.12 संयंत्र (शिकागो, इलिनोइस, संयुक्त राज्य अमेरिका)

** संरचना और उपकरण रखरखाव** एक्वापोनिक उपकरण और लिफाफा घटकों के लिए प्रारंभिक सामग्री चयन एक्वापोनिक खेतों की लंबी अवधि के रखरखाव को निर्धारित करता है। ग्लास या कठोर प्लास्टिक जैसे अधिक टिकाऊ सामग्रियों के निर्माण के लिए प्लास्टिक की फिल्मों की तुलना में पर्यावरण संसाधनों का अधिक प्रारंभिक निवेश की आवश्यकता होती है; हालांकि, फिल्मों को अधिक बार प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है - उदाहरण के लिए, ग्लास को 30+ वर्षों तक कार्यात्मक रहने की उम्मीद है, जबकि अधिक परंपरागत लेपित पॉलीथीन फिल्म बहुत अपारदर्शी बनने से पहले 3-5 साल पहले ही रह सकती है (प्रॉक्श 2017)। एक एक्वापोनिक सिस्टम लिफाफे के इच्छित जीवनकाल के आधार पर, यह एक छोटी उम्र के साथ एक सामग्री का चयन करने के लिए और अधिक फायदेमंद हो सकता है, और कम विनिर्माण प्रभाव। एक्वापोनिक सौर ग्रीनहाउस में उपयोग की जाने वाली ईटीएफई फिल्म दीर्घायु और स्थिरता के बीच एक आशाजनक समझौता है, हालांकि आगे के शोध की आवश्यकता है। मानक एक्वापोनिक उपकरण में पानी के टैंक और पाइपिंग होते हैं। एक्वापोनिक सिस्टम के लिए पाइपिंग अक्सर पीवीसी से निर्मित होती है, जो इसकी विनिर्माण प्रक्रिया में महत्वपूर्ण पर्यावरणीय प्रभाव पैदा करती है लेकिन 75 वर्षों तक प्रतिस्थापन की आवश्यकता नहीं होती है। कुछ एक्वापोनिक आपूर्तिकर्ता एक कार्बनिक विकल्प के रूप में बांस की पेशकश करते हैं।

अंजीर 21.13 Harquitectes, आईसीटीए-आईसीपी इमारत (बेलटेरा, स्पेन) द्वारा छत ग्रीनहाउस के साथ बिल्डिंग अनुभाग

21.5.2 परिचालन प्रभाव

ऊर्जा 2017 में, संयुक्त राज्य अमेरिका के भीतर कुल ऊर्जा खपत का 39% भवन क्षेत्र (ईआईए) से मेल खाता था। कृषि क्षेत्र में लगभग 1.74% कुल अमेरिकी प्राथमिक ऊर्जा खपत के लिए जिम्मेदार है 2014, उर्वरक और कीटनाशकों के रूप में अप्रत्यक्ष व्यय पर भारी निर्भर (Hitaj और Suttles 2016)। ऊर्जा दक्षता निर्मित पर्यावरण और कृषि दोनों के भीतर अनुसंधान का एक अच्छी तरह से स्थापित क्षेत्र है, जो अक्सर समग्र एलसीए (मोहरेब एट अल। 2017) में एक उत्पाद, निर्माण या खेत के परिचालन प्रभावों को परिभाषित करता है। इमारत और कृषि ऊर्जा के उपयोग को एकीकृत करना दोनों के प्रदर्शन को अनुकूलित कर सकता है (Sanjuandelmás एट अल 2018)।

** हीटिंग** बढ़ती रिक्त स्थान हीटिंग के लिए ऊर्जा आवश्यकताओं को उत्तरी जलवायु में विशेष रुचि के हैं, जहां एक स्वाभाविक रूप से कम बढ़ती मौसम का विस्तार भवन एकीकृत एक्वापोनिक खेतों बाजार में एक प्रतिस्पर्धी बढ़त देता है (बेनिस और फेराओ 2018)। हालांकि, ठंडे मौसम में, सक्रिय हीटिंग सिस्टम द्वारा ऊर्जा खपत समग्र पर्यावरणीय प्रभाव के लिए एक महत्वपूर्ण योगदानकर्ता है - बोस्टन, मैसाचुसेट्स में वातानुकूलित बढ़ती जगहों के आकलन में, हीटिंग लागत ने शहरी खाद्य श्रृंखला (बेनिस एट अल। 2017b; गोल्डस्टीन 2017)। यह भूमध्य जलवायु में सच नहीं है, जहां जलवायु परिस्थितियों कृषि के लिए अनुकूल हैं और जहां लगभग साल भर और पारंपरिक ग्रीनहाउस संरचनाएं निष्क्रिय सौर ताप (नडाल एट अल। 2017; रोथवेल एट अल।

