Quarto capitolo del manuale “Small-scale aquaponic food production – Integrated fish and plant farming” edito edito dalla FAO …

Questo capitolo illustra i disegni relativi alla progettazione di diversi sistemi di acquaponica. Ci sono molti aspetti progettuali da prendere in considerazione, per tener conto di tutti fattori ambientali e biologici che hanno impatto sull’ecosistema acquaponico. Lo scopo di questo capitolo è quello presentare tutti questi aspetti nel modo più accessibile al fine di fornire una spiegazione esauriente di ogni componente di un sistema acquaponico.
La sezione 4.1 tratta dei fattori da prendere in considerazione nella scelta di un sito ove collocare un sistema acquaponico, compreso l’accesso alla luce del sole, il vento e 
l’esposizione alla pioggia, la temperatura media ed altri ancora. 

Nella sezione 4.2 si discute dei componenti generali indispensabili per qualsiasi sistema acquaponico, comprese le pompe delle vasche in cui vivono i pesci siano esse di acqua o aria acqua e aria, il biofiltro, il metodo di coltivazione e il materiale idraulico necessario per la coltivazione delle piante. La componente idroponica viene poi trattata con ulteriore dettaglio, concentrandosi sui tre più comuni metodi utilizzati in acquaponica: il metodo che utilizza un “medium” inerte (figure 4,1-4,5); quello che prevede una sottile “pellicola” nutritiva (NFT) (Figure 4,6-4,9); e la cultura acquaponica a radice fluttuante (DWC) (Figure 4,10-4,13).

excelUna parte specifica è dedicata ad un tipo particolare di coltivazione DWC a “bassa densità”.
Sono previste tavole finali riassuntive di ogni metodo che pongono a confronto i tre metodi che verranno discussi.
S
copo di questo capitolo è quello  spiegare esclusivamente le componenti essenziali dell’impianto e i diversi metodi di acquaponicaPer ulteriori informazioni riguardanti i rapporti di dimensionamento e la progettazione per le diverse componentisi prega di consultare il Capitolo 8che fornisce ulteriori informazioni dettagliate, figure e progetti necessari e costruire realmente un piccolo impianto acquaponicoInoltreappendice 8 fornisce una guida completa passo-passo per la costruzione di una versione in scala ridotta dei tre metodi spiegati in questo capitolo utilizzando materiali facilmente reperibili.

Sistema

Fig 4.2 Sistema “media based” costruito con “cisternette” per il trasporto di liquidi

Lussureggiante crescita vegetale in una coltivazione familiare

Fif. 4.4 Lussureggiante crescita vegetale in una coltivazione familiare

Fig. 4.3 Piante di taro coltivate in un growbed di legno rivestito di un telo impermeabile di polietilene

Fig. 4.3 Piante di taro coltivate in un growbed di legno rivestito di un telo impermeabile di polietilene

Fig. 4.6 Disegno di un piccolo impianto (NFT)

Fig. 4.6 Disegno di un piccolo impianto (NFT)

Prezzemolo in un piccolo impianto NFT

Fig. 4.7 Prezzemolo in un piccolo impianto NFT

Fig 4.8 contadini al lavoro con giovani piantine di pomodoro allevate in bottiglie di plastica

Fig 4.8 contadini al lavoro con giovani piantine di pomodoro allevate in bottiglie di plastica

Fig. 4.9 Impianto NFT che utilizza lo spazio in verticale

Fig. 4.9 Impianto NFT che utilizza lo spazio in verticale

Fig. 4.10 Disegno di impianto a radici fluttuanti (DWC)

Fig. 4.10 Disegno di impianto a radici fluttuanti (DWC)

