Aqu @teach: Mandhari ya utafiti wa sasa katika aquaponics
Mwelekeo katika teknolojia
Kama tulivyoona hapo juu, muundo wa mifumo ya mafanikio ya aquaponic inategemea kikundi cha mtumiaji. Mazao ya juu, uzalishaji usio na udongo unahitaji pembejeo kubwa ya teknolojia (pampu, aerators, loggers) na ujuzi, na kwa hiyo inafaa zaidi kwa shughuli za kibiashara. Hata hivyo, inawezekana kabisa kubuni na kuendesha mifumo ya aquaponic ya chini ambayo inahitaji ujuzi mdogo wa kufanya kazi, na bado hutoa matokeo ya heshima. Hii inamaanisha biashara-off (high-tech/chini tech) na mbalimbali ya maombi ya aquaponics kuwa na matokeo kwa njia zaidi ya maendeleo ya teknolojia, kubuni mfumo, na masuala ya kijamii na kiuchumi. Teknolojia ya Aquaponic inaweza kuendeleza kwa angalau maelekezo mawili: kwa upande mmoja kuelekea ufumbuzi wa teknolojia ya chini (labda hasa katika nchi zinazoendelea na kwa maombi yasiyo ya kitaaluma) na, kwa upande mwingine, kuelekea mitambo yenye ufanisi wa hi-tech (hasa katika nchi zilizoendelea na kitaalamu/washirika wa kibiashara) (Junge et al. 2017).
Wakati teknolojia yenyewe haina kusababisha mipaka kwa eneo la shamba (kwa sababu inaweza kuwa msimu), ukubwa wa mashamba ya miji imedhamiriwa na (i) sifa za eneo inapatikana, ambayo ni lazima kugawanyika katika mji (maeneo ya brownfield, majengo yasiyofaa au yasiyo wazi, na paa); na (ii) vikwazo vinavyotokana na uchumi wa uzalishaji wa mazao. Kama kanuni ya kidole, eneo linalohitajika kuvunja hata kwa shughuli za kibiashara ni karibu 1000 m2. Mipangilio ya Hobby na mashamba inaweza kuwa ndogo sana. Mashamba ya Aquaponic yanaweza kukua/kupanua kwa kuongeza idadi ya mifumo ya uendeshaji (au modules), au kwa kwenda wima, ingawa hayawezi kuongezwa sana bila kuongeza kasi gharama za ujenzi na nishati. Aina ya ukubwa wa mashamba ya miji-aquaponic huenda ikawa kati ya 150 m2 na 3000 m2 , kutokana na mapungufu ya nafasi, kiuchumi, na usimamizi, lakini hii inaweza kuwa ya kutosha kufunika mahitaji ya msingi kwa ajili ya usawa wa mboga mboga mboga kwa sehemu ya wakazi wa miji. Mara kwa mara miji-aquaponic mashamba inaweza kuwa kubwa, na kurekebishwa ni pamoja na mifumo ya bara aquaculture au kutumia tena virutubisho tajiri majivu au mbolea samaki sludge katika maeneo ya vijiumbe.
Teknolojia ya Aquaponic yenyewe inaweza kuchukuliwa kuwa ndogo, kwani bado kuna matatizo ya kutatuliwa. Tu kuunganisha hali ya sanaa aquaculture mfumo na hali ya sanaa hydroponic haina kuzingatia mambo mengine, kama vile matatizo na filters clogged ngoma, walowezi ufanisi, kushindwa oksijeni, walowezi vibaya iliyoundwa, na mabomba ya maji clogged. Ingawa ushawishi wa mimea kukua vitanda (NFT, umwagiliaji wa matone, utamaduni wa maji ya kina) tayari umejulikana katika mifumo ya hydroponic, uchaguzi wa vitanda wale katika mifumo ya aquaponic inahitaji kujifunza zaidi kwani itakuwa na matokeo kwa uzalishaji na uendeshaji. Utafiti zaidi unahitajika katika maeneo mengine pia. Kwa kuwa microorganisms ni ubiquitous, wao kucheza sehemu muhimu katika hatua zote za uzalishaji wa aquaponic. Ushawishi wa hali ya mazingira juu ya wingi, utofauti, na majukumu yao inaweza kuchunguzwa, kwa mfano kwa matumizi zaidi ya Kizazi cha Riwaya cha Mbinu za Utaratibu (Schmautz et al. 2016a). Moja ya maswali ya kati ni sahihi kudhibiti wadudu na magonjwa kwa mifumo ya aquaponics. Matatizo yanayohusiana na ulinzi wa mimea katika aquaponics yalijadiliwa na [Bittsanszky et al. (2016b). Wao alihitimisha kuwa tangu sana zana chache zinapatikana kwa ajili ya ulinzi wa mimea katika aquaponics, msisitizo unapaswa kuwekwa juu ya hatua za tahadhari ili kupunguza uingizaji wa wadudu na vimelea. Kwa upande mwingine, mbinu za kudhibiti wadudu za kibiolojia zinazopatikana kwa sasa kwa kilimo cha kikaboni zinapaswa kubadilishwa kwa aquaponics (Angalia Sura ya 8).