ठंडे और गर्म मौसम दोनों में, मौजूदा छतों पर नियंत्रित वातावरण बढ़ते प्रणालियों को एकीकृत करने से मेजबान भवन को इन्सुलेशन प्रदान किया जा सकता है - मॉन्ट्रियल का एक खेत, क्यूबेक मौजूदा मेजबान संरचना से ग्रीनहाउस हीटिंग आवश्यकताओं में से 50% पर कब्जा करने की रिपोर्ट करता है, जिससे हीटिंग लोड कम हो जाता है (गोल्डस्टीन 2017)। प्रकाश व्यवस्था भी इस तरह के संयंत्र कारखानों या शिपिंग कंटेनर (बेनिस एट अल. 2017b) के रूप में आंतरिक ऊर्ध्वाधर बढ़ते अनुप्रयोगों में हीटिंग मांग को संतुष्ट करने के लिए आंशिक रूप से जिम्मेदार हो सकता है।

अवशिष्ट गर्मी कैप्चर एक और आशाजनक डिजाइन रणनीति है जो मेजबान संरचना और बढ़ती प्रणाली दोनों के प्रदर्शन को अनुकूलित कर सकती है। Bellaterra में आईसीटीए-आईसीपी में प्रयोगात्मक छत ग्रीनहाउस के बाद अधिभोग अध्ययन, स्पेन से संकेत मिलता है कि ग्रीनहाउस के साथ इमारत के एकीकरण 113.8 किलो/एमएसयूपी2/एसयूपी/वर्ष के बराबर कार्बन बचत वितरित एक पारंपरिक फ्रीस्टैंडिंग ग्रीन हाउस तेल के साथ गरम की तुलना में (नडाल एट अल। 2017)। सक्रिय हीटिंग, वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग (एचवीएसी) प्रणालियों के हस्तक्षेप के बिना, मेजबान प्रयोगशाला/कार्यालय भवन के थर्मल द्रव्यमान ने ठंडे महीनों के दौरान ग्रीनहाउस तापमान 4.1C तक बढ़ाया, जिससे टमाटर की फसल वर्षभर की खेती हो सकती है।

** कूलिंग** भूमध्यसागरीय और उष्णकटिबंधीय जलवायु में, कृत्रिम शीतलन अक्सर वर्षभर उत्पादन विकसित करने की आवश्यकता होती है। एक छत ग्रीनहाउस सिमुलेशन में, शीतलन भार सिंगापुर में कुल कृषि ऊर्जा मांगों के 55% और पेरिस के अधिक समशीतोष्ण जलवायु में, 30% (बेनिस एट अल। 2017b) का प्रतिनिधित्व किया। शीतलक ऊर्जा की मांग शुष्क जलवायु में विशेष रूप से अधिक होती है, जो विनाशकारी उत्पादन (ग्रामन्स एट अल 2018; इशी एट अल 2016) के लिए पारंपरिक परिवहन लागत को काटने से सबसे अधिक लाभ उठा सकती है। वाष्पीकरण शीतलन, कोहरे शीतलन, और छायांकन एक्वापोनिक खेतों में तापमान कम करने और उपज के मामले में कृषि प्रदर्शन में सुधार के लिए कुछ रणनीतियां हैं।