Diverse varietà di lattuga in un sistema DWC

4.12 Diverse varietà di lattuga in un sistema DWC

Fig 4.13 Radici di cavolo riccio allevato in un sistema DWC

Fig 4.13 Radici di cavolo riccio allevato in un sistema DWC

4.11 giovani piantine di lattuga in un sistema DWC

4.11 giovani piantine di lattuga in un sistema DWC

4.1 Scelta del luogo dove installare l’impianto

La scelta del sito è un aspetto importante nell’installazione di un impianto acquaponico. In questa sezione ci si riferisce generalmente a degli impianti acquaponici costruiti all’aperto, senza una serraTuttavia, ci sono brevi commenti sulle serre e sull’ombreggiatura mediante strutture a rete per le unità più grandi. È importante ricordare che alcuni componenti del sistema, in particolare i contenitori pieni di acqua e i blocchetti di pietrasono pesanti e difficili da spostarequindi è importante costruire il sistema nella sua posizione finale. I luoghi individuati devono essere su una superficie stabile e orizzontale, in una zona che sia protetta dal maltempo ma esposta ben alla luce del sole.

4.1.1 Stabilità

Assicuratevi di scegliere un sito che sia stabile e in pianoAlcuni dei principali componenti di un sistema acquaponico sono pesantivi è il rischio concreto che le gambe del sistema sprofondino nel terrenoQuesto può portare all’interruzione del flusso dell’acqua, inondazioni o ad un catastrofico collasso dell’impiantoE’ dunque indispensabile trovare un terreno piatto e solido. Impiantare tutto su un piano di cemento può essere una soluzione ma ha lo svantaggio di non poter far passare alcun componente sotto terra dunque con rischi d’inciampo. Se il sistema è appoggiato sul suoloè utile coprire il tutto con dei teli che impediscano la crescita delle erbacceInoltre, può essere indispensabile posizionare blocchi di calcestruzzo o cemento sotto le gambe dei growbwed per migliorarne la stabilità

4.1.2 Esposizione al vento, alla pioggia e alla neve

Fig. 4.14 Impianto DWC danneggiato dalla neve

Fig. 4.14 Impianto DWC danneggiato dalla neve

Condizioni ambientali estreme possono stressare le piante e distruggere strutture (Figura 4.14). Forti venti possono avere un considerevole impatto negativo sulla produzione vegetale e possono causare danni agli steli e alle parti riproduttive.
Inoltre, la forte pioggia può danneggiare le piante e le prese elettriche non protette. Grandi quantità di pioggia possono diluire 
l’acqua ricca di nutrienti  e possono inondare il sistema se non è previsto un meccanismo di troppopieno. La neve provoca gli stessi problemi delle forti pioggecon l’aggiunta della minaccia dei danni da freddoE ‘consigliabile che il sistema sia situato in una zone protetta ventoSe le  forti piogge sono abituali, può valere la pena di proteggere il sistema con un rivestimento di plastica (tunnel o serra).

4.1.3 Esposizione al sole e all’ombra

La luce solare è fondamentale per le piante, che hanno bisogno di ricevere la quantità ottimale di luce solare durante il giorno. La maggior parte dei comuni impianti acquaponici crescono bene in condizioni di pieno sole; tuttavia, se la luce del sole è troppo intensa, una struttura semplice che consenta un’obreggiatura può essere installata sopra i letti crescita. Alcune piante fotosensibili, tra cui la lattuga, e alcuni cavoli, potranno salire a seme a causa del troppo sole o diventare amare o prendere un gusto cattivo. Altre piante tropicali, come la curcuma e alcune piante ornamentali possono mostrare bruciature sulle foglie se esposte al sole eccessivo e dunque producono meglio se possono disporre di posizioni in mezz’ombra. Sul versante opposto, con scarsità di luce solare, alcune piante possono avere tassi di crescita lenta. Dunque dovremo prestare attenzione a costruire gli impianti acquaponici in una posizione soleggiata. Se una zona ombreggiata fosse l’unica disponibile si raccomanda che vengano piantate specie adatte.
I sistemi dovrebbero essere progettati per sfruttare il sole in movimento nel 
cielo da est a ovest. Generalmente, i letti di crescita devono essere disposti spazialmente in modo tale che il lato più lungo sia  sull’asse nord-sud. Ciò è più efficiente rispetto al sole durante il giorno. In alternativa, se è preferibile avere meno luminosità, in ralazione al tipo di coltura, orientare i letti, tubi e canali seguendo l’asse est-ovest.  Fare attenzione anche alla disposizione delle piante che non devono farsi inavvertitamente le une con le altre
A differenza delle piante, i pesci non hanno bisogno della luce solare diretta. Anzi, è importante che le vasche dei pesci siano all’ombra, per questo motivo vengono di norma coperte con teli ombreggianti. (Figura 4.15).

