Ufafanuzi kati ya aquaponics na teknolojia nyingine jumuishi wakati mwingine haijulikani. [Palm et al. (2018) alipendekeza ufafanuzi mpya wa majini, ambapo idadi kubwa (> 50%) ya virutubisho inayoendeleza ukuaji wa mimea lazima itolewe kutokana na taka inayotokana na kulisha viumbe vya majini.

Aquaponics kwa maana nyembamba (aquaponics sensu stricto) hutumiwa tu kwa mifumo yenye hydroponics na bila matumizi ya udongo. Baadhi ya mifumo mpya jumuishi aquaculture ambayo kuchanganya samaki na uzalishaji mwani pia kuanguka chini ya dhana hii. Kwa upande mwingine, neno aquaponics kwa maana pana (aquaponics sesu lato) linaweza kutumika kwa mifumo ambayo ni pamoja na kilimo cha maua na mbinu za uzalishaji wa mazao ambayo hutumia mchakato wa madini, bafa na kazi ya kuhifadhi madini ya substrates tofauti, ikiwa ni pamoja na udongo. Palm et al. (2018) kupendekeza neno ‘aquaponic kilimo ‘kwa ajili ya shughuli hizi.

Jedwali la 2: Uainishaji wa aquaponics kulingana na kanuni tofauti za kubuni na mifano kwa kila jamii (ilichukuliwa kutoka Maucieri et al. 2018)

Aquaponics inaweza kushughulikia malengo mbalimbali au wadau, kuanzia utafiti na maendeleo, shughuli za elimu na kijamii, hadi kilimo cha kujikimu na uzalishaji wa chakula wadogo wa kibiashara. Inaweza kutekelezwa kwa njia na mazingira mbalimbali, kama vile kwenye ardhi yenye ukame na iliyochafuliwa, uzalishaji wa mashamba, kilimo cha miji, n.k. ilhali mfumo unaweza kutimiza malengo kadhaa wakati huo huo, ikiwa ni pamoja na kijani na mapambo, mwingiliano wa kijamii, na uzalishaji wa chakula, kwa kawaida hauwezi kufikia haya yote wakati huo huo. Kufanya kwa kuridhisha kwa kila malengo iwezekanavyo, vipengele vya mfumo vinatakiwa kutimiza mahitaji tofauti, wakati mwingine tofauti. Uchaguzi wa mfumo unaofaa wa aquaponic kwa hali fulani unapaswa kutegemea tathmini halisi (ikiwa ni pamoja na mpango wa biashara mzuri, ikiwa inafaa) na inapaswa kusababisha ufumbuzi uliofanywa. Tukifuata uainishaji wa [Maucieri et al. (2018), ambao huainisha mifumo ya aquaponic kulingana na makundi mbalimbali (k.mf. aina ya wadau, mode ya uendeshaji, ukubwa, aina ya mfumo wa hydroponic, nk), tofauti kadhaa chaguzi kwa ajili ya kuchagua mfumo wa kufaa aquaponic kuibuka (Jedwali 2). Uamuzi wowote unafanywa ndani ya mipaka ya bajeti inapatikana, ingawa inawezekana kujenga mfumo kwa gharama ndogo sana.

Uainishaji kulingana na hali ya uendeshaji: kina (pamoja na matumizi ya sludge jumuishi) na kubwa (na kujitenga sludge)

