1.4 Sfide economiche e sociali

Dal punto di vista economico, ci sono una serie di limitazioni inerenti ai sistemi acquaponici che rendono più o meno fattibili progetti commerciali specifici (Goddek et al. 2015; Vermeulen e Kamstra 2013). Una delle questioni chiave è che i sistemi idroponici e di acquacoltura indipendenti indipendenti indipendenti sono più produttivi dei sistemi acquaponici tradizionali (Graber e Junge 2009), in quanto non richiedono compromessi tra i componenti ittici e vegetali. L’acquaponica tradizionale e classica a ciclo singolo richiede un compromesso tra i componenti del pesce e delle piante quando si cerca di ottimizzare la qualità dell’acqua e i livelli di nutrienti che differiscono intrinsecamente per le due parti (ad esempio, intervalli di pH desiderati, fabbisogni e concentrazioni di nutrienti). Nei sistemi acquaponici tradizionali, il risparmio nel fabbisogno di fertilizzanti per le piante non compensa le carenze di raccolta causate da condizioni non ottimali nei rispettivi sottosistemi (Delaide et al. 2016).

Ottimizzare le condizioni di crescita sia per le piante (Delaide et al. 2016; Goddek e Vermeulen 2018) che per i pesci è la sfida più grande per la redditività, e i risultati attuali indicano che questo può essere ottenuto meglio nei sistemi acquaponici multi-loop disaccoppiati perché si basano su cicli di ricircolo indipendenti che coinvolgere (1) pesci, (2) piante e (3) bioreattori (anaerobici o aerobici) per la digestione dei fanghi e un flusso unidirezionale di acqua (nutrienti), in grado di migliorare il recupero e la biodisponibilità di macro e micronutrienti, nonché l’ottimizzazione del consumo di acqua (Goddek e Keesman 2018). Studi attuali dimostrano che questo tipo di sistema consente il mantenimento di specifiche popolazioni di microrganismi all’interno di ciascun compartimento per una migliore gestione delle malattie, e sono più efficienti dal punto di vista economico, in quanto i sistemi non solo riducono il deflusso dei rifiuti, ma reutilizzano anche fanghi altrimenti inutilizzabili, convertirlo in output di valore (ad esempio biogas e fertilizzanti).

Fig. 1.2 Un sistema acquaponico visto come uno schema di scatola nera. Non si arriva a vedere all’interno della scatola, ma conosciamo gli ingressi, le uscite (cioè pesci e piante) e i rifiuti

I sistemi indipendenti, RAS e le unità idroponiche presentano anche una vasta gamma di sfide operative che sono discusse in dettaglio in Chaps. [3](/community/articles/capitolo-3-ricircolo acquacultura-tecnologie) e [4](/community/articles/capitolo-4-tecnologie idroponiche). Sempre più spesso, i progressi tecnologici hanno permesso rapporti di produttività più elevati (Fig. 1.2), che possono essere definiti come una frazione delle uscite del sistema (cioè pesci e piante) rispetto all’ingresso del sistema (ad es. mangime per pesci e/o fecondazione supplementare, apporto energetico per l’illuminazione, il riscaldamento e il pompaggio CO~2~ sub2/sub dosaggio e biocontrolli).

Considerando le numerose sfide che l’acquaponica incontra, i problemi di produzione possono essere ampiamente suddivisi in tre temi specifici: (1) produttività del sistema, (2) catene di valore efficaci e (3) gestione efficiente della supply chain.

Produttività del sistema La produttività agricola è misurata come il rapporto tra la produzione agricola e i fattori produttivi agricoli. I tradizionali sistemi acquaponici su piccola scala sono stati progettati principalmente per affrontare considerazioni ambientali come lo scarico di acqua, l’ingresso di acqua e il riciclo dei nutrienti, ma negli ultimi anni l’attenzione si è spostata sempre più verso la fattibilità economica al fine di aumentare la produttività per l’agricoltura su larga scala applicazioni. Tuttavia, ciò richiederà la produttività dei sistemi acquaponici per poter competere economicamente con sistemi idroponici e di acquacoltura indipendenti e all’avanguardia. Se il concetto di acquaponica deve essere applicato con successo su larga scala, è necessario ottimizzare il riutilizzo dei nutrienti e dell’energia, ma anche i mercati finali devono essere presi in considerazione.

Catene di valore effettive Le catene del valore (valore aggiunto) dei prodotti agricoli derivano principalmente dalla lavorazione dei prodotti come ortaggi, frutta e pesce raccolti. Ad esempio, il prezzo di vendita del pesto (rosso e verde) può essere più di dieci volte superiore a quello dei pomodori, del basilico, dell’olio d’oliva e dei pinoli. Inoltre, la maggior parte dei prodotti alimentari trasformati ha una durata di conservazione più lunga, riducendo così il deterioramento. Evidentemente, i prodotti freschi sono importanti perché i valori nutrizionali sono per lo più superiori a quelli degli alimenti trasformati. Tuttavia, produrre prodotti freschi e di alta qualità è una vera sfida e quindi un lusso in molte regioni del mondo. Le perdite di sostanze nutritive durante la conservazione di frutta e verdura sono sostanziali se non sono in scatola o congelati rapidamente (Barrett 2007; Rickman et al. 2007). Pertanto, per i sistemi su larga scala, la trasformazione degli alimenti dovrebbe almeno essere considerata per bilanciare le fluttuazioni tra domanda e offerta e ridurre gli sprechi alimentari. Per quanto riguarda la riduzione degli sprechi alimentari, le verdure che non soddisfano gli standard dei prodotti freschi, ma che sono ancora di qualità commercializzabile, dovrebbero essere lavorate al fine di ridurre le perdite di prodotto.