Tessuto ombreggiante (blue) che scherma laluce solare

4.15 Tessuto ombreggiante (blue) che scherma laluce solare

L‘ombreggiatura contribuisce a mantenere stabile la temperatura dell’acqua e ad impedire la crescita delle alghe (vedi Capitolo 3), coprire le vasche dei pesci impedisce inoltre che vi cadano dentro dei detriti o delle foglie inoltre  che vi possano essere intrusioni di animali ittiofagi.

4.1.4 Allacciamenti, recinzioni e la facilità di accesso


Nel scelta del sito, è importante prendere in considerazione la disponibilità di allacciamenti ai servizi. S
ono necessarie prese elettriche  per le pompe dell’acqua e dell’aria che devono essere protette dall’acqua e dotate di un dispositivo “salvavita” per ridurre il rischio di scosse elettriche.
Inoltre, l’acqua per l’alimentazione del sistema dovrebbe essere facilmente accessibile, sia che si tratti di all’acciamenti alla rete comunale o di serbatoi di raccolta dell’acqua piovana.
Anche se estremamente efficienti sotto il profilo delle risorse idriche, i sistemi acquaponici richiedono aggiunte d’acqua di tanto in tanto, anche i filtri devono essere sciacquati. Se un sistema acquaponico fosse collocato nei pressi di una coltura “tradizionale” questa trarrebbe beneficio dalle operazioni di risciacquo dei filtri che sono sempre ricchi di sostanze nutritiveIl sistema inoltre deve essere collocato dove è facile 
accedere ogni giorno perché sono necessari un monitoraggio frequente e l’alimentazione quotidiana dei pesci. Infine, si consideri l’opportunità di recintare tutto l’impianto per prevenire furti e atti vandalici, l’ingresso di animali predatori e per il rispetto di eventuali regole di sicurezza alimentare.

4.1.5 Considerazioni particolari: sugli impianti realizzati sui tetti

Tetti piatti sono spesso siti adatti per realizzare impianti acquaponici perché sono a livello, stabili, esposti alla luce solare e non sono già utilizzati per l’agricoltura tradizionale (Figure 4.16-4.18). Però, quando si costruisce un sistema su un tetto è fondamentale considerare se il tetto è in grado di sopportare il peso dell’impiantoE ‘indispensabile consultare un architetto o un ingegnere civile prima impiantare un nuovo sistema sul tetto.

Piccolo impianto (media bed) realizzato sul tetto

4.16 Piccolo impianto (media bed) realizzato sul tetto

Impianto acquaponico multiplo realizzato su un tetto

4.17 Impianto acquaponico multiplo realizzato su un tetto

Diverse verdure che crescono su un tetto con un sistema NFT

4.18 Diverse verdure che crescono su un tetto con un sistema NFT

4.1.6 Serre e strutture ombreggianti
Disporre di una serra non è
 essenziale perun piccolo impianto acquaponico, ma disporre di una copertura può essere utile perchè allunga la stagione produttiva (Figure 4.19 e 4.20). Ciò è particolarmente vero in regioni più fredde temperate, le serre possono esser utilizzate anche per mantenere una temperatura dell’acqua calda durante i mesi freddi, consentendo produzione di tutto l’anno.

