5.4 Fonti d'acqua
L’acqua è il mezzo chiave utilizzato nei sistemi acquaponici perché è condivisa tra i due componenti principali del sistema (componenti ittici e vegetali), è il principale vettore delle risorse nutritive all’interno del sistema e definisce l’ambiente chimico generale in cui i pesci e le piante sono coltivati. Pertanto, è un ingrediente vitale che può avere una notevole influenza sul sistema.
In un sistema acquaponico, il contesto ambientale basato sull’acqua, la fonte d’acqua e ciò che tale fonte contiene chimicamente, fisicamente e biologicamente sono una grande influenza sul sistema perché stabilisce una linea di base per ciò che è necessario aggiungere al sistema dai vari input del sistema. Questi input, a loro volta, influenzano e impostano l’ambiente in cui i pesci e le piante sono coltivati all’interno. Ad esempio, alcuni dei principali input in termini di nutrienti per qualsiasi sistema acquaponico includono, ma non sono limitati a, il mangime per pesci (una risorsa nutriente primaria per il sistema), i tamponi applicati (che aiutano a controllare e impostare i valori di pH associati sia ai componenti dei pesci che alle piante) e qualsiasi esterno aggiunte o integrazioni nutritive necessarie per soddisfare il fabbisogno nutritivo dei pesci e delle piante (Lennard 2017).
I mangimi per pesci sono concepiti per fornire l’alimentazione necessaria per la crescita e la salute dei pesci e quindi contengono miscele e quantità di nutrienti principalmente per aiutare il pesce in coltura (Timmons et al. 2002; Rakocy et al. 2006). Le piante, d’altra parte, hanno un fabbisogno nutritivo diverso per i pesci, e i mangimi per pesci raramente, se mai, soddisfano il fabbisogno nutriente totale delle piante (Rakocy et al. 2006). Per questo motivo, i sistemi acquaponici che coltivano pesci e piante utilizzando esclusivamente risorse nutritive derivate dai mangimi per pesci possono produrre pesce in modo efficiente e ottimale, ma raramente lo fanno per le piante. I migliori sistemi acquaponici riconoscono che il risultato finale è quello di produrre pesci e piante a tassi di crescita ottimali ed efficienti e, pertanto, riconoscono anche che è necessaria una qualche forma di nutrizione supplementare per soddisfare il fabbisogno totale di nutrienti vegetali (Rakocy et al. 2006; Suhl et al. 2016).
I sistemi acquaponici classici a ricircolo completo si basano generalmente sui mangimi per pesci (dopo che i pesci hanno consumato quel mangime, lo hanno metabolizzato e utilizzato i nutrienti al loro interno) come principale fonte nutritiva per le piante e integrano eventuali nutrienti mancanti richiesti dalle piante attraverso una qualche forma di regime di tampone ( Rakocy et al. 2006) o mediante ulteriore integrazione di nutrienti (ad esempio aggiungendo forme nutritive chelate direttamente all’acqua di coltura o aggiungendo sostanze nutritive tramite spray fogliari) (Roosta e Hamidpour 2011).
Il miglior esempio di questo approccio acquaponico a ricircolo classico è il sistema acquaponico UVI (Università delle Isole Vergini) sviluppato dal Dr. James Rakocy e dal suo team UVI (Rakocy e Hargreaves 1993; Rakocy et al. 2006). Il design UVI aggiunge principalmente sostanze nutritive sia per la coltura dei pesci che per le piante tramite l’aggiunta di mangimi per pesci. Tuttavia, i mangimi per pesci non contengono abbastanza calcio (CASUP+/SUP) e potassio (KSUP+/SUP) per una coltura vegetale ottimale. La conversione mediata dai batteri degli scarti di pesce ammoniaca coltivata in nitrato provoca la produzione sistemica di ioni idrogeno all’interno della colonna d’acqua, e la proliferazione di questi ioni idrogeno determina una costante diminuzione del pH dell’acqua del sistema verso l’acido. Il regime di tamponamento utilizzato aggiunge il calcio e il potassio mancanti aggiungendo sali di base (spesso sali a base di carbonato, bicarbonato o ioni idrossilici accoppiati con calcio o potassio) al sistema che aiutano a controllare il pH dell’acqua del sistema ad un livello che soddisfa sia i requisiti ambientali di pH condivisi di i pesci e le piante, fornendo al contempo il calcio e il potassio aggiuntivi richiesti dalle piante (Rakocy et al. 2006). Inoltre, il sistema UVI aggiunge un altro importante nutriente per la crescita delle piante che non è disponibile nei mangimi standard per pesci, il ferro (Fe), tramite aggiunte regolari e controllate di chelato di ferro. Pertanto, il potassio, il calcio e il ferro richiesti dalle piante che non si trovano nel mangime per pesci sono disponibili attraverso questi due meccanismi supplementari di apporto di nutrienti (Rakocy et al. 2006).
I disegni acquaponici disaccoppiati adottano un approccio alla coltura dei pesci e delle piante in un modo in cui l’acqua viene utilizzata dai pesci e i nutrienti di scarto dei pesci vengono forniti alle piante, senza ricircolo dell’acqua al pesce (Karimanzira et al. 2016). I disegni disaccoppiati consentono quindi una maggiore flessibilità nella personalizzazione della chimica dell’acqua, dopo l’uso del pesce, per una produzione vegetale ottimizzata, poiché l’integrazione dei nutrienti non presenti nel mangime (e dei rifiuti di pesce) può essere ottenuta senza preoccupazioni per il ritorno dell’acqua ai pesci (Goddek et al. 2016). Ciò significa che i disegni disaccoppiati possono potenzialmente applicare miscele e punti di forza più esigenti all’acqua di coltura, dopo l’uso di pesce, per la coltura vegetale, e questo può essere ottenuto con un’integrazione nutriente più esigente e intensa.