Sehemu moja ya mfumo wa aquaponic ni tank ya samaki, ambapo samaki hulishwa na, kwa njia ya kimetaboliki yao, nyasi na amonia hupunguzwa ndani ya maji. Hata hivyo, viwango vya juu vya amonia ni sumu kwa samaki. Kupitia bakteria nitrifying, amonia ni kubadilishwa kwa nitriti na kisha kuwa nitrati, ambayo ni kiasi wapole kwa samaki na ni aina Maria ya nitrojeni kwa ajili ya kupanda mazao kama vile mboga. Uzalishaji mkubwa huunganisha biofilter pamoja na kuondolewa kwa sludge moja kwa moja ndani ya kitengo cha hydroponic, kwa kutumia substrates zinazotoa msaada sahihi kwa ukuaji wa biofilm, kama vile changarawe, mchanga, na udongo ulioenea. Uzalishaji wa kina hutumia mfumo wa kujitenga wa biofilter na sludge. Njia zote mbili za uendeshaji zina faida na hasara. Wakati jumuishi sludge matumizi inaruhusu kukamilisha madini kuchakata, masuala hasi ni pamoja na maji chafu, na badala ya chini biofilter utendaji, ambayo tu kuruhusu mdogo samaki kuhifadhi. Toa sludge kuondolewa na biofilter, kwa upande mwingine, kuruhusu samaki kubwa kuhifadhi hadi 100 au zaidi kg/m³. mambo chanya ni pamoja na maji ya wazi, chini BOD (mahitaji biochemical oksijeni) mkusanyiko, chini microbial mzigo, na optimized biofilter utendaji. Hata hivyo, mifumo hii inaruhusu tu kuchakata sehemu ya virutubisho. Hatua ya ziada ya matibabu ya sludge (kwenye tovuti au mbali- tovuti), kama vile kuunganisha biodigesters sludge au vermicomposting, inaweza kuwa muhimu (Goddek _et al._2016b).

#

Kielelezo 4: Mfumo wa Aquaponic na matumizi jumuishi ya sludge

#

Kielelezo cha 5: Mpangilio unaowezekana wa mfumo wa aquaponic na kujitenga kwa sludge

Usimamizi wa mzunguko wa maji

mifumo imefungwa kitanzi (pamoja): mifumo ya aquaponic inaweza kujengwa na kuendeshwa kama kitanzi cha recirculating, na mtiririko wa maji unahamia pande zote mbili, kutoka bonde la samaki hadi kitengo cha hydroponic, na kinyume chake. Maji yanaenea mara kwa mara kutoka RAS hadi kitengo cha hydroponic, na kurudi kwenye RAS.

Fungua kitanzi mifumo: hivi karibuni kumekuwa na maendeleo kuelekea udhibiti wa kujitegemea juu ya kila kitengo cha mfumo, hasa kwa sababu ya mahitaji tofauti ya mazingira ya samaki na mimea. Mifumo hiyo, ambapo maji ya maji, hydroponics na, ikiwa inatumika, remineralization ya sludge ya samaki inaweza kudhibitiwa kwa kujitegemea, huitwa mifumo ya aquaponic iliyopigwa (DAPS). Mifumo ya aquaponic iliyopigwa inajumuisha RAS iliyounganishwa na kitengo cha hydroponic (pamoja na hifadhi ya ziada) kupitia valve ya njia moja. Maji hutenganishwa tena ndani ya kila mfumo na hutolewa kwa mahitaji kutoka RAS hadi kitengo cha hydroponic, lakini haitiririki nyuma (Goddek et al. 2016a; Monsees et al. 2017.

Kielelezo 6 kinaonyesha mfano schematic ya aquaponics pamoja na decoupled. Katika mfumo wa pamoja (imefungwa kitanzi) yenye RAS (bluu: mizinga ya kuzaliana, clarifier na biofilter) moja kwa moja kushikamana na kitengo hydroponic (kijani: NFT-trays), maji ni daima kusambazwa kutoka RAS kwa kitengo hydroponic na kurudi RAS. Katika decoupled (wazi kitanzi) mfumo aquaponic yenye RAS kushikamana na kitengo hydroponic (pamoja na hifadhi ya ziada) kupitia njia moja valve, maji ni tofauti recirculated ndani ya kila mfumo na maji ni zinazotolewa mahitaji kutoka RAS kwa kitengo hydroponic, lakini haina kurudi RAS.

#

Kielelezo 6: Mchoro wa mchoro wa aquaponics pamoja (kushoto) na decoupled (kulia).

Aina ya mfumo wa hydroponic uliotumiwa katika aquaponics

Mbinu ya Filamu ya Nut

Katika mifumo ya Nutrient Film Technique (NFT), maji kutoka tank ya samaki hupitia chini ya bomba la PVC la usawa, katika filamu nyembamba. Mabomba haya yana mashimo yaliyokatwa juu, ambayo mimea hupandwa kwa namna ambayo mizizi yao huingia ndani ya maji yanayotembea chini. Virutubisho kutoka maji ya tank huingizwa na mimea, na kama mizizi yao imejaa sehemu tu, hii inaruhusu kuwasiliana na oksijeni ya anga pia.