बिल्डिंग-एकीकृत एक्वापोनिक सिस्टम को ठंडा करने के साथ-साथ हीटिंग लोड को कम करने के लिए मछली के टैंकों में थर्मल द्रव्यमान को संचय करने का लाभ होता है। ऐसे मामलों में जहां निष्क्रिय शीतलन का यह तरीका शीतलन मांग को पूरा नहीं करता है, वाष्पीकरण शीतलन का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। सतत हार्वेस्टर ग्रीनहाउस एक प्रशंसक और पैड शीतलन प्रणाली, वाष्पीकरण शीतलन प्रौद्योगिकी का एक सबसेट का उपयोग करके ह्यूस्टन, टेक्सास, यूएसए क्षेत्र के लिए सलाद का उत्पादन करता है। लिफाफे के बाहर से गर्म हवा पहले बढ़ती जगह में प्रवेश करने से पहले गीले सेलूलोज़ माध्यम से गुजरती है। नतीजतन, आंतरिक हवा कूलर और अधिक आर्द्र है। शुष्क मौसम में वाष्पीकरण शीतलन सबसे प्रभावी है लेकिन उच्च पानी के उपयोग की आवश्यकता है, जो दुनिया के शुष्क क्षेत्रों में खेतों के लिए एक सीमा हो सकती है।

कोहरे शीतलन एक वैकल्पिक रणनीति है। एक कोहरे कूल्ड ग्रीनहाउस में, पौधों को समय-समय पर ओवरहेड स्प्रिंकलर/मिस्टर से पानी के साथ मिलाया जाता है जब तक कि अंतरिक्ष खेती के लिए वांछित तापमान तक नहीं पहुंच जाता है। कोहरे शीतलन वाष्पीकरण शीतलन की तुलना में कम पानी का उपयोग करता है लेकिन बढ़ती जगह की सापेक्ष आर्द्रता बढ़ जाती है। यदि सही वेंटिलेशन रणनीति के साथ जोड़ा जाता है, तो कोहरे शीतलन एक पानी की बचत तकनीक हो सकती है जो विशेष रूप से शुष्क क्षेत्रों (इशी एट अल। 2016) के लिए उपयुक्त है। इसके अतिरिक्त, कोहरे शीतलन पौधों में evapotransiving की दर कम हो जाती है, जो एक्वापोनिक सिस्टम (Goddek 2017) में पौधों के चयापचय को अनुकूलित करने के लिए महत्वपूर्ण है। सुपीरियर ताजा खेतों का प्रमुख ग्रीनहाउस गर्म मौसम के दौरान खेती के तापमान को बनाए रखने के लिए एक कम्प्यूटरीकृत कोहरे शीतलन प्रणाली का उपयोग करता है।

छायांकन उपकरण ग्रीनहाउस तापमान को कम करने में भी योगदान दे सकते हैं। परंपरागत रूप से, ग्रीनहाउस की मौसमी नींबू whitewashing का उपयोग सबसे गर्म महीनों के दौरान सौर विकिरण के स्तर को कम करने के लिए किया गया था (Controled पर्यावरण ture 1973)। हालांकि, छायांकन को अन्य भवन कार्यों के साथ एकीकृत किया जा सकता है। एक आशाजनक छायांकन रणनीति अर्ध-पारदर्शी फोटोवोल्टिक मॉड्यूल का उपयोग कर रही है ताकि अंतरिक्ष को शांत किया जा सके और ऊर्जा का उत्पादन किया जा सके (हसनिएन और मिंग 2017)। एक्वापोनिक सौर ग्रीनहाउस छायांकन कार्यक्षमता के साथ अपनी फोटोवोल्टिक सरणी को जोड़ती है; यह एल्यूमीनियम पैनलों को छायांकन उपकरणों के रूप में उपयोग करता है जो घुड़सवार फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की मदद से सौर कलेक्टरों के रूप में काम करते हैं। एकीकृत फोटोवोल्टिक प्रणाली तब विद्युत ऊर्जा में अतिरिक्त सौर विकिरण को बदल देती है।

** प्रकाश** इनडोर बढ़ती जगहों पर ग्रीनहाउस का मुख्य लाभ प्रकाश संश्लेषण की सुविधा के लिए दिन के उजाले को भुनाने की उनकी क्षमता है। हालांकि, चरम जलवायु में खेतों में पाया जा सकता है कि पारदर्शी लिफाफे के लिए संतोषजनक हीटिंग या ठंडा भार आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं है; इस मामले में, किसान एक पृथक लिफाफे (ग्रामन्स एट अल। 2018) के साथ इनडोर बढ़ती जगहों में फसल की खेती करना चुन सकते हैं। इनडोर बढ़ती जगहों में काम करने वाले एक्वापोनिक खेतों फसलों का उत्पादन करने के लिए कुशल विद्युत प्रकाश व्यवस्था पर भरोसा करते हैं।