Ikiwa aquaponics inapaswa kuendelezwa kama njia ya mafanikio ya high-tech ya uzalishaji wa chakula, lengo moja litahitaji kuwa katika kupunguza mahitaji ya wafanyakazi. Wakati baadhi ya automatisering tayari vizuri maendeleo (kwa ajili ya kumwagilia na kulisha, ufuatiliaji online na kengele kwa vigezo vingi, hasa oksijeni), inahitaji kusafishwa ili kuruhusu shughuli sahihi zaidi na ufanisi wa kazi, ambayo itahitaji maendeleo ya sensorer zinazofaa. Chaguo moja ya kupunguza wafanyakazi inaweza kuwa kutumia robots. Mifumo inayofaa, sawa na [Farmbot, inapaswa kuendelezwa kwa ajili ya matumizi ya kujitolea katika aquaponics.
Mwelekeo katika kubuni mifumo
Wakati aquaponics ina uwezo wa kuwa endelevu, uchambuzi wa kina wa mzunguko wa maisha (LCA) masomo ya shughuli za aquaponic na bidhaa ni chache (Forchino et al. 2017; Maucieri et al. 2018). Hata hivyo, ni wazi kwamba athari za kiikolojia za aquaponics zinaweza kuboreshwa zaidi kwa kugonga vyanzo mbadala vya nishati, kuendeleza mbinu za kuvuna mchana ili kuepuka matumizi ya nishati ya umeme, kutumia maji kabla ya kutibiwa au recycled au maji ya mvua, na kuboresha udhibiti wa hali ya hewa ya greenhouses. Katika mazingira ya miji, aquaponics inapaswa kuingizwa zaidi katika majengo, kuruhusu kubadilishana gesi, maji na nishati kati ya greenhouses na majengo. Uboreshaji pia unahitajika kuhusu mzunguko wa vifaa vya kikaboni. Chakula cha samaki ni pembejeo kuu ya virutubisho na hufafanua, kwa kiasi kikubwa, uendelevu wa operesheni. Aquaponics (kama vile RAS) inahitaji lishe bora kwa samaki, na chakula cha samaki kinapaswa kuwa na vifaa vya kudumu, vya ndani (kikaboni, mboga, wadudu). Kitanzi cha aquaponic kinapaswa kufungwa zaidi kwa kuchimba sludge ya samaki ili kutumia tena virutubisho katika mfumo wa aquaponic, au kwa kuzaliana vidudu na/au wadudu kwenye mabaki ya mimea na kutumia hizi kwa ajili ya kulisha samaki, huku sludge iliyobaki ya samaki na taka ya mimea ikizalishwa. Lengo ni kufika kwenye dhana ya taka ya sifuri kwenye shamba ili kupunguza nyayo za kaboni. Mafunzo juu ya uzalishaji wa gesi chafu inaweza kufanya picha hii kamili. Hatimaye, uwezekano wa kutumia viumbehai vya riwaya katika majini (k.m. mimea ya majini, samaki wa baharini, mwani na magugu ya bahari, crustaceans n.k.) unapaswa kuchunguzwa zaidi ili kupanua mzunguko wa kiikolojia. New aquaculture na bidhaa kupanda pia inaweza kuwa na athari kwa uwezekano wa kiuchumi wa teknolojia, kama sehemu ifuatayo kujadili.
Utafiti wa kijamii na kiuchumi
Hivi sasa, aquaponics ni sekta ndogo ya biashara lakini inayojitokeza. Ingawa uzalishaji wa chakula ni lengo la msingi la operesheni, mara nyingi huunganishwa na utalii na elimu ili kuboresha faida. Kwa sababu ya mbinu yake ya riwaya ya teknolojia ya kuvuka, aquaponics haina hali ya wazi ya kisheria ndani ya kanuni zilizopo Ulaya ([Joly et al. 2015). Wakati katika Marekani aquaponic mazao inaweza kuthibitishwa kama kikaboni, katika Ulaya hii kwa sasa haiwezekani kwa sababu aquaponics inahusisha udongo chini ya kupanda uzalishaji na RAS, zote ambazo haziruhusiwi na EU kanuni za kikaboni.