Sebbene tali criteri si applichino a tutti i prodotti agricoli e della pesca, il valore aggiunto può aumentare notevolmente la redditività dell’azienda acquaponica, soprattutto se i prodotti possono raggiungere mercati di nicchia.

**Gestione efficiente della supply chain ** Nei paesi con reti di trasporto e refrigerazione ben sviluppate, frutta e verdura possono essere importati da tutto il mondo per soddisfare le richieste dei consumatori di prodotti freschi. Ma, come accennato in precedenza, i prodotti freschi e di alta qualità sono una merce scarsa in molte parti del mondo, e il movimento a lunga distanza delle merci — cioè la gestione della catena di fornitura — per soddisfare la domanda dei consumatori di fascia alta viene spesso criticato e giustamente così. La maggior parte degli abitanti urbani di tutto il mondo si affidano al trasporto di alimenti su lunghe distanze per soddisfare le esigenze quotidiane (Grewal e Grewal 2012). Una delle principali critiche è quindi la dipendenza dai combustibili fossili necessari per il trasporto di prodotti su grandi distanze (Barrett 2007). La questione delle miglia alimentari si concentra sulla distanza che il cibo viene trasportato dal momento della produzione all’acquisto da parte del consumatore finale (Mundler e Criner 2016). Tuttavia, in termini di COSub2/sub emissioni per tonnellata/km (tkm), un miglio alimentare per il trasporto ferroviario (13,9 g COSub2/sub/Tkm) non è uguale a un miglio alimentare di trasporto autostradale, poiché il trasporto su camion ha un impatto ambientale più di 15 volte maggiore (McKinnon 2007). Pertanto, la distanza di trasporto non è necessariamente l’unica considerazione, in quanto l’impronta ecologica degli ortaggi coltivati nelle aziende agricole nelle zone rurali è potenzialmente inferiore agli input necessari per coltivare alimenti nelle serre più vicine ai centri urbani.

Le miglia alimentari sono quindi solo una parte del quadro. Gli alimenti vengono trasportati su lunghe distanze, ma le emissioni di gas serra associate alla produzione alimentare sono dominate dalla fase di produzione (ossia l’impatto dell’energia per il riscaldamento, il raffreddamento e l’illuminazione) (Engelhaupt 2008; Weber e Matthews 2008). Ad esempio, Carlsson (1997) ha dimostrato che i pomodori importati dalla Spagna in Svezia in inverno hanno un’impronta di carbonio molto inferiore rispetto a quelli coltivati localmente in Svezia, poiché gli input energetici nelle serre in Svezia superano di gran lunga l’impronta di carbonio dei trasporti dalla Spagna. Nell’approvvigionamento alimentare, il trasporto delle merci non è l’unico fattore da prendere in considerazione, poiché la freschezza dei prodotti ne determina il valore nutritivo, il gusto e l’attrattiva generale per i consumatori. Coltivando cibo fresco a livello locale, molti studiosi concordano sul fatto che l’agricoltura urbana potrebbe contribuire a garantire l’approvvigionamento di prodotti di alta qualità per le popolazioni urbane del futuro riducendo al contempo le miglia alimentari (Bon et al. 2010; dos Santos 2016; Hui 2011). Entrambe le aree saranno discusse più dettagliatamente nella sezione Sez. 1.5.

Dal punto di vista del consumatore, l’acquaponica urbana ha quindi vantaggi per i suoi benefici ambientali dovuti alla filiera corta e poiché soddisfa le preferenze dei consumatori per alimenti freschi di alta qualità di produzione locale (Miličić et al. 2017). Tuttavia, nonostante questi vantaggi, vi sono una serie di preoccupazioni socioeconomiche: il problema principale riguarda i prezzi degli immobili urbani, poiché i terreni sono costosi e spesso considerati troppo preziosi per la produzione alimentare. Pertanto, l’acquisto di terreni urbani rende molto probabilmente impossibile ottenere un rendimento prevedibile degli investimenti. Tuttavia, nelle città in contrazione, dove la popolazione sta diminuendo, lo spazio inutilizzato potrebbe essere utilizzato per scopi agricoli (Bontje e Latten 2005; Schilling e Logan 2008), come nel caso di Detroit negli Stati Uniti (Mogk et al. 2010).

Inoltre, vi è una questione importante dei controlli di pianificazione urbana, in cui in molte città il terreno urbano non è destinato alla produzione alimentare agricola e l’acquaponica è considerata parte dell’agricoltura. Pertanto, in alcune città l’agricoltura aquaponica non è consentita. I tempi sono maturi per interagire con gli urbanisti che hanno bisogno di essere convinti dei benefici delle fattorie urbane, che sono altamente produttive e producono cibo fresco, sano e locale nel bel mezzo dello sviluppo urbano e suburbano.