समकालीन कृषि प्रकाश में कई प्रगति जापानी संयंत्र कारखानों में उत्पन्न हुई, जो इंजीनियर प्रकाश तरंग दैर्ध्य (कोज़ई एट अल। 2015) के साथ सूरज की रोशनी की जगह घने हाइड्रोपोनिक प्रणालियों में पौधों की पैदावार को अनुकूलित करने के लिए उपयोग की जाती थीं। वर्तमान में, विद्युत बागवानी प्रकाश व्यवस्था के लिए एलईडी प्रकाश व्यवस्था सबसे लोकप्रिय विकल्प है। वे उच्च तीव्रता वाले निर्वहन लैंप की तुलना में 80% अधिक कुशल हैं और उनके फ्लोरोसेंट समकक्षों (प्रोक्स्क 2017) की तुलना में 30% अधिक कुशल हैं। ऊर्जा दक्षता और फसल उपज (झांग एट अल 2017) को अनुकूलित करने के लिए एलईडी प्रकाश की जांच जारी है। सुपीरियर फ्रेश, विस्कॉन्सिन, संयुक्त राज्य अमेरिका जैसे लार्वा ग्रीनहाउस उत्तरी अक्षांशों में अपनी फसल की प्रकाश संश्लेषण अवधि बढ़ाने के लिए कम्प्यूटरीकृत, पूरक प्रकाश व्यवस्था पर भरोसा करते हैं।

** ऊर्जा जनरेशन** सभी सीईए के समान कारकों से बाधित, एक एक्वापोनिक खेत का ऊर्जा प्रबंधन बाहरी जलवायु, फसल चयन, उत्पादन प्रणाली और संरचना डिजाइन (Graamans et al. 2018) पर निर्भर करता है। एक्वापोनिक्स के माध्यम से बढ़ते उत्पादन स्वाभाविक रूप से टिकाऊ नहीं है यदि ठीक से प्रबंधित नहीं किया जाता है - उपरोक्त सभी कारक बेहतर या बदतर (ब्यूहलर और जुंग 2016) के लिए ऊर्जा दक्षता को प्रभावित कर सकते हैं। कई मामलों में, सीईए परंपरागत ओपन-फील्ड कृषि की तुलना में अधिक ऊर्जा-गहन है; हालांकि, उच्च ऊर्जा व्यय को उचित ठहराया जा सकता है यदि जिस तरह से हम नवीकरणीय स्रोतों और हीटिंग, शीतलन और प्रकाश व्यवस्था के लिए कुशल रणनीतियों की ओर ऊर्जा को बदलते हैं, खेत के डिजाइन में शामिल किया जाता है।

फोटोवोल्टिक (पीवी) बिजली उत्पादन नियंत्रित पर्यावरण एक्वापोनिक्स के लिए परिचालन प्रभावों को दूर करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है, जिससे पर्यावरणीय तनाव कम हो जाता है। ऑस्ट्रेलिया में एक उच्च तकनीक ग्रीनहाउस के उदाहरण में, पीवी सरणी से ऊर्जा का उपयोग करने से पारंपरिक ग्रिड परिदृश्य (रोथवेल एट अल 2016) की तुलना में जीवन चक्र ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में 50% की कमी हुई। अक्षय ऊर्जा उत्पादन को एक्वापोनिक खेतों, अंतरिक्ष अनुमति के साथ जोड़ा जा सकता है - उदाहरण के लिए, उत्तरी कैरोलिना के ग्रामीण खेत पर लकी क्लेज़ ताजा एक्वापोनिक ग्रीनहाउस पवन टर्बाइन और फोटोवोल्टिक पैनलों द्वारा उत्पन्न ऊर्जा पर चलता है जो मालिक के भूमि पार्सल पर कहीं और स्थित हैं।