Licha ya uwezekano wa aquaponics kama teknolojia ya uzalishaji wa chakula, bado kuna maswali ya wazi. Kama tulivyoonyesha hapo juu, aquaponics ni mada maarufu katika vyombo vya habari vya kijamii, lakini kidogo haijulikani kuhusu ujuzi wa watumiaji na kukubalika, ambayo inahitaji kueleweka katika mazingira tofauti ya kitamaduni na soko. Kwa ujumla, hatujui kutosha kuhusu jinsi faida za uendelevu za aquaponics zinapaswa kuwasilishwa kwa watumiaji, ikilinganishwa na ubora wa bidhaa kama vile ladha, usafi, afya, na bei ([Newman et al. 2014).
Hadi sasa, utafiti wengi juu ya aquaponics umezingatia kuendeleza vifaa vya kazi. Njia moja ya kuboresha faida inaweza kuwa kuboresha ufanisi. Matumizi mazuri ya vyanzo mbadala vya nishati, maji, na kuchakata majivu ya kikaboni yataokoa gharama za uzalishaji, lakini zinahitaji kupimwa dhidi ya gharama kubwa za uwekezaji. Ili kuongeza uzalishaji wa kibiashara, mifano ya biashara ya riwaya lazima pia iendelezwe kuhusiana na mawazo yanayojitokeza ya uchumi wa mviringo na wa ndani, lakini kusimamia interfaces huongeza utata. Hapa, maswali ya hali ya mfumo wa gharama za uendeshaji, vifaa vya ndani na vigezo vya tabia ya ununuzi wa mboga na samaki itahitaji kushughulikiwa. Mbali na kuboresha ufanisi wa teknolojia, pia kuna masuala kuhusu usimamizi wa uendeshaji, na inaweza kuwa ya kuvutia kuchunguza aina mpya za mazao ya usafiri ili kupata bei ya soko ya kutosha kwa kuepuka ushindani na kilimo maalumu cha maua. Hata hivyo, kuchanganya teknolojia mpya na bidhaa mpya pia huongeza kutokuwa na uhakika wa ujasiriamali.
Aquaponics ni muhimu hasa kwa waelimishaji: hata mfumo mdogo wa darasani hutoa fursa mbalimbali za kufundisha katika ngazi tofauti za elimu, kutoka shule ya msingi hadi chuo kikuu (tazama Sura ya 15). Aquaponics inaweza kuunganishwa kwa urahisi katika masomo yote ya STEM (sayansi, teknolojia, uhandisi na hisabati), si tu kuonyesha kanuni za msingi za kibiolojia na kiikolojia, lakini pia kemia, fizikia, na hisabati. Uwezo na ujuzi mbalimbali unaweza kupatikana kwa kutumia mifumo ya aquaponic, kama vile ujuzi wa msingi wa maabara, kazi ya timu, maadili ya mazingira, kwa jina lakini wachache. Upana wa masuala ya kijamii na kiuchumi yaliyoainishwa hapa unaonyesha kwamba aquaponics itakua tu na ushirikiano mpana kati ya wachezaji kadhaa muhimu zaidi ya wanasayansi wa asili na wahandisi. Hizi zinaweza kujumuisha, kwa mfano, (i) wabunifu na wasanifu kutoa miundo aesthetically kupendeza; (ii) wanasayansi wa kijamii kusaidia kuelewa mitizamo na kukubalika kwa aquaponics kati ya watazamaji pana; na (iii) afya na lishe wanasayansi kuchunguza jinsi bidhaa aquaponic inaweza kuingizwa katika mlo kama chakula na afya na endelevu zinazozalishwa. Mizigo ya maoni kwa watengenezaji wa mfumo na physiologists ya mimea na samaki pia inahitaji kuendelezwa ili kuboresha mifumo kuhusiana na mahitaji ya walaji, uendelevu, na thamani ya lishe ya bidhaa.
*Hakimiliki © Washirika wa Mradi wa Aqu @teach. Aqu @teach ni Ushirikiano wa Kimkakati wa Erasmus+katika Elimu ya Juu (2017-2020) unaongozwa na Chuo Kikuu cha Greenwich, kwa kushirikiana na Chuo Kikuu cha Zurich cha Sayansi Applied (Uswisi), Chuo Kikuu cha Ljubljana na Kituo cha Biotechnical Naklo (Slovenia) . *