7.1 Introduzione

Fig. 7.1 Diagramma del primo sistema di Naegel (1977) che cresce Tilapia e carpa comune in combinazione con lattuga e pomodori in un sistema di ricircolo chiuso

La combinazione di coltivazione di pesci e piante in acquaponica accoppiata risale al primo progetto di Naegel (1977) in Germania, utilizzando un sistema di scala da 2000 L (Fig. 7.1) situato in una serra a ambiente controllato. Questo sistema è stato sviluppato per verificare l’uso di sostanze nutritive provenienti dalle acque reflue dei pesci in condizioni di ricircolo dell’acqua completamente controllate destinate alla produzione di impianti, compreso un sistema a doppio fango (trattamento delle acque reflue aerobiche). Naegel ha basato il suo concetto sul sistema acquaponico a stagno aperto della South Carolina Agricultural Experiment Station, negli Stati Uniti, dove i nutrienti in eccesso provenienti dagli stagni, riforniti di pesce gatto del canale (Ictalurus punctatus) sono stati eliminati dalla produzione idroponica di castagne d’acqua (Eleocharis dulcis) ( Loyacano e Grosvenor 1973). Includendo serbatoi di nitrificazione e denitrificazione per aumentare la concentrazione di nitrati all’interno del suo sistema, Naegel (1977) ha tentato una completa ossidazione di tutti i composti azotati, raggiungendo concentrazioni di nitrati di 1200 mg/L e dimostrando l’efficacia della fase di nitrificazione. Sebbene il sistema fosse rifornito a bassa densità (20 kg/msup3/sup ciascuno) utilizzando tilapia (Tilapia mossambica) e carpe (Cyprinus carpio), i pomodori (Lycopersicon esculentum) e la lattuga iceberg (Lactuca scariola) sono cresciuti bene e hanno prodotto una resa raccolta. Questi primi risultati di ricerca hanno portato al concetto di sistemi acquaponici accoppiati, in cui le piante eliminano i rifiuti prodotti dai pesci, creando una crescita adeguata, dimostrando un uso altamente efficiente dell’acqua in entrambe le unità. Il principio dell’acquaponica accoppiata è stato descritto per la prima volta da Huy Tran alla Conferenza Mondiale dell’Acquacoltura nel 2015 (Tran 2015).

I sistemi acquaponici accoppiati non utilizzano necessariamente il filtraggio meccanico del particolato nel senso classico e mantengono un flusso di nutrienti costante tra l’acquacoltura e le unità idroponiche. La sfida principale è come gestire il carico fecale nel sistema acquaponico accoppiato dove le piante assorbono i nutrienti e i rifiuti di particolato possono essere rimossi dal sistema mediante presse filtranti o geotessili.

Lo sviluppo dell’agricoltura moderna, la crescita della popolazione umana e la riduzione delle risorse in tutto il mondo, ha favorito lo sviluppo di sistemi acquaponici accoppiati. Poiché l’allevamento ittico è notevolmente più efficiente nella produzione di proteine e nell’uso di acqua rispetto ad altri animali d’allevamento e poiché i sistemi chiusi sono ampiamente indipendenti dal sito, i sistemi aquaponici accoppiati sono stati in grado di svilupparsi in tutto il mondo (Graber e Junge 2009), in condizioni aride (Kotzen e Appelbaum 2010; Appelbaum e Kotzen 2016) e anche in contesti urbani (König et al. 2016). I sistemi più descritti appartengono a impianti domestici, su piccola scala e semi-commerciali (Palm et al. 2018) che sono guidati da acquariofili, appassionati o piccole imprese start-up. I nuovi risultati della ricerca, riassunti in questo capitolo, dimostrano sia le potenzialità che i vincoli relativi al continuo sviluppo di questi sistemi nell’acquaponica commerciale, essendo in grado di dare un contributo significativo alla futura produzione alimentare.