11.6 Modellazione acquaponica multi-loop

I progetti acquaponici tradizionali comprendono l’acquacoltura e le unità idroponiche che comportano il ricircolo di acqua tra i due sottosistemi (Körner et al. 2017; Graber e Junge 2009). In tali sistemi acquaponici a ciclo unico, è necessario effettuare un compromesso tra le condizioni di entrambi i sottosistemi in termini di pH, temperatura e concentrazioni di nutrienti, poiché pesci e piante condividono un ecosistema (Goddek et al. 2015). Al contrario, i sistemi acquaponici a doppio anello disaccoppiati separano le unità RAS e idroponiche l’una dall’altra, creando ecosistemi distaccati con vantaggi intrinseci sia per le piante che per i pesci. Recentemente, c’è stato un crescente interesse per chiudere il ciclo in termini di nutrienti e aumentare l’efficienza input-output. Per questo motivo, la remineralizzazione (Goddek 2017; Emerenciano et al. 2017; Goddek et al. 2018; Yogev et al. 2016) e i loop di dissalazione (Goddek e Keesman 2018) sono stati incorporati nella progettazione complessiva del sistema. Tali sistemi sono chiamati sistema acquaponico multi-loop disaccoppiato (Goddek et al. 2016).

Il dimensionamento dei rispettivi sottosistemi è fondamentale per disporre di un sistema di controllo e bilanciamento funzionante. Per il dimensionamento dei sistemi a ciclo singolo, viene generalmente utilizzata una semplice regola empirica che determina l’area di coltivazione idroponica in base all’apporto giornaliero di alimentazione al RAS (Knaus and Palm 2017; Licamele 2009). Il più elevato grado di complessità dei sistemi multi-loop non consente più questo approccio, poiché si tratta di rischi intrinseci per fare ipotesi false per ciascun sottosistema. C’è un corpo crescente di letteratura che esamina gli equilibri di massa per i sistemi aquaponici (Körner et al. 2017; Goddek et al. 2016; Reyes Lastiri et al. 2016; Karimanzira et al. 2016). Mentre alcune ricerche sono state condotte nello sviluppo di modelli numerici per sistemi acquaponici a uno e a più livelli, non esiste uno studio unico che integri un modello acquaponico multi-loop con un modello di serra deterministico integrato su larga scala. Ciò è particolarmente rilevante per il dimensionamento del sistema, dal momento che la crescita delle piante e l’assorbimento dei nutrienti dipendono dalla posizione e la traspirazione delle colture come fattore principale. In termini concreti, ciò significa che il clima all’interno di una serra — che è fortemente dipendente dalle condizioni meteorologiche esterne — ha un forte impatto sulla crescita delle piante dato che fattori ambientali quali umidità relativa (RH), irradiazione luminosa, temperatura, livelli di anidride carbonica (COSub2/sub), ecc. incorporata nella modellazione del microclima serra (Körner et al. 2007; Janka et al. 2018).