Глава 1 Аквапоника и глобальные продовольственные проблемы
1.5 Будущее аквапоники
Технология позволила увеличить производительность сельского хозяйства в прошлом столетии экспоненциально, что также способствовало значительному росту численности населения. Однако эти изменения также потенциально подрывают способность экосистем поддерживать производство продовольствия, поддерживать пресноводные и лесные ресурсы и содействовать регулированию климата и качества воздуха (Foley et al. 2005). Одной из наиболее актуальных задач в области инновационного производства продуктов питания и, следовательно, аквапоники является решение вопросов регулирования, сдерживающих расширение интегрированных технологий. Широкий круг различных ведомств обладает юрисдикцией в отношении водных ресурсов, здоровья животных, охраны окружающей среды и безопасности пищевых продуктов, и их правила в некоторых случаях противоречат друг другу или плохо подходят для сложных интегрированных систем (Joly et al.
· Aquaponics Food Production Systems1.4 Экономические и социальные проблемы
С экономической точки зрения существует ряд ограничений, присущих системам аквапоники, которые делают конкретные коммерческие проекты более или менее жизнеспособными (Goddek et al. 2015; Vermeulen and Kamstra 2013). Один из ключевых вопросов заключается в том, что автономные, независимые гидропоники и системы аквакультуры являются более продуктивными, чем традиционные одноконтурные системы аквапоники (Graber and Junge 2009), поскольку они не требуют компромиссов между рыбными и растительными компонентами. Традиционная классическая одноконтурная аквапоника требует компромисса между рыбными и растительными компонентами при попытке оптимизировать качество воды и уровни питательных веществ, которые по своей сути различаются для двух частей (например, желаемые диапазоны рН и требования и концентрации питательных веществ).
· Aquaponics Food Production Systems1.3 Научно-технические проблемы в аквапонике
В то время как аквапоника считается одной из ключевых технологий производства продуктов питания, которые «могут изменить нашу жизнь» (van Woensel et al. 2015), с точки зрения устойчивого и эффективного производства продуктов питания аквапоника можно рационализировать и стать еще более эффективной. Одна из ключевых проблем традиционных систем аквапоники заключается в том, что питательные вещества в сточных водах, производимых рыбой, отличаются от оптимального питательного раствора для растений. Развязанные системы аквапоники (DAPS), которые используют воду из рыбы, но не возвращают воду в рыбу после растений, могут улучшаться на традиционных конструкциях путем внедрения минерализационных компонентов и иловых биореакторов, содержащих микробы, которые превращают органическое вещество в биологически доступные формы ключевых минералов, особенно фосфор, магний, железо, марганец и сера, которые испытывают нехватку типичных рыбных стоков.
· Aquaponics Food Production Systems1.2 Спрос и предложение
В Повестке дня в области устойчивого развития на период до 2030 года подчеркивается необходимость решения глобальных проблем, начиная от изменения климата и заканчивая нищетой, при этом устойчивое производство продовольствия является одним из приоритетов (Brandi 2017; UN 2017). Как отражено в Цели 2 ООН в области устойчивого развития (ООН 2017), одна из самых серьезных проблем, стоящих перед миром, заключается в том, как обеспечить, чтобы растущее население планеты, которое, согласно прогнозам, достигнет порядка 10 миллиардов человек к 2050 году, могло удовлетворить свои потребности в питании.
· Aquaponics Food Production Systems1.1 Введение
Производство продовольствия зависит от наличия таких ресурсов, как земля, пресная вода, ископаемые источники энергии и питательные вещества (Conijn et al. 2018), а текущее потребление или деградация этих ресурсов превышает их глобальные темпы регенерации (Van Vuuren et al. 2010). Концепция планетарных границ (рис. 1.1) направлена на определение экологических границ, в рамках которых человечество может безопасно действовать в отношении ограниченных ресурсов (Rockström et al. 2009). Биохимические границы потоков, ограничивающие поставки продовольствия, являются более жесткими, чем изменение климата (Steffen et al.
· Aquaponics Food Production Systems