THEMEN

Aquaponik und Technologien der Aquakultur und Hydrokultur

Aquaponik und Technologien der Aquakultur und Hydrokultur

L 'Aquaponik es ist ein Produktionssystem, das Fischzucht (Aquakultur) mit dem Anbau erdloser Pflanzen (Hydrokultur) kombiniert. Die Kombination der beiden Systeme ist für beide von beiderseitigem Nutzen und kann in mehreren Produktionsmaßstäben durchgeführt werden, von umfangreich bis intensiv, aber auch für Hobby und Zier.

Der Brauch vonAquaponik es wurde bereits in der Zeit zwischen 1150 und 1350 n. Chr. von den Azteken praktiziert. und sah die Bildung von Landinseln voraus, auf denen die Pflanzen platziert waren, durchsetzt mit Flachwasserbecken, in denen sich Fische und Aale vermehrten. Mit periodischem Timing wurde der Schlamm manuell vom Boden der künstlichen Seen entfernt. Dies beinhaltete die Reinigung des Wassers von potenziell toxischen Substanzen und die Schaffung eines natürlichen Düngers, der den Pflanzen verabreicht werden konnte, um deren Wachstum zu steigern (Espinal & Matulić) , 2019).

Die Tradition des schwimmenden Gartens "Schwimmende Gärten"Es ist nicht verschwunden und ist immer noch in territorialen Kontexten präsent, die sich auch stark von denen in Mittelamerika unterscheiden. Im Bild unten sehen Sie einen typischen schwimmenden Garten in Burma auf einem Foto aus dem Jahr 2010.

Trotz der alten Geschichte wurden in den 1970er Jahren in den USA die ersten modernen Aquaponiksysteme entwickelt, um ein nachhaltigeres Produktionsmodell für landwirtschaftliche Betriebe zu finden. Seitdem wurden immer mehr Modelle entwickelt, die Aquakulturtechnologien und zunehmend entwickelte und diversifizierte Hydrokulturen kombinieren sehr, so dass heute die Vielfalt der Produktionssysteme dieses Typs sehr groß ist.

Technologien der Aquakultur und Hydrokultur

Wenn wir über Aquaponik sprechen, beziehen wir uns in den allermeisten Fällen auf ein Produktionssystem, in dem menschliches Eingreifen absolut notwendig ist, sowohl bei der Untersuchung aller Prozesse von Anfang bis Ende als auch für die korrekte Ausführung derselben: mehr So wie ein Aquarium eine angemessene Belüftung und Reinigung oder eine angemessene Bewässerungsanlage mit der richtigen Helligkeit und Temperatur benötigt, gilt dies umso mehr für ein Aquaponiksystem, das bestimmte Produktionsstandards erfüllen muss, um eine wirtschaftliche Rendite zu gewährleisten, die dies rechtfertigt Erstinvestition.

Lassen Sie uns die Technologien der beiden Systeme genauer betrachten, ohne zu behaupten, erschöpfend zu sein:

Fischzucht oder Aquakultur

Die Zucht von Fischen oder Aquakulturen (siehe Eröffnungsfoto dieses Artikels) erfolgt in einer geschützten, künstlichen Umgebung, in der die richtigen Technologien und Parameter ausgewählt werden müssen, vor allem in Bezug auf die Dichte der pro Kubikmeter Wasser aufgezogenen Fische. Dies kann zwischen 50 und 150 Fischen / m3 variieren (Palm et al., 2019).

Gerade in Bezug auf die Dichte der Zuchtfische können wir verschiedene Arten der Aquakultur unterscheiden:

  • Umfangreiche Aquakultur: Diese Art der Landwirtschaft kann in natürlichen Wasserbecken durchgeführt werden, die durch Böschungen begrenzt sind, in denen der menschliche Eingriff jedoch sehr begrenzt ist und größtenteils auf die Aufgabe der optimalen Vorbereitung des Beckens selbst für die korrekte Entwicklung der Fische beschränkt ist. sowie natürlich für die Sammlung am Ende des Zyklus.

Es ist durchaus üblich, dass mehrere Arten mit unterschiedlichen Essgewohnheiten in die umfangreiche Aquakultur eingeführt werden, um die Lebensraumressourcen optimal zu nutzen.

  • Halbintensive / intensive / hyperintensive Aquakultur: In diesen Arten der Landwirtschaft ist die menschliche Intervention immer größer, und mit zunehmender Dichte wird es immer wichtiger, künstliches Futter einzuführen, Wasser zu verändern und gelösten Sauerstoff zu erhöhen.
  • Aquakultur mit Umwälzsystem (RAS): Dieses System kann auf die Dichte von halbintensiv bis hyperintens zurückgeführt werden und erfordert, dass die Wasserumwälzung nicht in regelmäßigen Abständen, sondern im Gegenteil kontinuierlich durchgeführt wird. Dieses System gehört zu den interessantesten und technologisch fortschrittlichsten und ist für den landwirtschaftlichen Unternehmer von wachsendem Interesse.

