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15.2 Il concetto di smarthoods
Per sfruttare appieno il potenziale del nesso cibo-acqua-energia rispetto alle microreti decentralizzate, un approccio completamente integrato si concentra non solo sull’energia (microgrid) e sugli alimenti (acquaponica), ma anche sull’utilizzo del ciclo idrico locale. L’integrazione di vari sistemi idrici (come raccolta delle acque piovane, stoccaggio e trattamento delle acque reflue) all’interno di microreti integrate acquaponiche produce il maggiore potenziale di efficienza, resilienza e circolarità. Il concetto di una microgriglia alimentare-acqua-energia completamente integrata e decentrata sarà da ora in poi definito un Smarthood (quartiere intelligente) ed è illustrato in Fig.
· Aquaponics Food Production Systems15.1 Introduzione
Il passaggio verso un sistema energetico pienamente sostenibile richiederà in parte il passaggio da un sistema centralizzato di generazione e distribuzione a un sistema decentrato, a causa dell’aumento delle tecnologie di generazione decentrata dell’energia che utilizzano la radiazione eolica e solare sul tetto. Inoltre, l’integrazione dei settori del calore e dei trasporti nel sistema elettrico comporterà un aumento molto significativo della domanda di picco. Tali sviluppi richiedono adeguamenti massicci e costosi all’infrastruttura energetica, mentre l’utilizzo degli attivi di produzione esistenti dovrebbe scendere dal 55% al 35% entro il 2035 (Strbac et al.
· Aquaponics Food Production Systems14.5 Conclusioni e considerazioni future
Questo capitolo mirava a fornire una prima relazione sugli agenti patogeni vegetali che si verificano in acquaponica, esaminando i metodi attuali e le possibilità future di controllarli. Ogni strategia ha vantaggi e svantaggi e deve essere accuratamente progettata per adattarsi a ogni caso. Tuttavia, in questo momento, i metodi curativi nei sistemi aquaponici accoppiati sono ancora limitati e devono essere trovate nuove prospettive di controllo. Fortunatamente, si potrebbe considerare la soppressività in termini di sistemi acquaponici, come già osservato in idroponica (ad esempio nei terreni vegetali, nell’acqua e nei filtri lenti).
· Aquaponics Food Production Systems14.4 Il ruolo della materia organica nell'attività di biocontrollo nei sistemi acquaponici
Nella [Sez. 14.2.3](/community/articles/14-2-microrganismi-in-aquaponics #1423 -beneficial-microrganisms-in-aquaponics ፦The-Possibilities) è stata suggerita la soppressione dei sistemi aquaponici. Come detto in precedenza, l’ipotesi principale è legata al ricircolo dell’acqua così come è per i sistemi idroponici. Tuttavia, esiste una seconda ipotesi che è legata alla presenza di materia organica nel sistema. Materia organica che potrebbe guidare un ecosistema microbico più equilibrato, inclusi agenti antagonisti meno adatti ai patogeni vegetali (Rakocy 2012). Nell’acquaponica, la materia organica proviene da approvvigionamento idrico, mangimi non consumati, feci di pesce, substrato vegetale organico, attività microbica, essudati radicali e residui vegetali (Waechter-Kristensen et al.
· Aquaponics Food Production Systems14.3 Proteggere le piante dagli agenti patogeni nell'acquaponica
Al momento i praticanti aquaponici che utilizzano un sistema accoppiato sono relativamente impotenti contro le malattie delle piante quando si verificano, specialmente nel caso di patogeni delle radici. Nessun pesticida né biopesticida è specificamente sviluppato per uso acquaponico (Rakocy 2007; Rakocy 2012; Somerville et al. 2014; Bittsanszky et al. 2015; Sirakov et al. 2016). In breve, i metodi curativi sono ancora carenti. Solo Somerville et al. (2014) elencano i composti inorganici che possono essere utilizzati contro i funghi in acquaponica.
· Aquaponics Food Production Systems14.2 Microrganismi in acquaponica
I microrganismi sono presenti nell’intero sistema acquaponico e svolgono un ruolo chiave nel sistema. Si trovano quindi nel pesce, nella filtrazione (meccanica e biologica) e nelle parti di coltura. Comunemente, la caratterizzazione del microbiota (cioè dei microrganismi di un particolare ambiente) viene effettuata su acqua circolante, perifitone, piante (rizosfera, fillosfera e superficie della frutta), biofiltro, mangime per pesci, budello e feci di pesce. Finora, in acquaponica, la maggior parte della ricerca microbica si è concentrata sui batteri nitrificanti (Schmautz et al.
· Aquaponics Food Production Systems14.1 Introduzione
Oggi, i sistemi acquaponici sono al centro di numerosi sforzi di ricerca volti a comprendere meglio questi sistemi e a rispondere alle nuove sfide della sostenibilità della produzione alimentare (Goddek et al. 2015; Villarroel et al. 2016). Il numero cumulato di pubblicazioni che menzionano «aquaponica» o termini derivati nel titolo è passato da 12 all’inizio del 2008 a 215 nel 2018 (risultati della ricerca nel database Scopus di gennaio 2018). Nonostante questo numero crescente di articoli e la vasta area di argomenti di studio che stanno trattando, manca ancora un punto critico, vale a dire la gestione dei parassiti delle piante (Stouvenakers et al.
· Aquaponics Food Production Systems13.4 Ritmi fisiologici: Corrispondenza dei pesci e delle piante
La progettazione dei mangimi per pesci è fondamentale in acquaponica perché il mangime per pesci è il singolo o almeno il principale apporto di nutrienti sia per gli animali (macronutrienti) che per le piante (minerali) (Fig. 13.3). L’azoto viene introdotto nel sistema acquaponico attraverso proteine contenute nei mangimi per pesci che vengono metabolizzate dai pesci ed escrete sotto forma di ammoniaca. L’integrazione dell’acquacoltura a ricircolo con l’idroponica può ridurre lo scarico di sostanze nutritive indesiderate nell’ambiente e generare profitti.
· Aquaponics Food Production Systems13.3 Ingredienti e additivi per mangimi
13.3.1 Fonti proteiche e lipidiche per acquafeeds Dalla fine del XX secolo, ci sono stati cambiamenti significativi nella composizione degli aquafeeds, ma anche progressi nella produzione. Queste trasformazioni hanno avuto origine dalla necessità di migliorare la redditività economica dell’acquacoltura e di mitigarne gli impatti ambientali. Tuttavia, la forza trainante di questi cambiamenti è la necessità di ridurre la quantità di farina di pesce (FM) e olio di pesce (FO) nei mangimi, che tradizionalmente hanno costituito la maggior parte dei mangimi, soprattutto per i pesci carnivori e i gamberetti.
· Aquaponics Food Production Systems13.2 Sviluppo sostenibile della nutrizione dei pesci
Lo sviluppo sostenibile della nutrizione dei pesci in acquacoltura dovrà corrispondere alle sfide che l’acquaponica pone per quanto riguarda la crescente necessità di produrre alimenti di alta qualità. Manipolare l’azoto, il fosforo e il contenuto minerale delle diete ittiche utilizzate in acquaponica è un modo per influenzare i tassi di accumulo di nutrienti, riducendo così la necessità di integrazione artificiale ed esterna dei nutrienti. Secondo Rakocy et al. (2004), i rifiuti di pesci e mangimi forniscono la maggior parte delle sostanze nutritive richieste dalle piante se si mantiene il rapporto ottimale tra l’apporto giornaliero di mangime per pesci e le zone di coltivazione delle piante.
· Aquaponics Food Production Systems