Piccolo impianto acquaponico in serra a tunnel

Piccolo impianto acquaponico in serra a tunnel

Impianto acquaponico appena montato in un tunnel

Impianto acquaponico appena montato in un tunnel

Una serra è una struttura metallica, legno o telaio in plastica che è coperto da nylon trasparente, plastica o vetro. Lo scopo di questa struttura è quello di permettere alla luce solare (radiazione solare) di accedere alla serra e rimanendovi “intrappolata” e quindi riscaldando l’aria all’interno della serra. Quando il sole cala, il calore viene trattenuto nella serra dal tetto e dalle pareti, consentendo una temperatura più calda e più stabile durante tutte le 24 ore. Le serre inoltre forniscono protezione ambientale anche rispetto al dal vento, alla neve e alla pioggia battente. Nelle serre si può estendere la stagione di crescita mantenendo ambiente calore solare, ma possono anche essere riscaldate dall’interno. Le serre inoltre possono tenere lontani gli animali (gatti! NdR) e altri parassiti,  Le serre sono comode per  lavorare durante la stagione fredda, e offrire al contadino una protezione dalle intemperie.  L’insieme, questi vantaggi si riassume in una maggiore produttività e in una stagione agricola più estesa.
Q
uesti vantaggi t
uttavia devono essere controbilanciati dagli aspetti negativi delle serre. costi di investimento iniziale per una serra possono essere elevati a seconda del grado di tecnologia e raffinatezza desiderato. Le serre richiedono anche costi di gestione aggiuntivi perché sono necessari ventilatori per creare la circolazione dell’aria per evitare il surriscaldamento e condizioni di eccessiva umidità. 

4.2.1 vasche dei pesci
Le vasche per i pesci sono una componente fondamentale in ogni impianto e possono rappresentare fino al 20 per cento del costo complessivo. I pesci richiedono determinate condizioni p
er vivere e prosperare e quindi e dinque le vasche per i pesci vanno scelte con attenzione. Vi sono diversi aspetti importanti da considerare come, la forma, il materiale e il colore.
L
a forma della vasca
Anche se qualsiasi forma potrebbe andare bene le vasche tonde con fondo piatto sono le migliori. La forma rotonda permette all’acqua di circolare in modo uniforme e al tempo stesso i rifiuti solidi vengono convogliati verso il centro della vasca per effetto della forza centripeta. Sono accettabili anche vasche quadrate con fondo piatto, ma richiedono più lavoro nella rimozione dei rifiuti solidi più.  Altre vasche, di forma artistica e non-geometrica, con molte curve possono creare punti morti nei quali vi sia acqua senza circolazione. Queste aree possono raccogliere i rifiuti e di creare 
pericolose condizioni anossiche per i pesci. nel caso ci si trovi a dover ulilizzare vasche di forma irregolare può essere necessario aggiungere pompe di acqua o aria per garantire la corretta circolazione e rimuovere i solidi. È inoltre importante scegliere una vasca che si adatti alle caratteristiche delle specie acquatiche allevatetalune specie hanno una  crescita migliore e meno stress con un adeguato spazio disponibile.
Materiale
Si raccomanda l’uso di 
plastica inerte o in fibra di vetro per la loro lunga durata. Evitare il metallo a causa della ruggine. Vasche di plastica e vetroresina sono interessanti da installare (anche per i collegamenti idraulici) e sono abbastanza leggere e maneggevoli. Sono comunemente utilizzati, anche vecchi contenitori (Cisternette in plastica per il trasporto di liquidi e bidoni blue N.d.R.) in quanto tendono ad essere a buon mercato. Se si utilizzano tali contenitori assicurarsi che essi siano resistenti ai raggi UV perché la luce solare diretta può distruggere plastica. Generalmente, polietilene (LDPE) serbatoi a bassa densità sono preferibili per la loro elevata resistenza e le caratteristiche che ne consentono l’uso per alimenti. LDPE infatti, è il materiale più comunemente usato per serbatoi acqua per uso civile. Un’altra opzione è un laghetto in terra. Gli stagni naturali sono molto difficili da gestire per gli impianti acquaponici perché il processo biologico naturale che si verifica all’interno del substrato e nel fango sul fondo, può essere difficile per governare e i suoi nutrienti sono spesso già usati dalle piante acquatiche. Stagni di cemento o foderati di plastica sono molto più accettabili e possono essere una opzione economica.
Gli s
tagni in terra possono rendere 
difficili le operazioni idrauliche e la progettazione dell’impianto idraulico deve essere attentamente valutata prima di abbracciare questa opzione. Uno degli stagni più semplici è un buco scavato nel terreno, rivestito con mattoni o blocchi di cemento, e poi foderato
con un rivestimento impermeabile come la plastica polietilene.
Altre opzioni includono contenitori di seconda mano, come vasche da bagno, fusti o contenitori alla rinfusa (GRV). E’ molto importante assicurarsi che il contenitore non è stato utilizzato in precedenza per materiali tossici per evitare che ne rimanga traccia Quindi, scegliere con cura un contenitore usato, meglio se si conosce il venditore.
Colore
Il colore bianco o comunque altri chiari sono fortemente consigliati in quanto consentono un facile controllo del pesce per verificarne facilmente il comportamento e la quantità di rifiuti depositati sul fondo del serbatoio (Figure 4.22 – 4.24). Le vasche bianche riflettono anche la luce del sole e mantengono l’acqua più fresca. In alternativa, l’esterno di vasche colorate di scuro può essere verniciato bianco. Nelle zone molto calde o fredde, può essere necessario 
isolare ulteriormente termicamente i serbatoi.

