1.1 Introdução

A produção de alimentos depende da disponibilidade de recursos, como terra, água doce, energia fóssil e nutrientes (Conijn et al. 2018), e o consumo atual ou degradação desses recursos excede sua taxa de regeneração global (Van Vuuren et al. 2010). O conceito de fronteiras planetárias (Fig. 1.1) visa definir os limites ambientais dentro dos quais a humanidade pode operar com segurança em relação aos escassos recursos (Rockström et al. 2009). Os limites de fluxo bioquímico que limitam o fornecimento de alimentos são mais rigorosos do que as alterações climáticas (Steffen et al. 2015). Além da reciclagem de nutrientes, mudanças alimentares e prevenção de resíduos são integralmente necessárias para transformar a produção atual (Conijn et al. 2018; Kahiluoto et al. 2014). Assim, um grande desafio global é mudar o modelo econômico baseado no crescimento para um paradigma ecoeconômico equilibrado que substitua o crescimento infinito pelo desenvolvimento sustentável (Manelli 2016). Para manter um paradigma equilibrado, são necessários sistemas de cultivo inovadores e ecologicamente mais sólidos, de modo a que as trocas entre necessidades humanas imediatas possam ser equilibradas, mantendo simultaneamente a capacidade da biosfera para fornecer os bens e serviços necessários (Ehrlich e Harte 2015).

Fig. 1.1 Status atual das variáveis de controle para sete dos limites planetários, conforme descrito por Steffen et al. (2015). A zona verde é o espaço operacional seguro, o amarelo representa a zona de incerteza (risco crescente), o vermelho é uma zona de alto risco, e os limites da zona cinzenta são aqueles que ainda não foram quantificados. As variáveis delineadas em azul (ou seja, mudança do sistema terrestre, uso de água doce e fluxos bioquímicos) indicam os limites planetários que a aquapônica pode ter um impacto positivo sobre

Neste contexto, a aquaponia tem sido identificada como uma abordagem agrícola que, através da reciclagem de nutrientes e resíduos, pode ajudar a abordar tanto as fronteiras planetárias (Fig. 1.1) como as metas de desenvolvimento sustentável, particularmente para regiões áridas ou áreas com solos não aráveis (Goddek e Körner 2019; Appelbaum e Kotzen 2016; Kotzen e Appelbaum 2010). A Aquaponics também é proposta como uma solução para o uso de terras marginais em áreas urbanas para produção de alimentos mais próximas aos mercados. Ao mesmo tempo, em grande parte uma tecnologia de quintal (Bernstein 2011), a aquaponia está agora a crescer rapidamente para a produção em escala industrial, à medida que as melhorias técnicas no design e na prática permitem um aumento significativo das capacidades de produção e eficiências de produção. Uma dessas áreas de evolução está no campo de sistemas aquapônicos acoplados vs. dissociados. Os projetos tradicionais para sistemas aquánicos de um ciclo incluem unidades de aquicultura e hidropônica entre as quais a água recircula. Em tais sistemas tradicionais, é necessário comprometer as condições de ambos os subsistemas em termos de pH, temperatura e concentrações de nutrientes (Goddek et al. 2015; Kloas et al. 2015) (ver [Cap. 7](/comunitária/artigos/capítulos 7-acoplados-aquaponics-sistemas)). Um sistema aquaponico dissociado, no entanto, pode reduzir a necessidade de compensações separando os componentes, permitindo assim que as condições em cada subsistema sejam otimizadas. A utilização de digestores de lodo é outra forma fundamental de maximizar a eficiência através da reutilização de resíduos sólidos (Emerenciano et al. 2017; Goddek et al. 2018; Monsees et al. 2015). Embora muitas das maiores instalações em todo o mundo ainda estejam em regiões áridas (ou seja, Península Arábica, Austrália e África Subsaariana), esta tecnologia também está sendo adotada em outros lugares, já que os avanços no design tornaram cada vez mais a aquapônica não apenas uma empresa economizadora de água, mas também uma energia e nutrientes eficientes sistema de reciclagem.