Die wichtigsten Technologien in der Aquakultur, die größtenteils dem Umwälzsystem (RAS) zuzuschreiben sind, sind die Verantwortlichen Entfernung fester Substanzen (Kot, nicht entnommenes Futter, Bakterienflocken), möglicherweise umweltschädlich, wenn sie sich in großen Mengen ansammeln, nitrifizierende Biofilter Ammoniak, das von Fischen über den Urin freigesetzt wird (extrem giftig), in Nitrate umzuwandeln und diese dann aus dem System zu entfernen, und Gasaustauschvorrichtungen, die es ermöglichen, das im überschüssigen Wasser vorhandene Kohlendioxid (aus der Atmung des Fisches) zurückzuhalten und neuen Sauerstoff freizusetzen.

Bis heute ist die Vielfalt der Fische, die in der Aquakultur gezüchtet werden können, sehr groß. Über 10 verschiedene Arten, von denen Wels, Aal und afrikanische Forellen die Hauptvertreter in Süßwasserfarmen sind, sowie Steinbutt, Wolfsbarsch und Seezunge als Hauptmeeresarten .

Hydroponik

  • Hydroponik ist eine Technik, bei der Pflanzen ohne Hilfe des Bodens kultiviert werden, manchmal sogar ohne Hilfe eines festen Substrats.

Dieses System ist aus mehreren Gründen besonders interessant, einschließlich der Halten Sie Pflanzen von atmosphärischen Stoffen fern, da die Pflanzen typischerweise in einem Gewächshaus oder zumindest in teilweise geschützten Umgebungen (Hagelschutznetze, Verdunkelungsvorhänge) gelagert werden; reduzieren erheblich die Probleme zurückzuführen Krankheiten und Insekten deren bevorzugter Lebensraum ist landwirtschaftlicher Boden und vor allem a vollständige Kontrolle der Bewässerung und Düngung.

Dieser letzte Aspekt ist besonders wichtig, da er es ermöglicht, die Aufnahme von Wasser und Düngemitteln durch die Pflanze zu optimieren, was zu einem größeren Wachstum derselben und manchmal sogar einer viel höheren Produktion als bei der Bodenbearbeitung führt.

In der Hydrokultur angebaute Tomaten

Die Pflanzen können in Töpfen, Beuteln, Paletten auf Substraten unterschiedlicher chemischer Natur und Porosität wie Sand- und Perlitmischungen, Kokosfasern, Torf und mehr gezüchtet werden, bei denen erwartet wird, dass Wasser und Nährstoffe in die Umwelt gelangen durch traditionelle Bewässerung, die auf Systeme zurückzuführen ist, die auch auf offenen Feldern eingesetzt werden, dh mit lokalisierten oder erhöhten Sprinklern.

Die interessantesten und neuesten Systeme erfordern eine Kultivierung ohne die Hilfe eines festen Substrats, und in diesem Fall stehen die Wurzeln der Pflanzen in direktem Kontakt mit der wässrigen und nährstoffreichen Lösung. Dies kann entweder durch eine dünne Schicht fließenden Wassers in speziellen hohlen und zylindrischen Kanälen (Bild unten, Seite A) erfolgen, in denen die Wurzeln untergebracht sind, oder mit einer Lösung, die ein viel größeres Volumen abdeckt, in einem echten Tank, dessen Oberseite wird durch Polystyrolplatten verschlossen, auf die die Pflanzen eingesetzt werden (Bild unten, Seite B).

Wie bereits angekündigt, kombinieren aquaponische Systeme Aquakultur und Hydrokultur mit einem gegenseitigen Nutzen für beide Systeme (und für den landwirtschaftlichen Unternehmer), aber wie?

Wasser ist das Vehikel, von dem aus die Synergie zwischen den Systemen beginnt

Das offensichtlichste Merkmal, das sowohl Aquakultur- als auch Hydroponiksysteme verbindet, ist sicherlich WasserDies ist auch das Medium, in dem alle Schritte stattfinden, die für Fische und Pflanzen von Vorteil sind.

In einem Standard-Aquaponiksystem wird Wasser zusammen mit dem Futter in den für die Fischzucht bestimmten Tank eingeleitet und kontinuierlich überwacht, um sicherzustellen, dass die Qualitätsparameter angemessen sind.

Das schnelle Wachstum der Konzentration fester Substanzen in Suspension im wässrigen Medium (Kot, nicht aufgenommene Lebensmittel, Bakterienflocken) sowie Ammoniak und Ammonium im Urin sowie Kohlendioxid machen die Umwelt potenziell toxisch, wodurch eine periodische und ziemlich häufiges Wasserrecycling, auch im Einklang mit der Zunahme der Fischdichte pro Kubikmeter Wasser.

Während neues Wasser wieder in den Tank eingeführt wird, wird das "verschmutzte" Wasser entfernt, aufbereitet und zu den Hydroponiksystemen befördert, die dem Pflanzenwachstum gewidmet sind.