Vasca per i pesci ricavata da un bidone di polietilene bianco da 1000 litri

Vasca per i pesci ricavata da un bidone di polietilene bianco da 1000 litri

Avannotti in una vasca cilindrica. In evidenza il ritorno dell'acqua (in alto) e il tubo di pescaggio, in fondo

Avannotti in una vasca cilindrica. In evidenza il ritorno dell’acqua (in alto) e il tubo di pescaggio, in fondo

Due serbatoi per il pesce da 1000 litri con avannotti

Due serbatoi per il pesce da 1000 litri con avannotti


Copertura e ombreggiamento
Le vasche dei 
pesci dovrebbero essere coperte. L’ombra impedisce la crescita delle alghe. Inoltre, la copertura serve ad evitare che il pesce salti fuori (spesso ciò si verifica con il pesce appena inserito o se la qualità dell’acqua non è ottimale), la copertura serve infine ad evitare che nelle vasche cadano foglie e detriti da e prevenire che predatori come gatti e uccelli di attacchino il pesce. Spesso sono utilizzate reti ombreggianti per agricoltura che bloccano fino all’ 80-90 per cento della luce solare. Le coperture ombreggianti possono essere assicurate ad una semplice cornice di legno per fornire peso, evitare che il vento le sposti e consentire al tempo stesso una facile rimozione.
Sicurezze e ridondanza
Il primo accorgimento da avere rispetto alle vasche dei pesci è quello di evitare che
 perdano l’acqua, con il serio pericolo di perdere tutti i pesci. Anche se alcuni incidenti sono inevitabili (ad esempio un albero che cade sulla vasca), gli errori con effetti più gravi sono quasi sempre dovuti al “fattore umano”. Assicurarsi dunque che non vi sia possibilità per l’operatori di scaricare l’acqua inavvertitamenteSe la 
pompa dell’acqua si trova nella vasca dei pesci, non mettetela mai sul fondo in modo che il serbatoio non possa essere portato all’asciutto. Utilizzare un tubo all’interno della vasca  per garantire sempre un livello minimo di acqua. Di questo se ne parlerà ancora in seguito nella sezione 4.2.6.