** पानी** जल उपयोग दक्षता को अक्सर सीईए और हाइड्रोपोनिक सिस्टम (डिस्पोमियर 2013; स्पेच एट अल 2014) के प्रमुख लाभ के रूप में उद्धृत किया गया है। एक्वापोनिक सिस्टम पानी की दक्षता बढ़ाने के लिए भी बेहतर अनुकूल हैं - जहां पारंपरिक जलीय कृषि प्रणाली में उत्पादित 1 किलो मछली को 2500 और 375,000 एल के बीच की आवश्यकता होती है, एक्वापोनिक सिस्टम में उठाए गए मछली की समान मात्रा में 100 एल (गॉडडेक एट अल। 2015) की आवश्यकता होती है। एक हाइड्रोपोनिक या एक्वापोनिक खेत के संचालन के वाटरशेड प्रभावों को ऑफसेट करने के लिए वर्षा जल कब्जा और ग्रेवाटर पुन: उपयोग को दो रणनीतियों के रूप में प्रस्तावित किया गया है। मौजूदा आईसीटीए-आईसीपी ग्रीनहाउस में, कुल हाइड्रोपोनिक सिस्टम में टमाटर के उत्पादन के लिए 80 -90% पानी की जरूरत ऑपरेशन के एक वर्ष के भीतर वर्षा जल कब्जा द्वारा कवर किया गया था (संजुआन-डेल्मास एट अल। 2018)। हालांकि, फसल की मांग को पूरा करने के लिए वर्षा जल पर कब्जा करने की क्षमता जलवायु संदर्भ पर निर्भर करती है। दुनिया भर के आठ शहरों में मौजूदा खुदरा पार्कों पर छत ग्रीनहाउस उत्पादन की व्यवहार्यता का मूल्यांकन करने वाले एक अध्ययन में, सात वर्षा जल कब्जा के माध्यम से फसल आत्मनिर्भरता से मुलाकात की - केवल बर्लिन ने नहीं किया (सान्य-मेंगुअल एट अल। 2018)।

दक्षता (बेंक और टॉमकिन्स 2017) में सुधार के लिए कुछ मौजूदा सीईए सुविधाएं पहले से ही ग्रेवॉटर का पुन: उपयोग करती हैं। हालांकि, एक शहरी संदर्भ में greywater पुन: उपयोग वर्तमान में नियामक समर्थन की कमी के कारण सीमित है और कृषि में greywater का उपयोग करने के स्वास्थ्य जोखिमों पर वर्तमान में कमी अनुसंधान। ग्रेवाटर पुन: उपयोग के एक पायलट, मॉन्ट्रियल में Maison उत्पादक उद्यान और नौ आवासीय इकाइयों का हिस्सा है कि खाद्य उत्पादन के लिए एक सांप्रदायिक ग्रीनहाउस सिंचाई के लिए अपने वर्षा जल संग्रह के पूरक के लिए घरेलू उपयोग से greywater एकत्र करता है (Thomaier एट अल। 2015)। ग्रेवॉटर के उपचार पर नीति में और प्रगति के साथ, बिल्डिंग-एकीकृत एक्वापोनिक्स नगरपालिका स्रोतों पर भरोसा करने के बजाय मौजूदा जल चक्र में टैप कर सकते हैं।

एक वास्तुशिल्प दृष्टिकोण से, एक एक्वापोनिक प्रणाली में जल वितरण एक संरचनात्मक चुनौती पेश करने की संभावना है। एक्वापोनिक मछली टैंक हाइड्रोपोनिक बढ़ने वाले बेड से अधिक वजन करते हैं और यह सीमित कर सकते हैं कि एक्वापोनिक खेत को फिर से तैयार करने के लिए किस प्रकार की संरचनाएं संभव हैं। बढ़ते माध्यम को भी विचार करने की आवश्यकता होती है - गहरे जल संस्कृति (डीडब्ल्यूसी) प्रणालियों को पानी की एक बड़ी और भारी मात्रा की आवश्यकता होती है, जबकि पोषक तत्व फिल्म तकनीक (एनएफटी) सिस्टम हल्के होते हैं लेकिन निर्माण के लिए महंगे होते हैं (गोडडेक एट अल। 2015)।

पोषक ता पारंपरिक ओपन-फील्ड खेती की तुलना में, सीईए उर्वरकों और कीटनाशकों की आवश्यकता को कम कर देता है, क्योंकि किसान फसल को कठोर बाहरी परिस्थितियों (बेंक और टॉमकिन्स 2017) से शारीरिक रूप से अलग कर सकता है। हालांकि, एक एक्वापोनिक प्रणाली की घनत्व के कारण, पौधे या मछली की बीमारियां तेजी से फैल सकती हैं यदि कोई रोगजनक अंतरिक्ष में घुसपैठ करता है। निवारक विकल्प जैसे शिकारी कीड़े या तंग पर्यावरणीय नियंत्रण उपायों जैसे कि “बफर” एंट्रीवे इस जोखिम को रोक सकते हैं (Goddek et al. 2015)।