Die Behandlung wird von bestimmten Bakterien durchgeführt, insbesondere von nitrifizierenden, die die Umwandlung von Ammoniak in Nitrate und den Abbau fester Verbindungen in einzelne chemische Elemente, die von den Wurzeln der Pflanzen leichter absorbiert werden, als Quelle für Stickstoff, Phosphor, durchführen. Kalium und andere Elemente.

Das so erhaltene Wasser, das reich an Stickstoff in Form von Nitrat und anderen wichtigen chemischen Elementen ist, wird durch Kanäle oder Sprinkler in die produktive Umgebung der Pflanzen eingeleitet, und in vielen aquaponischen Systemen ist keine weitere Zugabe von Dünger erforderlich, jedoch im Gegenteil ist an sich schon reichlich vorhanden.

Das Wasser, das aus dem "Ende des Hubs" der Kanäle oder des Substrats resultiert, wird als abgelassen bezeichnet, natürlich ohne Ammonium, Ammoniak, Nitrate und andere toxische Elemente für die Fische und daher wieder in den Aquakulturtank eingeführt, um den Zyklus zu beenden, wie in gezeigt das Diagramm unten.

Synthetisches Diagramm des Aquaponikzyklus, in dem jeder Produktionsschritt zum gegenseitigen Nutzen eng mit den anderen verknüpft ist (Palm, H. W. et al., 2019).

Ein wachsendes Interesse an Aquaponik

Das Interesse an Aquaponik ist in einer von Goddek et al. bis 2019, was die wachsende Zahl von Veröffentlichungen von Aquaponiksystemen, Hydrokultur- und Aquaponiktechnologien oder RAS (Rezirkulierende Aquakulturtechnologien) in der Welt hervorhebt (siehe Grafik unten), die von Universitäten und Forschungszentren wissenschaftlich erprobt wurden.

Obwohl die Anzahl der Veröffentlichungen immer noch nicht auf dem Niveau der beiden Systeme liegt, aus denen sie bestehen, wächst der Trend mit Sicherheit und wird in Zukunft zunehmen und sich mit der Entwicklung von Technologien weiterentwickeln Ad hoc.

Anzahl der wissenschaftlichen Artikel zu Aquaponik, Hydrokultur und Aquakultur (RAS); Beachten Sie, dass für die Aquakultur die Skala in Tausende von Elementen unterteilt ist und nicht in Hunderte wie für die beiden anderen Systeme (Goddek et al., 2019).

Wenn wir eine Unternehmensperspektive betreten, sehen wir, dass dieAquaponik Es handelt sich um ein Produktionssystem, das die Nebenprodukte der Züchtung und des Anbaus verbessert und zu Einsparungen bei Wasser, Dünger und landwirtschaftlicher Nutzfläche führt.

Es gibt jedoch verschiedene Arten, die sich aus der Kombination der Auswahlmöglichkeiten der gezüchteten Arten und ihrer Dichte (z. B. intensive afrikanische Forellenzucht, umfangreiche Aalzucht) ergeben, kombiniert mit der Auswahl beim Anbau (z. B. Salatproduktion in Drainagerohren, Produktion von Basilikum in schwimmendem Polystyrol), aber auch auf das unterschiedliche technologische Management der Pflanzen, das Zwischenschritte umfassen kann, die die Lieferkette komplizieren, aber verbessern können (Abbildung unten). Diese Schritte können die Filtration von Feststoffen aus der Aquakultur und ihre Vorbehandlung zur Senkung ihres pH-Werts vor dem Einbringen in die Lösung landwirtschaftlicher Kulturpflanzen, die Beförderung von Wasserdampf, der von Pflanzen während der Kultivierung zur Ansammlung von demineralisiertem Wasser für die Fische freigesetzt wird, umfassen Tank, aber auch die Verwendung von Abfallbiomasse (z. B. der grüne Teil der Tomate) in speziellen Bioreaktoren, um Energie zu erzeugen und die Pumpen für die Sauerstoffversorgung des Betriebs anzutreiben.

Repräsentatives Diagramm der verschiedenen Zwischenschritte, die im Aquaponikzyklus vorhanden sein können.

Diese verschiedenen Typen, um das Unternehmen zu retten, zusammen mit den höheren Produktionen, die mit beiden Systemen erzielt werden können, Hydroponik und Aquakultur ermöglichen dem Unternehmer eine schnellere Kapitalrendite als einige der traditionelleren Systeme sowie ein besseres Management der Umweltressourcen.

Der Autor dieses Artikels: der Agronom Marco Giuliani

Marco Giuliani ist ein Agronom, der sich auf die Entwicklung von hydroponischen und aquaponischen Systemen für Gewächshäuser und vertikale Farmen spezialisiert hat.

Agronom Marco Giuliani vom Studio Zanotti

Artikel von Marco Giuliani vonZanotti Studio von Imola (BO)


Video: Aquaponik-Garten-Solar , Teil 1 die Becken aus 1000l IBC Behälter - Urbaner Fisch und Gemüseanbau (Dezember 2021).