4.2.2 Filtrazione – meccanica e biologica
Filtrazione meccanica
Per un sistema a ricircolo, la filtrazione meccanica è senza dubbio l’
aspetto più importante del progetto. Dal punto di vista meccanico la filtrazione è la separazione e la rimozione di solidi in sospeso e degli scarti dei pesci dalle vasche. Eliminare questi rifiuti è essenziale  per la salute del sistema, perché altrimenti, se rifiuti solidi vengono fatti scomporre nelle vasche dei pesci, si sprigionerebbero gas nocivi rilasciati da batteri anaerobiciInoltre i rifiuti possono intasare i sistemi e interrompere il flusso dell’acqua, causando condizioni anossiche ostili allo sviluppo delle radici. 
I Sistemi acquaponici su piccola scala hanno in generale una densità di allevamento inferiore ai sistemi di allevamento del pesce a ricircolo tradizionali per i quali questi filtri meccanici sono stati originariamente concepiti, tuttavia un certo livello di filtrazione meccanica è essenziale anche per la vasche di allevamento del pesce in acquaponica, indipendentemente dal tipo di metodo idroponico utilizzato.
Esistono diversi tipi di filtri meccanici. Il metodo più semplice è uno schermo o filtro posto tra il serbatoio di pesce e i letti di crescita. Questo filtro cattura rifiuti solidi e deve essere risciacquato spesso. 
Analogamente, l’acqua lasciando il serbatoio di pesce può passare attraverso un piccolo contenitore di materiale particellare, separato dal letto di crescita; questo contenitore è più facile da risciacquare periodicamente. 
Entrambi questi metodi sono validi per alcuni sistemi acquaponici su piccola scala, ma sono insufficienti in sistemi più grandi, con più pesce, in cui la quantità di rifiuti solidi sia rilevante. 
Ci sono molti tipi di filtri meccanici, vasche a sedimentazione, filtri a  flusso radiale, filtri a sabbia o perline ecc.. ciascuno di essi può essere utilizzato a seconda della quantità di rifiuti solidi che deve essere rimossa. Tuttavia, dal momento che questa pubblicazione si concentra sui sistemi acquaponici su piccola scala, vasche a sedimentazione e separatori meccanici, sono i filtri più appropriati. 
Le vasche a sedimentazione, in generale, possono rimuovere fino al 60 per cento dei solidi totali. Per maggiori informazioni sui diversi metodi di filtrazione meccanica, consultare l’ulteriore sezione di lettura al termine di questa pubblicazione.
Separatori meccanici
Un separatore meccanico è un recipiente dedicato che utilizza le proprietà dell’acqua per 
separare le particelle. Generalmente, l’acqua che si muove più lentamente non è in grado di trasportare molte particelle come acqua che scorre velocemente. Pertanto, il separatore è costruito in modo tale da accelerare e rallentare l’acqua in modo che le particelle si concentrino sul fondo e possano essere rimosse. In un separatore si crea una turbolenza, l’acqua dal serbatoio del pesce entra vicino al baricentro attraverso un tubo. Questo tubo è posizionato tangenzialmente al contenitore e costringe l’acqua a turbinare in un movimento circolare all’interno del contenitore. La forza centripeta creata dal movimento circolare dell’acqua costringe i rifiuti solidi in acqua al centro e sul  fondo del contenitore, perché l’acqua nel centro del vortice è più lenta di quella all’esterno. Una volta che ciò avviene i rifiuti sono raccolti sulla fondo. Un tubo attaccato al fondo del contenitore può essere aperto periodicamente, permettendo rifiuti solidi di essere estratti dal contenitore ed essere utilizzati per irrigare in maniera tradizionale. L’acqua ripulita esce dal separatore in alto ed entra nel  biofiltro o nei letti di crescita.
Le figure 
mostrano esempi di semplici separatori meccanici per piccole e grandi unità.

