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. 15.2.

Il vantaggio dell’implementazione dell’acquaponica nel concetto di Smarthoods è il suo potenziale per contribuire all’ottimizzazione dei flussi integrati di nutrienti, energia e acqua (Fig. 15.1). Questo potenziale di integrazione va ben oltre il già citato

Il nesso cibo-acqua-energia

30% della domanda energetica globale viene utilizzato per l’agricoltura Il 70% della domanda globale di acqua dolce viene utilizzato per l’agricoltura

Fig. 15.1 Il nesso cibo-acqua-energia mostra l’interazione tra energia, acqua e produzione alimentare (basato su IRENA 2015)

img src=“media/image-20201002190013698.png» alt=“Sistemi acquaponici disaccoppiati in uno smarthood» style=“zoom: 67%;»/

Fig. 15.2 Integrazione di sistemi acquaponici disaccoppiati (come descritto in cap. 8) in un ambiente locale decentrato progettato per il concetto di Smarthoods. Le frecce verdi indicano fino a che punto un sistema acquaponico può interagire con il sistema generale. Le frecce rosse rappresentano i flussi di calore, le frecce blu scorre l’acqua e le frecce gialle flussi di potenza

incroci tra i sistemi energetici e alimentari. Ad esempio, i flussi di rifiuti biodegradabili che si verificano possono essere trattati in reattori anaerobici (ad esempio UASB) e generare biogas e biofertilizzanti (Goddek et al. 2018). Anche i fanghi demineralizzati possono essere utilizzati come letame liquido sulle superfici coltivate convenzionali.

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Fig. 15.3 Foto illustrata di De Ceuvel (fonte: Metabolic — www.metabolic.nl)

Esempio 15.1

Un primo esempio di sviluppo urbano integrato di microgrid acquaponica è De Ceuvel, un cantiere navale precedentemente abbandonato ad Amsterdam-Nord che è stato trasformato in un autosufficiente spazio ufficio e centro ricreativo. De Ceuvel funge da banco di prova per nuove tecnologie e politiche volte a creare un’economia circolare. Dispone di una microgriglia completamente elettrica che include fotovoltaico solare, pompe di calore e scambio di energia peer-to-peer sulla blockchain utilizzando il proprio token energetico: Jouliette ¹. Una piccola struttura acquaponica produce erbe e verdure per il ristorante in loco. Lo stesso ristorante utilizza biogas estratto da rifiuti organici di produzione locale per le loro attività di cucina e per il riscaldamento degli ambienti. Inoltre, è presente un laboratorio che viene utilizzato per testare la qualità dell’acqua ed estrarre fosfati e nitrati.

Sebbene De Ceuvel non stia attualmente utilizzando attivamente l’impianto acquaponico per aumentare la flessibilità della sua microgriglia, vengono installati sensori per monitorare i flussi di energia e nutrienti al fine di valutarne le prestazioni. Questi dati saranno utilizzati per aiutare lo sviluppo di microgriglie acquaponiche integrate più nuove e più intelligenti, come il concetto di Smarthoods proposto in questo capitolo. I casi d’uso precoce riscontrati in laboratori urbani come De Ceuvel sono essenziali per lo sviluppo di successo del concetto di Smarthoods (Fig. 15.3).

Sebbene un approccio olistico ai sistemi FWE urbani come i concetti di Smarthoods produca molti vantaggi, l’integrazione dei sistemi acquaponici all’interno delle microgrids rimane molto dipendente dai casi. I sistemi di produzione alimentare Aquaponic sono caratterizzati da una maggiore resa e da un minore impatto idrico, nutriente ed energetico rispetto ai sistemi agricoli convenzionali; tuttavia, sono anche più costosi da costruire. Sono quindi più adatti in luoghi che richiedono rese elevate a causa, ad esempio, delle limitazioni di spazio. Nelle aree urbane dense, potrebbe non esserci sempre spazio sufficiente per costruire una struttura acquaponica, mentre per le zone rurali il costo del terreno potrebbe essere troppo basso per giustificare la costruzione di una struttura acquaponica all’avanguardia; una struttura agricola standard con costi di finanziamento e rendimenti inferiori sarà più adatta in tali aree casi. Il caso d’uso più ottimale per un impianto acquaponico integrato è quello in cui è disponibile spazio sufficiente ed è necessario un rendimento elevato per superficie per compensare il costo dell’uso del suolo. I quartieri suburbani e le altre aree urbane (ad esempio un magazzino abbandonato) sono quindi più probabile che la prima realizzazione di microgrids sia integrata con un impianto acquaponico (cfr. esempio 15.1).