21.1 Introduzione
Aquaponics è stata riconosciuta come una delle «dieci tecnologie che potrebbero cambiare la nostra vita» per merito del suo potenziale di rivoluzionare il modo in cui nutriamo le popolazioni urbane in crescita (Van Woensel et al. 2015). Questo sistema di crescita a ricircolo senza suolo ha stimolato la crescente ricerca accademica negli ultimi anni e ha ispirato l’interesse verso il pubblico, come documentato da un elevato rapporto di risultati di ricerca di Google e Google Scholar nel 2016 (Junge et al. 2017). Per lungo tempo, l’acquaponica è stata praticata principalmente come hobby da cortile. Ora è sempre più utilizzato commercialmente a causa del forte interesse dei consumatori nei metodi di agricoltura biologica e sostenibile. Un sondaggio condotto dal team CITYFOOD presso l’Università di Washington nel luglio 2018 mostra che il numero di operazioni acquaponiche commerciali è aumentato rapidamente negli ultimi 6 anni. Questa ricerca mirata di operazioni acquaponiche ha identificato 142 operazioni acquaponiche attive a scopo di lucro in Nord America. Sulla base di informazioni online, il 94% delle aziende agricole ha iniziato la loro attività su scala commerciale dal 2012; solo nove aziende acquaponiche commerciali sono attive da oltre 6 anni (Fig. 21.1).
La maggior parte delle operazioni acquaponiche intervistate si trovano in zone rurali e sono spesso collegate alle aziende agricole esistenti per sfruttare i bassi prezzi dei terreni, disponibili
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Fig. 21.1 Professionisti aquaponici esistenti in Nord America, 142 aziende commerciali (rosso) e
17 centri di ricerca (blu), (CITYFOOD, luglio 2018)
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Fig. 21.2 Acquaponica in tutta Europa: 50 centri di ricerca (blu) e 45 aziende commerciali (rosso). (Hub EU Aquaponics 2017)
infrastrutture, e codici costruttivi favorevoli per le strutture agricole. Indipendentemente, un numero crescente di operazioni acquaponiche si trovano anche nelle città. Grazie al loro ingombro fisico relativamente ridotto e all’elevata produttività, le operazioni acquaponiche sono adatte alla pratica in ambienti urbani (Junge et al. 2017). Le indagini effettuate nel 2017 sotto gli auspici dell’Aquaponics Hub dell’Unione Europea (UE) hanno identificato 50 centri di ricerca e 45 società commerciali operanti nell’Unione Europea (Fig. 21.2). Queste aziende variano in dimensioni da piccole a medie dimensioni.
21.1.1 Acquaponica in ambienti urbani
Lo spazio è un bene prezioso nelle città. Le fattorie urbane devono essere intraprendenti per trovare siti disponibili come lotti liberi, tetti esistenti e magazzini sottoutilizzati che siano accessibili per un’azienda agricola (de Graaf 2012; De La Salle e Holland 2010). Le aziende acquaponiche urbane devono bilanciare i costi di produzione più elevati con i vantaggi competitivi di marketing e distribuzione offerti dalle località urbane. Il principale vantaggio per la localizzazione delle operazioni acquaponiche nelle città è un mercato di consumo in crescita con un interesse per i prodotti freschi, di alta qualità e coltivati localmente. Nel rispetto delle normative locali per i prodotti biologici, le aziende agricole urbane possono ottenere prezzi premium per i loro verdi, erbe e pomodori coltivati acquaponicamente (Quagrainie et al. 2018). A differenza dell’idroponica, l’acquaponica ha anche la capacità di produrre pesce, migliorando ulteriormente la redditività economica in un contesto urbano che spesso presenta esigenze alimentari diverse (König et al. 2016). Le fattorie acquaponiche urbane possono anche risparmiare alcuni costi operativi riducendo la distanza di trasporto al consumatore e riducendo la necessità di stoccaggio delle colture (dos Santos 2016).
