3.2 Smaltimento dei rifiuti

Il recupero e la digestione degli effluenti ittici sono più importanti nell’acquaponica che nello smaltimento dei rifiuti. Gran parte del mangime viene escreta come rifiuti solidi. I nutrienti essenziali per la crescita delle piante sono intrappolati all’interno di questa sospensione concentrata e dovrebbero essere recuperati per ridurre i costi di produzione e limitare la necessità di integrazione dei nutrienti. Il recupero di questi nutrienti sposta la produzione acquaponica verso un sistema a scarica zero. I nutrienti possono essere recuperati attraverso la digestione aerobica o anaerobica dei solidi. Può essere opportuno applicare direttamente sostanze nutritive ai terreni coltivati o ai fanghi di compostaggio.

Mineralization: Circa il 20% della N e il 50% della P dal mangime è utilizzato dai pesci per la loro crescita (Timmons et al. 2018). Il resto delle parti N e P (rispettivamente 70% e 30%) viene escreto come prodotto di scarto dalle branchie e come rifiuti di particolato (10% e 20% rispettivamente per N e P). I rifiuti di particolato contengono anche macro e micro nutrienti non assorbiti dai pesci. Il recupero di questi nutrienti può migliorare la crescita delle piante e limitare la necessità di nutrienti supplementari.

La mineralizzazione degli effluenti di pesce funziona in modo simile ai processi che si verificano nel suolo. In AP, gli effluenti di pesce concentrati vengono scaricati in una vasca di detenzione offline. I microbi degradano aerobicamente (o anaerobicamente) i materiali solidi organici, rilasciando sostanze nutritive inorganiche solubili nell’acqua, che sono poi disponibili per le piante da utilizzare (Delaide et al. 2018, Goddek et al. 2018). Solo in una forma inorganica sono nutrienti disponibili per le piante. In condizioni aerobiche, viene applicata un’aerazione pesante ai solidi concentrati (Figura 10). Dopo 8-10 giorni, l’aerazione viene disattivata, i solidi sono autorizzati a depositarsi e l’acqua chiarificata viene rilasciata nel sistema (Pattillo 2017). In condizioni anaerobiche, i batteri decompongono la materia organica in ambienti con poco o niente ossigeno. La digestione anaerobica produce gas metano (CH~4~) che può essere utilizzato come biocarburante (Dana 2010) e digestante concentrato che può essere applicato alle colture in serra (Pickens 2015) o utilizzato per la produzione di piantine (Danaher et al. 2009, Pantanella et al. 2011). La digestione anaerobica dei solidi dei pesci è più complessa da gestire rispetto alla digestione aerobica e può essere costosa a causa del grande volume di digestore necessario (Chen et al. 1997).

Esistono informazioni limitate sul contributo microbico o sui processi ambientali che sottopongono un’efficace mineralizzazione aerobica degli effluenti di pesce; tuttavia, studi suggeriscono che il recupero dei nutrienti dai solidi dei pesci può essere significativo (Cerozi e Fitzsimmons 2017, Cerozi e Fitzsimmons 2016, Goddek et al. 2018, Rakocy et al. 2016, Tyson et al. 2011, Yogev et al. 2016, Khiari et al. 2019, Graber e Junge 2009). I risultati preliminari dei sistemi di ricerca AP in loco presso la Kentucky State University (KSU) mostrano che la mineralizzazione aerobica degli effluenti di pesce per 14 giorni ha portato ad un aumento del 143% (da 7,61 a 18,5 mg/L) del fosfato (PO~4~), un aumento del 47% dei nitrati (NO~3~-N; 28,5 a 41,7 mg/L) e ≥ 20% in Ca 74. 23 mg/L) e K (27,38-32,7 mg/L) rispetto all’acqua del sistema (inedita). Tuttavia, anche se i nutrienti vengono recuperati dagli effluenti e forniti nella giusta forma e quantità, le interazioni con altri nutrienti e chimica dell’acqua possono talvolta renderli indisponibili alle piante (Bryson e Mills 2014).

Applicazione diretta: i rifiuti possono anche essere applicati direttamente come modifica del suolo, compostati con metodi tradizionali di trattamento termico o tramite vermicompost (compostaggio di vermi). L’applicazione diretta deve essere utilizzata come fertilizzante di bassa qualità o se la sospensione è inferiore all'1% di solidi. Il compostaggio a base di calore dei solidi ittici disidratati richiede competenze aggiuntive e costi di manodopera, ma può aggiungere un importante flusso di reddito aggiuntivo. Il vermicompostaggio utilizza metodi simili al compostaggio tradizionale, ma non si basa sul calore per trattare i rifiuti. I vermi consumano materia organica, frammentano e aerano il materiale solido e possono potenzialmente fornire un mangime supplementare vivo per i pesci (Yeo e Binkowski 2010). Il compost può includere rifiuti vegetali o altri materiali compostabili provenienti dalla produzione. Non è raro che gli effluenti mineralizzati vengano imbottigliati e venduti direttamente ai giardinieri domestici o alle piccole operazioni in serra; tuttavia, potrebbero essere applicate alcune restrizioni a seconda delle normative locali.

• Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Università statale del Kentucky. Manuale di produzione Aquaponics: un manuale pratico per i coltivatori. *