विभिन्न मछली और फसल पोषक तत्वों की जरूरतों का एकीकरण एक्वापोनिक सिस्टम (अल्सनियस एट अल। 2017) में एक चुनौती है। आम तौर पर, पौधों को मछली की तुलना में अधिक नाइट्रोजन सांद्रता की आवश्यकता होती है और सावधानीपूर्वक फसल और मछली चयन पैदावार को अनुकूलित करने के लिए पोषक तत्वों की आवश्यकताओं से मेल खा सकता है, लेकिन अभी भी हासिल करना मुश्किल है। वांछित पोषक तत्व सांद्रता प्राप्त करने के लिए हाइड्रोपोनिक से जलीय कृषि जल चक्र को अलग करने के लिए डीकॉप्टेड सिस्टम (डीआरएपीएस) का प्रस्ताव किया गया है, लेकिन अभी तक वाणिज्यिक खेतों (सुहल एट अल 2016) में आमतौर पर लागू नहीं किया गया है। सेंट पॉल, मिनेसोटा, संयुक्त राज्य अमेरिका में स्थित शहरी ऑर्गेनिक्स ने फसल और मछली की पैदावार दोनों को अनुकूलित करने और मछली के टैंकों के भीतर पोषक तत्वों के असंतुलन के मामले में फसल के नुकसान से बचने के लिए अपने दूसरे खेत के लिए एक DRAPS प्रणाली विकसित करने का फैसला किया। बर्लिन, जर्मनी और विस्कॉन्सिन, संयुक्त राज्य अमेरिका में सुपीरियर ताजा खेतों में ईसीएफ फार्म भी मछली और पौधों के विकास को अनुकूलित करने के लिए decoupled प्रणाली संचालित।

वैकल्पिक रूप से, एक्वापोनिक पोषक चक्रों को एक एनारोबिक रिएक्टर की शुरूआत के माध्यम से अनुकूलित किया जा सकता है ताकि ठोस मछली कचरे को पौधे-पचने योग्य फॉस्फोरस (गोडडेक एट अल। 2016) में बदल दिया जा सके। वर्तमान में, शिकागो में संयंत्र, संयुक्त राज्य अमेरिका एक एनारोबिक डाइजेस्टर संचालित करने की योजना बना रहा है जो फसल के विकास के लिए पोषक तत्वों को अनुकूलित करने में एक भूमिका निभा सकता है। डीआरएपीएस और एनारोबिक पाचन के लिए यांत्रिक प्रणाली की आवश्यकताएं प्रदर्शन के साथ-साथ एक एक्वापोनिक खेत के स्थानिक लेआउट को प्रभावित करेगी।

21.5.3 जीवन के अंत में प्रभाव

** सामग्री अपशिष्ट प्रबंधन** खुले मैदान की खेती पर सीईए का एक सैद्धांतिक लाभ लीचिंग को रोकने, सामग्री अपशिष्ट अपवाह को नियंत्रित करने की क्षमता है (Despommier 2013; गोल्ड और Caplow 2012)। एक तंग लिफाफा कुशल सामग्री अपशिष्ट प्रबंधन में एक भूमिका निभा सकता है। इमारत के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए जैविक अपशिष्ट पदार्थ रीसाइक्लिंग का एक मार्ग बायोचार इन्सुलेट के उत्पादन के लिए संयंत्र के डंठल का उपयोग है, हालांकि यह शोध शुरुआती चरणों में है (लोराच-मसाना एट अल। 2017)। इसके अतिरिक्त, अपशिष्ट प्रबंधन घटकों जैसे निस्पंदन बेड, एनारोबिक डाइजेस्टर या गर्मी वसूली वेंटिलेटर को प्रारंभिक चरण में बाड़े के डिजाइन में शामिल करने पर विचार करने से खेत के लिए ऊर्जा, पोषक तत्व और पानी के लूप बंद हो सकते हैं।

