2.5 Risorse idriche

2.5.1 Previsioni

Fig. 2.1 Impronta d’acqua (L per kg). I pesci nei sistemi RAS utilizzano la minor quantità di acqua di qualsiasi sistema di produzione alimentare

Oltre a richiedere applicazioni di fertilizzanti, le moderne pratiche agricole intensive pongono anche elevate esigenze di risorse idriche. Tra i flussi biochimici (Fig. 2.1), la scarsità idrica è ora considerata uno dei fattori più importanti che limitano la produzione alimentare (Hoekstra et al. 2012; Porkka et al. 2016). Gli aumenti della popolazione mondiale previsti e gli spostamenti nella disponibilità di acqua terrestre a causa dei cambiamenti climatici, richiedono un uso più efficiente dell’acqua in agricoltura. Come notato in precedenza, entro il 2050, la produzione agricola aggregata dovrà produrre il 60% in più di cibo a livello globale (Alexandratos e Bruinsma 2012), con una stima del 100% in più nei paesi in via di sviluppo, sulla base della crescita demografica e delle aspettative crescenti per gli standard di vita (Alexandratos e Bruinsma 2012; OMS 2015). La carestia in alcune regioni del mondo, così come la malnutrizione e la fame nascosta, indica che l’equilibrio tra domanda alimentare e disponibilità ha già raggiunto livelli critici e che la sicurezza alimentare e idrica sono direttamente collegate (McNeill et al. 2017). Le previsioni sui cambiamenti climatici suggeriscono una riduzione della disponibilità di acqua dolce e una corrispondente diminuzione delle rese agricole entro la fine del XXI secolo (Misra 2014).

Il settore agricolo rappresenta attualmente circa il 70% del consumo di acqua dolce in tutto il mondo e il tasso di prelievo supera addirittura il 90% nella maggior parte dei paesi meno sviluppati del mondo. La scarsità idrica aumenterà nei prossimi 25 anni a causa della crescita demografica prevista (Connor et al. 2017; Esch et al. 2017), con le ultime previsioni di modellazione che diminuiranno la disponibilità idrica nel prossimo futuro per quasi tutti i paesi (Distefano e Kelly 2017). Le Nazioni Unite prevedono che il perseguimento di pratiche commerciali come al solito comporterà un deficit idrico globale del 40% entro il 2030 (Acqua 2015). A questo proposito, poiché le risorse idriche sotterranee per l’irrigazione sono esaurite o contaminate e le regioni aride subiscono una maggiore siccità e scarsità d’acqua dovute al cambiamento climatico, l’acqua destinata alla produzione agricola diventerà sempre più preziosa (Ehrlich e Harte 2015a). La crescente scarsità di risorse idriche compromette non solo la sicurezza idrica per il consumo umano, ma anche la produzione alimentare globale (McNeill et al. 2017). Dato che la scarsità idrica è prevista anche in aree che attualmente dispongono di risorse idriche relativamente sufficienti, è importante sviluppare tecniche agricole con un basso fabbisogno idrico e migliorare la gestione ecologica delle acque reflue attraverso un migliore riutilizzo (FAO 2015a).

Il Rapporto sullo sviluppo idrico mondiale delle Nazioni Unite per il 2017 (Connor et al. 2017) si concentra sulle acque reflue come fonte non sfruttata di energia, sostanze nutritive e altri sottoprodotti utili, con implicazioni non solo per la salute umana e ambientale, ma anche per la sicurezza alimentare ed energetica, nonché per la mitigazione dei cambiamenti climatici. La relazione chiede tecnologie adeguate e convenienti, insieme a quadri giuridici e normativi, meccanismi di finanziamento e una maggiore accettabilità sociale del trattamento delle acque reflue, con l’obiettivo di raggiungere il riutilizzo delle acque nell’ambito di un’economia circolare. Il rapporto indica anche un rapporto del Forum Economico Mondiale del 2016 che elenca la crisi idrica come il rischio globale di massima preoccupazione nei prossimi 10 anni.

