Sistemi di produzione integrata: l' acquaponica

di Andrea A. Forchino

 

Che cos’è l’acquaponica?

Figura 1 Schema dei flussi di materia caratteristici di un sistema di acquaponica (Goddek et al., 2015 modificato).

L’acquaponica può essere definita come l’unione tra l’acquacoltura e la coltivazione idroponica, pratica nella quale le piante vengono coltivate in assenza di terreno e con il solo impiego di acqua arricchita di tutte le sostanze nutritive di cui i vegetali necessitano. Nel caso dell’acquaponica, i nutrienti fondamentali per la crescita delle piante vengono forniti dall’allevamento del pesce di cui queste sostanze costituiscono i principali prodotti di scarto. In questo sistema, elementi come l’azoto e il fosforo, derivanti sia dall’escrezione e dalle deiezioni dei pesci che dalla decomposizione del mangime non ingerito, possono venire assorbiti dalle radici delle piante in coltura che si trovano direttamente immerse nell’acqua. Pertanto, in accordo con Lehman et al. (1993), l’acquaponica può essere intesa come un’attività produttiva agricola sostenibile nella quale i cicli dei principali macro-nutrienti vengono chiusi grazie all’integrazione di due sistemi produttivi, l’acquacoltura e la coltivazione idroponica (Francis et al., 2003). I flussi di materia che caratterizzano un sistema acquaponico sono schematizzati nella Figura 1 (Goddek et al., 2015 modificato).

Rispetto alle tecniche di agricoltura convenzionali, l’acquaponica presenta diversi punti di forza:

• RISPARMIO IDRICO: l’acquaponica utilizza circa il 90% di acqua in meno rispetto a quella utilizzata nell’agricoltura tradizionale;
• SPAZI CONTENUTI Poiché le piante non necessitano di terreno, l’acquaponica permette colture intensive in spazi relativamente limitati.
• NESSUN UTILIZZO DI PESTICIDI E FITOFARMACI: l’acquaponica non ne prevede l’utilizzo;
• NESSUN UTILIZZO DI FERTILIZZANTI: i nutrienti per le piante vengono forniti dall’allevamento del pesce, mentre solo piccole quantità di microelementi vengono aggiunti (calcio, potassio e ferro).
• CONTROLLO EMISSIONI: non vi è bisogno dell’impiego di mezzi agricoli con conseguente minor consumo di combustibili fossili

La sostenibilità ambientale dell’acquaponica è documentata anche da  recenti studi riguardanti l’applicazione dell’analisi del ciclo di vita (Life Cycle Assessment – LCA) su sistemi pilota (Forchino et al., 2017 a,b). 

Descrizione del sistema

Seppur possano variare sia dal punto di vista delle specie allevate e coltivate che da quello delle soluzioni ingegneristiche adottate, tutti i sistemi acquaponici presentano alcune caratteristiche fisse e ben definite.

Un impianto acquaponico è un sistema a ricircolo, dove l’acqua, grazie all’impiego di una o più pompe, viene prelevata dalla vasca nella quale vengono allevati i pesci e fatta passare in un biofiltro. Quest’ultimo permette di avviare il processo di nitrificazione che porterà alla formazione dei nitriti e dei nitrati poi assimilati dalle piante e di diminuire il più possibile la quantità di solidi sospesi, operazione particolarmente importante al fine di mantenere la buona qualità dell’acqua ed evitare l’abbassamento dell’ossigeno in essa disciolto (Cripps e Bergheim, 2000). L’acqua viene quindi immessa nei letti di coltura all’interno dei quali sono presenti i vegetali coltivati (le cui radici sono a diretto contatto con l’acqua) e infine reintrodotta nella vasca di allevamento. Le varietà vegetali coltivabili sono molteplici, non solo verdura a foglia ma anche piante come zucchine, melanzane, pomodori o persino alberi da frutto. Allo stesso modo, è possibile allevare in acquaponica la pressoché totalità delle specie ittiche di acqua dolce, dalle trote alle carpe (eventualmente anche specie ornamentali come le carpe KOI) o anche specie per noi esotiche come la tilapia. È inoltre possibile allevare in acquaponica varie specie di crostacei come ad esempio il gambero di fiume Austropotamobius pallipes. A seconda delle specie animali e vegetali scelte, il sistema andrà calibrato in modo da assicurare il corretto apporto di nutrienti alle piante.

Per garantire una produzione continuativa durante tutto il corso dell’anno e per massimizzare il raccolto, i sistemi di acquaponica prevedono il controllo costante della temperatura dell’acqua e il suo condizionamento. Per tale motivo questi sistemi sono normalmente allocati in serre o comunque ambienti protetti.

Dal punto di vista ingegneristico, si possono distinguere tre principali metodi di coltura (Figura 2):

       Figura 2 Principali tecniche di coltura in acquaponica: a) Media-Folled Beds; b) Deep Water Colture; c) Nutrient Film Technique

1. MEDIA FILLED BEDS: questa tecnica prevede l’utilizzo di letti di coltura colmati con materiale inerte (argilla espansa, ghiaia…) che fornisce sostegno per le piante in coltivate (Figura 2a).
2. DEEP WATER COLTURE: non viene utilizzato alcun materiale inerte ma le piante galleggiano sulla superficie dell’acqua del letto di coltura (Figura 2b). È il metodo più utilizzato su larga scala ed è conosciuto anche come RAFT METHOD o FLOATING SYSTEM.
3. NUTRIENT FILM TECHNIQUE: le piante vengono coltivate in canalette, grondaie, tubi forati o strutture affini. Piccoli vasetti contenenti perlite o argilla espansa vengono utilizzati come supporto per le piante, le cui radici sono a diretto contatto con un flebile ma continuo flusso di acqua che permette l’approvvigionamento di nutrienti e ossigeno (Figura 2c).