** वितरण श्रृंखला** उत्पादन के प्रभाव का आकलन करने वाले विभिन्न खेत एलसीएएस में पैकेजिंग एक हॉटस्पॉट रही है। यह बोलोग्ना, इटली में टमाटर के लिए कुल प्रभाव के रूप में ज्यादा के रूप में 45% के लिए जिम्मेदार है, और स्टॉकहोम, स्वीडन में इनडोर हाइड्रोपोनिक सिस्टम के पर्यावरणीय प्रभावों के लिए सबसे बड़ा योगदान है (मोलिन और मार्टिन 2018b; Orsini एट अल। 2017; रोथवेल एट अल। उपभोक्ताओं के करीब एक्वापोनिक खेतों को बैठने से शहरी कृषि के अन्य रूपों के साथ पैकेजिंग, भंडारण और परिवहन की आवश्यकता कम हो सकती है, अगर स्थानीय खुदरा विक्रेता और वितरक किसानों (स्पेच एट अल। 2014) के साथ सहयोग करते हैं। दुर्भाग्य से, उपभोक्ता स्वीकृति के कारण, अधिकांश बड़े पैमाने पर खुदरा विक्रेताओं को वर्तमान में पारंपरिक ब्रांडों के साथ बेचे जाने वाले एक्वापोनिक उत्पादन के लिए मानक प्लास्टिक पैकेजिंग की आवश्यकता होती है - इसलिए, नियंत्रित पर्यावरण एक्वापोनिक्स के लिए उपभोक्ता बाजार के करीब एक साइट का चयन करना महत्वपूर्ण परिवर्तनों की गारंटी नहीं देता है खेत के समग्र प्रदर्शन में।

कम परिवहन, या भोजन मील की दूरी पर, अक्सर शहरी कृषि का एक प्रमुख लाभ के रूप में साहित्य में उद्धृत किया जाता है (बेंक और टॉमकिन्स 2017; Despommier 2013; Sanjuan-Delmás एट अल। 2018)। हालांकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि छोटे परिवहन श्रृंखलाओं के सापेक्ष योगदान केस-दर-मामले आधार पर भिन्न होता है। सिंगापुर में, जहां लगभग सभी खाद्य पड़ोसी देशों से आयात किया जाना है, परिवहन श्रृंखला काटने आर्थिक रूप से और पर्यावरणीय प्रभाव (Astee और Kishnani 2010) के मामले में समझ में आता है। स्पेन के लिए भी यही नहीं कहा जा सकता है, जहां खेत से शहर तक टमाटर की पारंपरिक आपूर्ति श्रृंखला पहले से ही कम है (Sanjuandelmás एट अल। 2018)। सबसे लंबे समय तक आपूर्ति श्रृंखला वाले शहर स्थानीय खाद्य उत्पादन से लाभ उठा सकते हैं, लेकिन परिवहन काटने के लाभों को परिचालन और सन्निहित प्रभावों के खिलाफ तौला जाना चाहिए। बोस्टन के मामले में, शहर के अंदर ग्रीनहाउस को हीटिंग और संचालन के प्रभाव से कम परिवहन के लाभों को पूरी तरह से अस्वीकार कर दिया गया था (गोल्डस्टीन 2017)। लंबी परंपरागत खाद्य आपूर्ति श्रृंखलाओं के बावजूद, स्टॉकहोम (मोलिन और मार्टिन 2018 ए) में सीईए प्रदर्शन की बड़ी तस्वीर में परिवहन प्रभाव समान रूप से महत्वहीन थे।

** शहरों में खपत और आहार** एक्वापोनिक खेतों शहरी आहार को बदल सकते हैं, जो खाद्य खपत (बेनिस और फेराओ 2017) के पर्यावरणीय प्रभाव में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। पारंपरिक श्रृंखला के माध्यम से मांस की खपत वर्तमान पर्यावरण पदचिह्न का सबसे बड़ा हिस्सा पैदा करती है और प्रोटीन विकल्पों की मांग शहरी कृषि (गोल्डस्टीन 2017) के व्यापक कार्यान्वयन की तुलना में बड़ा प्रभाव पड़ता है। चूंकि एक्वापोनिक्स मछली और सब्जियों का उत्पादन करता है, इसलिए बड़े पैमाने पर प्रोटीन आहार बदलने की इस क्षमता को पर्यावरण प्रदर्शन के बड़े आकलन में अनदेखा नहीं किया जाना चाहिए।