Immagine 4.25

Diagramma di un separatore meccanico

Immagine 4.26

Separatore meccanico: immagine

Immagine 4.27

Separatore meccanico con diaframma

I rifiuti solidi intrappolati e rimossi contengono nutrienti e sono molto utili per le coltivazioni di tipo tradizionale o, in generale, per le piante da giardino. In linea guida generale, per gli impianti su piccola scala le dimensioni del separatore meccanico dovrebbero essere di circa un sesto del volume della vasca dei pesci  ma sulle dimensioni influiscono molti fattori quali la densità di stoccaggio dei persci il design delle vasche e del separatore stesso. L’appendice 8 conterrà istruzioni dettagliate, passo dopo passo per la costruzione di ogni parte di questi sistemi.
Una  
adeguata filtrazione meccanica preliminare è particolarmente importante per le unità NFT e DWC e serve per intercettare e rimuovere i rifiuti solidi. Senza questo processo preliminare, i rifiuti solidi in sospensione si accumulerebbero nei tubi di crescita delle verdure e nei canali e soffocherebbero le delle radici. L’accumulo di rifiuti solidi provoca intasamenti nelle pompe e dei componenti idraulici. Infine, come detto, i rifiuti non filtrati sono in grado di creare punti anaerobici del circuito che minacciano il sistemaQueste zone anaerobiche infatti possono portare allo sviluppo di batteri che producono acido solfidrico, un gas tossico e letale per i pesci, dovuto alla fermentazione dei rifiuti solidi. La presenza di zone anaerobiche pericolose spesso è rivelata da un odore di uova marce.


Biofiltrazione
La b
iofiltrazione è la conversione di ammoniaca e nitriti in nitrati effettuata ad opera di batteri viventi. La maggior parte 
rifiuti dei pesci non è filtrabile utilizzando un filtro meccanico perché i rifiuti vengono sciolti direttamente nell‘acqua e la dimensione di queste particelle è troppo piccola per essere rimossa meccanicamente. Pertanto per di trattare questi rifiuti microscopici un sistema acquaponico utilizza batteri microscopici. La biofiltrazione è essenziale in quanto in acquaponica l’ammoniaca e i nitriti sono tossici anche a basse concentrazioni, mentre le piante hanno bisogno per crescere di nitrati. In un sistema acquaponico, il biofiltro è volutamente studiato per ospitare la maggior quantità possibile di batteri viventi. Inoltre, il movimento dell’acqua all’interno di un biofiltro sarà utile per abbattere i solidi molto fini non estratti dal separatore.
Una biofiltrazione separata non è invece necessaria nella tecnica di coltivazione su un letto di media (ad es argilla espensa) perché i grow bed stessi sono biofiltri perfetti. 
Il biofiltro è progettato per avere una grande superficie alimentata con acqua ben ossigenata. Il biofiltro è installato tra il filtro meccanico e i contenitori nei quali avviene la coltura idroponica. Il volume minimo del biofiltro dovrebbe essere un sesto di quello della vasca del pesce.
La figura mostra un esempio di un biofiltro per un sistema di piccole dimensioni.Immagine 4.46.3
Il “mediom” comunemente usato nel biofiltro è Bioballs® un prodotto registrato disponibile nei  negozi di acquacoltura, vi sono anche delle marche generiche.