L’acquaponica in Italia

In questi ultimi anni, grossi impianti produttivi sono stati costruiti in nazioni come gli Stati Uniti, l’Australia e la Nuova Zelanda e le pratiche acquaponiche stanno attirando l’interesse di università e aziende di tutto il mondo. A livello europeo, le prime realtà effettivamente produttive di acquaponica sono nate in questi ultimi anni in Olanda (es. UF002), Inghilterra (es. Bioaqua Farm, Growup Urban Farm) e Islanda (es. Akur Farm). Per contro, in Italia sono stati finora realizzati solamente alcuni piccoli impianti sperimentali, anche se è ragionevole pensare che nel prossimo futuro, anche a livello nazionale, importanti investimenti verranno fatti in questo campo. Questo interesse nei confronti dell’acquaponica è testimoniato anche dal finanziamento a livello europeo e nazionale di alcuni progetti nell’ambito dell’acquponica, tra cui anche il progetto BLUEGRASS, partito nel mese di ottobre 2017 e coordinato dal Dipartimento di Scienze Ambientali, Informatica e Statistica (DAIS) dell’Università Ca’ Foscari di Venezia. Questo progetto, dalla durata di 30 mesi e finanziato all’interno del Programma Interreg V-A Italia-Slovenia 2014-2020, mira a promuovere e sostenere lo sviluppo dell’acquaponica nell’area coperta dal Programma (Veneto, Friuli Venezia Giulia e parte del territorio sloveno) attraverso 4 principali attività:

1) un’analisi di mercato finalizzata ad identificare i bisogni territoriali specifici in termini di domanda;

2) la realizzazione di 2 impianti pilota di acquaponica (uno in Slovenia e uno in Italia), all’interno dei quali verranno svolte attività didattiche, dimostrative e promozionali che coinvolgeranno anche istituti scolastici e mercati cittadini;

3) il coinvolgimento dei portatori di interesse e quindi agricoltori, allevatori e ricercatori;

4) la promozione di attività di comunicazione volte a sensibilizzare il consumatore.

A tal fine è stato creato un consorzio di 5 membri che comprende due università (Ca’ Foscari, IT, e Lubiana, SLO), una pubblica amministrazione (UTI del Noncello, IT) e due cooperative con competenze nel settore dell’acquacoltura (SHORELINE, IT) ed in quello agricolo (KZ- AGRARIA, SLO). Ulteriori informazioni riguardo a BLUEGRASS saranno a breve disponibili su Agrarian Sciences.

Bibliografia
Bakhsh, H. K., Chopin, T., 2013. Water quality and nutrient aspects in recirculating aquaponic production of freshwater prawn Macrobrachium rosenbergii and the lettuce, Lactuca sativa. Int. J. Of Rec. Aquac. 12: 13-34.
Cripps, S. J., Bergheim, A., 2000. Solid management and removal for intensive land-based aquaculture production systems. Aquacult. Eng. 122: 33-56.
Forchino, A.A., Gennotte, V., Maiolo, S., Brigolin, D., Mélard, C., Pastres, R., 2017. Eco-designing Aquaponics: a case study of an experimental production system in Belgium. Procedia CIRP, IN PRESS.
Forchino A.A., Lourguioui H., Brigolin D., Pastres R., 2017. Aquaponics and sustainability: the comparison of two different aquaponic techniques using the Life Cycle Assessment (LCA). Aquacult. Eng.77, 80–88.
Francis, C., Lieblein, G., Gliessman, S., Breland, T.A., Creamer, N., Harwood, R., Salomonsson, L., Helenius, J., Rickerl, D., Salvador, R., 2003. Agroecology: The ecology of food systems. J. Sustain. Agric. 22: 99-118.
Goddek, S., Delaide, B., Mankasingh, U., Ragnarsdottir, K. V., Jijakli, H., Thorarinsdottir, R., 2015. Challenges of sustainable and commercial aquaponics. Sustainability 7: 4199-4224.
Lehman, H., Clark, L., A., Weise, S. F, 1993. Clarifying the definition of sustainable agriculture. J. Agric. Environ. Ethics 6: 127-143.

 

Andrea Alberto Forchino

Biologo specializzato in acquacoltura. Attualmente lavora come assegnista di ricerca presso l’Università Ca’ Foscari di Venezia nel dipartimento di Scienze Ambientali, Informatica e Statistica. La sua attività di ricerca è focalizzata sulla sostenibilità ambientale dei prodotti di acquacoltura, inclusi quelli derivanti dall’acquaponica. Le sue ultime pubblicazioni su riviste scientifiche hanno riguardato l’applicazione dell’analisi del ciclo di vita (Life Cycle Assessment – LCA) a questo comparto produttivo.