Il concetto di «impronta idrica» come misura dell’uso delle risorse d’acqua dolce da parte degli esseri umani è stato formulato al fine di informare lo sviluppo delle politiche in materia di utilizzo dell’acqua. Un’impronta idrica ha tre componenti: (1) acqua blu, che comprende le acque superficiali e sotterranee consumate durante la produzione di prodotti o perse per evaporazione, (2) acqua verde che è l’acqua piovana utilizzata soprattutto nella produzione agricola e (3) l’acqua grigia, che è l’acqua inquinata ma ancora all’interno dell’acqua esistente standard di qualità (Hoekstra e Mekonnen 2012). Questi autori hanno mappato le impronte idriche dei paesi di tutto il mondo e hanno scoperto che la produzione agricola rappresenta il 92% del consumo globale di acqua dolce, e la produzione industriale utilizza il 4,4% del totale, mentre l’acqua domestica solo il 3,6%. Ciò solleva preoccupazioni circa la disponibilità di acqua e ha portato a sforzi di educazione pubblica volti a sensibilizzare le quantità di acqua necessarie per produrre vari tipi di cibo, nonché le vulnerabilità nazionali, soprattutto nei paesi scarsamente idrici del Nord Africa e del Medio Oriente.

2.5.2 Acquaponica e conservazione dell’acqua

Il concetto economico di produttività comparativa misura la quantità relativa di una risorsa necessaria per produrre un’unità di beni o servizi. L’efficienza è generalmente interpretata come maggiore quando il requisito per l’immissione di risorse è inferiore per unità di beni e servizi. Tuttavia, quando l’efficienza dell’uso dell’acqua viene esaminata in un contesto ambientale, occorre tenere conto anche della qualità dell’acqua, poiché il mantenimento o il miglioramento della qualità dell’acqua aumenta anche la produttività (Hamdy 2007).

Il crescente problema della scarsità idrica richiede miglioramenti nell’efficienza dell’uso dell’acqua, soprattutto nelle regioni aride e semiaride, dove la disponibilità di acqua per l’agricoltura e la qualità delle acque di scarico sono fattori critici nella produzione alimentare. In queste regioni, il ricircolo dell’acqua nelle unità acquaponiche può raggiungere una notevole efficienza di riutilizzo dell’acqua del 95 -99% (Dalsgaard et al. 2013). Anche la domanda di acqua è inferiore a 100 L/kg di pesce raccolto, e la qualità dell’acqua viene mantenuta all’interno del sistema di produzione delle colture (Goddek et al. 2015). Ovviamente, tali sistemi devono essere costruiti e gestiti per ridurre al minimo le perdite d’acqua; devono anche ottimizzare il rapporto tra acqua di pesce e piante, poiché questo rapporto è molto importante per massimizzare l’efficienza del riutilizzo dell’acqua e garantire il massimo riciclo dei nutrienti. Algoritmi di modellazione e soluzioni tecniche sono in fase di sviluppo per integrare miglioramenti nelle singole unità e per capire meglio come gestire l’acqua in modo efficace ed efficiente (Vilbergsson et al. 2016). Ulteriori informazioni sono fornite in Chaps. 9 e 11.

Alla luce del fabbisogno di suolo, acqua e nutrienti, l’impronta idrica dei sistemi acquaponici è notevolmente migliore dell’agricoltura tradizionale, dove la qualità e la domanda dell’acqua, insieme alla disponibilità di terreni coltivabili, i costi dei fertilizzanti e dell’irrigazione sono tutti vincoli all’espansione (Fig. 2.1).

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Fig. 2.2 Rapporti di conversione dei mangimi (FCR) basati su kg di mangime per peso vivo e kg di mangime per porzione commestibile. Solo gli insetti, che vengono mangiati interi in alcune parti del mondo, hanno un FCR migliore dei pesci