Anche le condizioni ambientali urbane possono essere vantaggiose per le aziende acquaponiche. Le temperature medie nelle città sono più alte che in ambiente rurale (Stewart e Oke 2010). Nelle regioni più fredde, le aziende agricole possono beneficiare di un clima urbano più caldo, che può contribuire a ridurre la domanda di riscaldamento e i costi operativi (Proksch 2017). Le fattorie acquaponiche che sono integrate con i sistemi di costruzione di un edificio ospitante possono utilizzare ulteriormente risorse urbane come calore di scarto e COsub2/sub nell’aria di scarico per favorire la crescita degli impianti in alternativa alla concimazione convenzionale COSub2/sub. Le fattorie urbane possono anche contribuire a mitigare gli aspetti negativi dell’effetto dell’isola di calore urbana durante i mesi estivi. La vegetazione supplementare, anche se coltivata in serra, contribuisce a ridurre la temperatura ambiente attraverso una maggiore evapotraspirazione (Pearson et al. 2010). In acquaponica, l’uso di infrastrutture idriche a ricircolo riduce il consumo complessivo di acqua per la produzione di pesce e lattuga e può quindi avere un effetto positivo sul ciclo idrico urbano. I prodotti coltivati acquaponicamente si sforzano di chiudere il ciclo dei nutrienti, evitando così la produzione di deflusso agricolo. Attraverso una gestione intelligente delle risorse all’interno dei principali sistemi ambientali, l’acquaponica aiuta a ridurre il consumo eccessivo di acqua e l’eutrofizzazione di solito creata dall’agricoltura industriale.
21.1.2 L’acquaponica come agricoltura controllata dell’ambiente (CEA)
Tecniche agricole tradizionali per estendere la gamma della stagione delle colture naturali, dalle minime modifiche ambientali, come le case a cerchio temporanee utilizzate sui campi a base di suolo, al pieno controllo ambientale in strutture permanenti che consentono una produzione tutto l’anno indipendentemente dal clima locale ( Ambiente controllato Agricoltura 1973). Quest’ultima strategia è nota anche come agricoltura ambientale controllata (CEA) e comprende sia serre che impianti di coltivazione indoor. Oltre a controllare il clima interno, CEA riduce significativamente il rischio di perdita delle colture per calamità naturali e la necessità di erbicidi e pesticidi (Benke e Tomkins 2017). La maggior parte delle operazioni acquaponiche sono concepite come CEA poiché combinano due sistemi di coltivazione complessi (acquacoltura e idroponica), che richiedono entrambi condizioni di crescita controllate per garantire una produttività ottimale. Inoltre, CEA consente alla produzione durante tutto l’anno di ammortizzare gli investimenti elevati nelle infrastrutture acquaponiche e di raggiungere prezzi delle colture premium sul mercato al di fuori della stagione vegetativa naturale. Le prestazioni dei recinti agricoli acquaponici dipendono fortemente dal clima locale e dalle oscillazioni stagionali (Graamans et al. 2018).
Poiché l’acquaponica è una disciplina relativamente giovane, la maggior parte delle ricerche esistenti è focalizzata a livello di sistema, ad esempio studi che valutano l’integrazione tecnica dell’acquacoltura con l’idroponica in diverse configurazioni (Fang et al. 2017; Lastiri et al. 2018; Monsees et al. 2017). Mentre i singoli componenti del sistema aquaponico e le loro interazioni possono ancora essere ulteriormente ottimizzati per la produttività, le loro prestazioni all’interno di un involucro ambientale controllato non sono state affrontate in modo completo. Recenti ricerche in CEA hanno iniziato a valutare le prestazioni del sistema idroponico in tandem con le prestazioni ambientali costruite, anche se finora esiste un solo studio che modella le prestazioni del sistema aquaponico in un involucro controllato (Benis et al. 2017a; Körner et al. 2017; Molin e Martin 2018a; Sanjuandelmás et al. 2018).
21.1.3 Collaborazioni di Ricerca Acquaponica
L’attuale espansione dell’interesse per l’acquaponica ha portato alla creazione di diverse collaborazioni di ricerca interdisciplinari relative all’acquaponica finanziate dall’Unione Europea (UE). Il progetto COST FA1305, che ha creato l’EU Aquaponics Hub (2014—2018), ha riunito la ricerca acquaponica e i produttori commerciali per comprendere meglio lo stato dell’arte nell’acquaponica e per generare sforzi coordinati di ricerca e istruzione in tutta l’UE e in tutto il mondo. Innovative Aquaponics for Professional Application (INAPRO) (2014—2017), un consorzio di 17 partner internazionali, volto a promuovere gli attuali approcci all’acquaponica rurale e urbana attraverso lo sviluppo di modelli e la costruzione di serre prototipiche. Il progetto CITYFOOD (2018—2021) nell’ambito della Sustainable Urban Growth Initiative (SUGI), cofinanziato dall’UE, Belmont Forum e dalle rispettive fondazioni scientifiche, analizza l’integrazione dell’acquaponica nel contesto urbano e il suo potenziale impatto sulle sfide globali del nesso alimentare-acqua-energia.