In entrambi i casi (progettazione di sistemi acquaponici a ricircolo e disaccoppiati), è fondamentale comprendere la qualità chimica dell’acqua sorgente in modo da raggiungere il più vicino alle concentrazioni ottimali di nutrienti per le piante. Se, ad esempio, l’acqua sorgente contiene calcio (un caso spesso visto quando si utilizzano risorse idriche sotterranee), ciò influenzerà e cambierà il regime di tampone applicato ai disegni acquaponici a ricircolo e l’estensione dell’integrazione nutriente applicata a un disegno disaccoppiato perché il calcio presente in l’acqua sorgente compenserà qualsiasi integrazione necessaria per il fabbisogno di calcio vegetale (Lennard 2017). Oppure, se l’acqua sorgente contiene concentrazioni elevate di sodio (NAsuP+/SUP) (di nuovo, spesso visto con le risorse idriche sotterranee e un nutriente piante non usano e che possono accumularsi nelle acque del sistema), è importante sapere quanto è presente in modo da poter applicare metodi di gestione per evitare potenziali piante tossicità nutriente (Rakocy et al. 2006). La natura chimica dell’acqua sorgente, quindi, è vitale per la salute e la gestione complessiva del sistema acquaponico.
In definitiva, poiché la chimica dell’acqua di origine può influire sulla gestione dei nutrienti del sistema aquaponico e poiché gli operatori aquaponici amano avere la capacità di manipolare l’acqua acquaponica e la chimica dei nutrienti ad alto livello, è altamente desiderabile una fonte di acqua con poca, se presente, chimica dell’acqua associata (Lennard) 2017). In questo senso, l’acqua piovana o l’acqua trattata per la rimozione chimica (ad es. osmosi inversa) è la migliore fonte d’acqua per l’acquaponica in un contesto chimico dell’acqua (Rakocy et al. 2004a, b; Lennard 2017). Anche le acque sotterranee sono idonee, ma occorre garantire che non contengano sostanze chimiche o sali in concentrazioni troppo elevate per essere pratiche (ad esempio alte concentrazioni di magnesio o ferro) o contengano specie chimiche che non vengono utilizzate dai pesci o dalle piante (ad esempio alte concentrazioni di sodio) (Lennard 2017). Le acque fluviali possono anche essere idonee come acqua acquaponica, ma come per altre fonti d’acqua, devono essere sottoposte a test per la presenza chimica e le concentrazioni. Le fonti d’acqua della città (cioè l’acqua reticolata e fornita per scopi domestici e di consumo) sono ampiamente applicate in acquaponica (Love et al. 2015a, b) e sono accettabili anche se contengono concentrazioni di nutrienti, sale o sostanze chimiche accettabili. Nel caso delle risorse idriche fornite dai cittadini o dai comuni, va notato che molte forniture hanno una qualche forma di sterilizzazione per rendere l’acqua potabile per l’uomo. Se questa fonte d’acqua deve essere utilizzata per l’acquaponica, è importante assicurarsi che le sostanze chimiche che possono essere applicate per ottenere la sterilizzazione (ad esempio cloro, cloramina, ecc.) non siano presenti in concentrazioni che potrebbero danneggiare i pesci, le piante o i microrganismi all’interno del sistema aquaponico (Lennard 2017).
La chimica associata all’acqua sorgente non è l’unico fattore che deve essere preso in considerazione quando si fornisce acqua sorgente per uso acquaponico. Molte acque naturali possono anche contenere microbici e altri microrganismi che possono influire sulla salute ecologica generale del sistema acquaponico o presentare un rischio evidente per la salute umana. Le acque piovane raramente contengono microbi; tuttavia, i vasi o i serbatoi in cui l’acqua piovana può essere immagazzinata possono contenere o consentire la proliferazione microbica. Le acque sotterranee sono generalmente buone in termini di presenza microbica, ma possono anche contenere carichi microbici elevati, soprattutto se provengono da aree associate all’allevamento animale o al trattamento dei rifiuti umani. Le acque fluviali possono anche contenere carichi microbici elevati dovuti a deflussi agricoli o di trattamento dei rifiuti umani e devono essere nuovamente controllate tramite analisi microbiche dettagliate (Lennard 2017).
Poiché la natura chimica e microbica dell’acqua sorgente utilizzata nei sistemi aquaponici può avere effetti potenziali sulla chimica dell’acqua del sistema e sulla microbiologia, si raccomanda di sterilizzare e trattare qualsiasi fonte d’acqua applicata per la rimozione chimica (ad esempio osmosi inversa, distillazione, ecc.) prima di essere utilizzata. in un sistema acquaponico (Lennard 2017). Se la sterilizzazione viene applicata universalmente, la possibilità di introdurre microbi estranei e indesiderati nel sistema viene sostanzialmente ridotta. Se si applica il trattamento e la filtrazione dell’acqua, eventuali sostanze chimiche, sali, sostanze nutritive indesiderate, pesticidi, erbicidi, ecc. saranno rimossi e quindi non potranno contribuire negativamente al sistema.
Una fonte di acqua pulita, priva di microbi, sali, sostanze nutritive e altre sostanze chimiche consente all’operatore aquaponico di manipolare l’acqua del sistema per contenere la miscela di nutrienti e la forza di cui hanno bisogno senza il timore che eventuali influenze esterne possano influenzare il funzionamento del sistema o la salute e la forza del sistema pesci e piante ed è un requisito vitale per qualsiasi operazione acquaponica commerciale.