2.7 Энергетические ресурсы
2.7.1 Прогнозы
По мере распространения механизации во всем мире, интенсивное земледелие с открытым полем во все большей степени опирается на ископаемые виды топлива для производства сельскохозяйственной техники и транспортировки удобрений, а также сельскохозяйственной продукции, а также для эксплуатации оборудования для переработки, упаковки и хранения. В 2010 году Международное энергетическое агентство ОЭСР прогнозировало, что глобальное потребление энергии вырастет до 50% к 2035 году; ФАО также подсчитала, что 30% мирового потребления энергии приходится на производство продовольствия и его производственно-сбытовую цепочку (FAO 2011). Выбросы парниковых газов (ПГ), связанные с ископаемыми видами топлива (приблизительно 14% при анализе жизненного цикла), добавляемые к выбросам удобрений (16%) и закиси азота из средних почв (44%) (Camargo et al. 2013), вносят существенный вклад в экологическое воздействие сельского хозяйства. Тенденция XXI века к производству биотоплива на основе сельскохозяйственных культур (например, кукуруза для этанола) вместо ископаемых видов топлива усилила давление на очистку тропических лесов, торфяников, саванн и лугов для сельскохозяйственного производства. Однако исследования указывают на создание «углеродного долга» на основе такой практики, поскольку общий объем выбросов COSub2/sub превышает сокращение ПГ, которое они обеспечивают за счет вытеснения ископаемых видов топлива (Fargione et al. 2008). Возможно, подобная углеродная задолженность существует при расчистке земель для выращивания продовольственных культур через традиционное сельское хозяйство, которое опирается на ископаемые виды топлива.
В результате сравнительного анализа систем сельскохозяйственного производства, тралового промысла и рециркулирующих систем аквакультуры (РАС) было установлено, что выбросы ПГ в 2—2,5 раза превышают выбросы нетралового промысла и аквакультуры, не относящейся к РАС (перо, качения). В РАН эти энергетические потребности связаны прежде всего с функционированием насосов и фильтров (Michael and David 2017). Аналогичным образом, системы производства парниковых газов могут выделять в три раза больше ПГ, чем открытые сельскохозяйственные культуры, если требуется энергия для поддержания тепла и света в оптимальных диапазонах (там же). Однако эти данные о ПГ не учитывают другие экологические последствия систем, не относящихся к РСО, такие, как эвтрофикация или потенциальный перенос патогенов в дикие запасы. Они также не рассматривают ПГ при производстве, транспортировке и применении гербицидов и пестицидов, используемых при выращивании на открытых полях, а также метана и закиси азота, образующихся в результате соответствующего животноводства, которые обладают потенциалом потепления в течение 100 лет (ПГП) в 25 и 298 раз больше, чем у COSub2/sub, соответственно (Камарго и др., 2013 год; Эглстон и др., 2006 год).
Эти отрезвляющие оценки нынешнего и будущего потребления энергии и выбросов ПГ, связанных с производством продуктов питания, побудили к разработке новых моделей и подходов, например, подход ООН, основанный на связях между водой, продовольствием и энергией, упомянутый в [разделе 2.1](/сообщество/статьи/глава 21-аквапоника в застроенной среде). Цели устойчивого развития ООН указали на уязвимость производства продовольствия перед колебаниями цен на энергоносители как ключевой фактор отсутствия продовольственной безопасности. Это подтолкнуло усилия, направленные на то, чтобы сделать агропродовольственные системы «умными» с упором на повышение энергоэффективности, расширение использования возобновляемых источников энергии и поощрение интеграции производства продовольствия и энергии (ФАО 2011).
2.7.2 Аквапоника и энергосбережение
Технологические достижения в области эксплуатации аквапонных систем продвигаются к тому, чтобы быть все более «энергоумными» и сокращать углеродную задолженность от насосов, фильтров и отопительных и охлаждающих устройств за счет использования электроэнергии, вырабатываемой из возобновляемых источников. Даже в умеренных широтах многие новые конструкции позволяют полностью реинтегрировать энергию, связанную с нагревом и охлаждением емкостей для рыбы и теплиц, таким образом, чтобы эти системы не требовали ввода за пределами солнечных батарей или электрической/тепла, генерируемого бактериальным биогазом из ила аквакультуры (Эзебуиро и Кёрнер 2017; Годдек и Кисман 2018; Клоас и др. 2015; Йогев и др. 2016). Кроме того, аквапонные системы могут использовать микробную денитрификацию для преобразования закиси азота в азотный газ при наличии достаточного количества источников углерода из отходов, что позволяет гетеротрофным и факультативным анаэробным бактериям преобразовывать избыточные нитраты в азотный газ (Van Rijn et al. 2006). Как отмечается в [Sect. 2.7.1](#271 -прогнозы), закись азота является мощным ПГ, и микробы, уже присутствующие в закрытых системах аквапоники, могут способствовать его преобразованию в азотный газ.