Jedwali 3: Faida na hasara za NFT

Kielelezo 7: Mbinu ya filamu ya virutubisho (NFT). Kushoto — Mchoro wa mfumo mzima. Haki — Picha ya mfumo (Picha ZHAW)

Mbinu ya kitanda cha habari

Vitengo vya kitanda vilivyojaa vyombo vya habari ni kubuni maarufu zaidi kwa aquaponics ndogo. Miundo hii hutumia nafasi kwa ufanisi, ina gharama ya chini ya awali, na inafaa kwa Kompyuta kwa sababu ya utulivu na unyenyekevu wao. Katika vitengo vya kitanda vya vyombo vya habari, kati hutumiwa kusaidia mizizi ya mimea na kazi kama chujio cha mitambo na kibaiolojia.

Jedwali 4: Faida na hasara za mbinu za kitanda cha vyombo vya habari

Figure 8: Mbinu Media kitanda. Kushoto — Mchoro wa mfumo mzima. Haki — Mfano kutoka kwa ZHAW Waedenswil (Picha: Robert Junge)

Maji ya kina au Utamaduni wa Raft unaozunguka

Mifumo ya Utamaduni wa Maji ya Deep (DWC) hutumia ‘raft’ ya polystyrene ambayo inaelea juu ya sentimita 30 za maji. Raft ina mashimo ambayo mimea hupandwa katika sufuria za wavu, kama vile mizizi yao imeingizwa ndani ya maji. Raft pia inaweza kuwekwa kuelea moja kwa moja kwenye tank ya samaki, au inaweza kuwa na maji yaliyopigwa kutoka kwenye tangi hadi kwenye mfumo wa filtration na kisha kwenye vituo vyenye mfululizo wa rafts. Aerator hutoa oksijeni kwa maji yote katika tangi na ambayo yana raft. Kwa kuwa mizizi haina kati ya kuzingatia, mfumo huu unaweza kutumika tu kukua mboga za majani au mimea, na si mimea kubwa. Ni mfumo maarufu zaidi kwa madhumuni ya kibiashara, kutokana na kasi na urahisi wa mavuno.

Jedwali la 5: Faida na hasara za Utamaduni wa Maji ya kina

#

Kielelezo 9: Maji ya kina au utamaduni wa raft unaozunguka. Kushoto — Mchoro wa mfumo mzima. Haki — Lettuki kukua katika raft styrofoam na mizizi kusimamishwa katika maji

Matumizi ya nafasi: mifumo ya usawa na wima

Mifumo mingi ya aquaponic hutumia mizinga ya kukua ya usawa au vitanda, ikitengeneza kilimo cha jadi cha ardhi kinachoongezeka ili kuzalisha mboga. Hata hivyo, kwa miaka mingi, teknolojia mpya za uhai na teknolojia za kilimo wima zimeibuka na kubadilika ambazo, wakati zinahusishwa na sehemu ya ufugaji wa maji ya maji, zinaweza kuruhusu mimea zaidi kukua kwa wima badala ya usawa, na hivyo kufanya mifumo hiyo kuwa uzalishaji zaidi ([Khandaker & Kotzen 2018).

Mifumo ya usawa ina faida ya kutumia mchana kwa ufanisi, na inaweza kufanya kazi bila taa za ziada, hata wakati wa baridi. Kwa hiyo wana matumizi ya chini ya nishati ya umeme. Gharama za awali za uwekezaji ni za kati/chini, hasa ikiwa bei ya ardhi ni ya chini.

Mifumo ya wima hutoa suluhisho bora la kuokoa nafasi, na kuifanya kuwa yanafaa sana kwa vituo vya miji, ama kwa ajili ya mapambo ya uzalishaji wa chakula cha ndani. Hata hivyo, wanahitaji taa za kukua juu ya vitanda vya kukua. Pia huhitaji pampu za maji machache, lakini kwa nguvu za juu, ambazo zote zinaongeza hadi matumizi ya nishati ya umeme. Gharama za awali za uwekezaji pia ni za juu.

*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) . *