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5.3 Principi generali
Anche se la definizione di acquaponica non è stata completamente risolta, esistono alcuni principi generali associati all’ampia gamma di metodi e tecnologie acquaponiche. L’utilizzo dei nutrienti aggiunti al sistema acquaponico nel modo più ottimale ed efficiente possibile per produrre i due prodotti principali dell’impresa (ossia biomassa ittica e vegetale) è un primo principio importante e condiviso associato alla tecnologia (Rakocy e Hargreaves 1993; Delaide et al. 2016; Knaus e Palm 2017).
· Aquaponics Food Production Systems5.2 A Definizione di acquaponica
L’acquaponica si inserisce nella definizione più ampia di sistemi agro-acquacoltura integrati (IAAS). Tuttavia, l’IAAS applica molte diverse tecnologie per la produzione di animali acquatici e vegetali in molti contesti, mentre l’acquaponica è molto più strettamente associata all’integrazione delle tecnologie di coltura ittica basate su serbatoi (ad esempio sistemi di acquacoltura a ricircolo; RAS) con tecnologie di coltura acquatica o idroponica ( Lennard 2017). Le tecnologie RAS applicano metodi standard e conservati per la coltura del pesce in vasche con filtrazione applicata per controllare e modificare la chimica dell’acqua per renderlo adatto ai pesci (ad esempio, rimozione rapida ed efficiente dei rifiuti solidi di pesce, conversione efficace e batteriamediata di rifiuti potenzialmente tossici disciolti ammoniaca a nitrato meno tossico e mantenimento dell’ossigeno mediante aerazione assistita o gas di ossigeno iniettato direttamente) (Timmons et al.
· Aquaponics Food Production Systems5.1 Introduzione
L’acquaponica è una tecnologia che è un sottoinsieme di un approccio agricolo più ampio noto come sistemi agroacquacoltura integrati (IAAS) (Gooley e Gavine 2003). Questa disciplina consiste nell’integrare pratiche di acquacoltura di varie forme e stili (per lo più l’allevamento di pinne) con la produzione agricola vegetale. La logica dei sistemi agro-acquacoltura integrati è quella di sfruttare le risorse condivise tra acquacoltura e produzione vegetale, quali acqua e sostanze nutritive, per sviluppare e realizzare pratiche di produzione primaria economicamente redditizie e più sostenibili dal punto di vista ambientale (Gooley e Gavine 2003).
· Aquaponics Food Production Systems4.5 Disinfezione della soluzione nutritiva a ricircolo
Per ridurre al minimo il rischio di diffusione di agenti patogeni del suolo, è necessaria la disinfezione della soluzione nutritiva circolante (Postma et al. 2008). Il trattamento termico (Runia et al. 1988) è stato il primo metodo utilizzato. Van Os (2009) ha fatto una panoramica dei metodi più importanti e una sintesi è riportata di seguito. Il ricircolo della soluzione nutritiva apre possibilità di risparmiare sull’acqua e sui fertilizzanti (Van Os 1999).
· Aquaponics Food Production Systems4.4 Fisiologia delle piante
4.4.1 Meccanismi di Assorbimento Tra i principali meccanismi coinvolti nella nutrizione delle piante, il più importante è l’assorbimento che, per la maggior parte dei nutrienti, avviene in forma ionica a seguito dell’idrolisi dei sali disciolti nella soluzione nutritiva. Le radici attive sono l’organo principale della pianta coinvolto nell’assorbimento dei nutrienti. Gli anioni e i cationi vengono assorbiti dalla soluzione nutritiva e, una volta all’interno della pianta, provocano l’uscita dei protoni (HSUP+/SUP) o degli idrossili (Ohsup-/SUP) che mantengono l’equilibrio tra le cariche elettriche (Haynes 1990).
· Aquaponics Food Production Systems4.3 Tipi di sistemi idroponici secondo la distribuzione acqua/nutriente
4.3.1 Tecnica a flusso profondo (DFT) La tecnica del flusso profondo (DFT), nota anche come tecnica dell’acqua profonda, è la coltivazione di piante su supporti galleggianti o sospesi (zattere, pannelli, tavole) in contenitori riempiti con soluzione nutritiva di 10-20 cm (Van Os et al. 2008) (Fig. 4.3). In AP questo può essere fino a 30 cm. Esistono diverse forme di applicazione che possono essere distinte principalmente dalla profondità e dal volume della soluzione e dai metodi di ricircolo e ossigenazione.
· Aquaponics Food Production Systems4.2 Sistemi senza suolo
L’intensa ricerca condotta nel campo della coltivazione idroponica ha portato allo sviluppo di una grande varietà di sistemi di coltivazione (Hussain et al. 2014). In termini pratici tutti questi possono essere implementati anche in combinazione con l’acquacoltura; tuttavia, a questo scopo, alcuni sono più adatti di altri (Maucieri et al. 2018). La grande varietà di sistemi che possono essere utilizzati richiede una categorizzazione dei diversi sistemi senza suolo (tabella 4.1).
· Aquaponics Food Production Systems4.1 Introduzione
Nella produzione orticola, la definizione di coltivazione priva di suolo comprende tutti i sistemi che forniscono la produzione vegetale in condizioni prive di suolo in cui la fornitura di acqua e di minerali viene effettuata in soluzioni nutritive con o senza terreno di coltivazione (ad esempio lana di roccia, torba, perlite, pomice, cocco fibra, ecc.) I sistemi di coltura privi di suolo, comunemente noti come sistemi idroponici, possono essere ulteriormente suddivisi in sistemi aperti, dove la soluzione nutritiva in eccesso non viene riciclata, e sistemi chiusi, dove il flusso in eccesso di nutrienti dalle radici viene raccolto e riciclato nel sistema (Fig.
· Aquaponics Food Production Systems3.6 RAS e Acquaponica
I sistemi acquaponici sono un ramo della tecnologia di acquacoltura a ricircolo in cui le colture vegetali sono incluse per diversificare la produzione di un’azienda, per fornire capacità extra di filtrazione dell’acqua, o per una combinazione dei due. Come ramo del RAS, i sistemi aquaponici sono legati agli stessi fenomeni fisici, chimici e biologici che si verificano nel RAS. Pertanto, gli stessi fondamenti dell’ecologia dell’acqua, della meccanica dei fluidi, del trasferimento del gas, della depurazione dell’acqua ecc.
· Aquaponics Food Production Systems3.5 Sfide di scalabilità in RAS
Le RAS sono operazioni ad alta intensità di capitale, che richiedono elevate spese di finanziamento per attrezzature, infrastrutture, sistemi di trattamento degli effluenti e degli effluenti, ingegneria, costruzione e gestione. Una volta costruita l’azienda agricola RAS, è necessario anche il capitale circolante fino al raggiungimento dei raccolti e delle vendite di successo. Anche le spese operative sono considerevoli e comprendono per lo più costi fissi quali affitto, interessi sui prestiti, ammortamenti e costi variabili quali mangimi per pesci, sementi (uova o zampe), manodopera, elettricità, ossigeno tecnico, tamponi di pH, elettricità, vendita/commercializzazione, costi di manutenzione, ecc.
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