Immagine 4.29

Dettaglio delle componenti in plastica con ampia superfice per biofiltro

Questi prodotti sono progettati  per essere un materiale ideale biofiltro perché  costituiti da piccoli elementi di plastica sagomata che hanno una superficie molto grande rispetto al loro del volume (500-700 mq / m³). Altri media possono essere usati come biofiltro, tra cui ghiaia vulcanica, i tappi delle bottiglie di plastica, ecc…
Ogni biofiltro deve comunque avere un alto rapporto di superficie in relazione al propirio volume, essere inerte ed essere facile da risciacquare.
Le 
Bioballs® hanno quasi il doppio della superficie in rapporto in volume rispetto al lapillo vulcanico, ed entrambi hanno una rapporto superiore a tappi di bottiglie di plastica. E’ è importante riempire il contenitore del biofiltro al massimo possibile , ma anche in questo modo la superficie fornita dai media potrebbe non essere sufficiente a garantire un adeguata biofiltrazione è bene pertanto sovradimensionare biofiltro durante la costruzione iniziale, ma sapendo che, se necessario, dei biofiltri secondari potrenno essere essere aggiunti in seguito. I biofiltri di tanto in tanto bisogno di essere agitati per evitare gli intasamenti, cosi pure come di essere risciacauqti per non venire intasati dai rifiuti solidi che possono creare una zona anossicaIl capitolo 8 l’allegato 4 conterranno  ulteriori informazioni sui requisiti di dimensione di biofiltrazione per gli impianti di piccola scala.
Un altro “ingrediente” richiesto per biofiltro è l’aerazione. I batteri nitrificanti necessitano di un’adeguato accesso a ossigeno per ossidare l’ammoniaca. Una soluzione semplice è quella di utilizzare una pompa ad aria, mettendo delle pietre porose collegate ad un areatore sul fondo del contenitore. Questo assicura che i batteri abbiano costantemente un’elevata concentrazione di ossigeno disciolto. Le pompe ad aria possono anche contribuire ad abbattere qualsiasi 
rifiuto solido o sospeso non catturato dal separatore meccanico agitando e in continuo movimento le Bioballs® galleggiantiPer intrappolare ulteriori solidi all’interno biofiltro, è anche possibile inserire un piccolo secchio di plastica cilindrica con una rete di nylon (come Perlon®), o delle spugne all’ingresso del biofiltro.

Immagine 4.30

Biofiltro con filtrazione meccanica addizionale

I rifiuti vengono intrappolati da questo filtro meccanico secondario, permettendo all’acqua di fluire oltre attraverso piccoli fori praticati sul fondo del secchio nel contenitore biofiltro.

Mineralizzazione
La m
ineralizzazione, dal punto di vista dell’acquaponica, si riferisce al modo in cui sono trattati rifiuti solidi e vengono metabolizzati dai batteri in sostanze nutritive per le piante. I rifiuti solidi che sono intrappolati dal filtro meccanico contiengono sostanze nutritive; anche se l’elaborazione di questi rifiuti è diversa dalla biofiltrazione che richiede di essere trattata a parte. 
Mantenendo i solidi all’interno del sistema complessivo si incrementano le sostanze nutritive a disposizione delle piante. I rifiuti che rimangono nei filtri meccanici, nei biofiltri o nei letti di crescita sono sottoposti ad alcuni processi di mineralizzazione. Lasciando i rifiuti in luogo più a lungo si consente una maggiore mineralizzazione. Tuttavia, questa stessa componente di rifiuti solidi, se non adeguatamente gestita e mineralizzata, bloccherà il flusso d’acqua, consumando ossigeno e portando a condizioni anossiche, che a loro volta produrranno pericoloso gas acido solfidricoAlcuni sistemi di grandi dimensioni quindi lasciano deliberatamente i rifiuti solidi all’interno dei filtri, garantendo un adeguato flusso di acqua e di ossigenazione, in modo che venga rilasciatoun massimo di sostanze nutritive. Tuttavia, questo metodo è poco pratico per NFT artigianali e sistemi DWC. 
Se si decide di deliberatamente “mineralizzare” questi solidi, ci sono modi semplici per aiutare i batteri nell’azione in un contenitore separato, semplicemente  con adeguata ossigenazione attraverso aria diffusa da pietre poroseDopo un certo tempo, i rifiuti solidi saranno consumati, metabolizzati e trasformati da batteri eterotrofiA questo punto, l’acqua può confluire nuovamente al sistema acquaponico e i rifiuti residui, che saranno diminuiti di volume, possono essere aggiunti al terreno.
In alternativa, questi rifiuti solidi possono essere subito separati, rimossi e aggiunti a qualsiasi terreno agricolo, giardino o compost come un prezioso
fertilizzante. Tuttavia, esatrarre subito questi nutrienti dal sistema può essere la causa di carenze nelle piante che possono quindi richiedere l’integrazione di nutrienti (vedi Capitolo 6) .
Una soluzione di compromesso può essere quella di utilizzare un grow bed (ad es argilla espansa o lapillo) per una combinazione di filtrazione meccanica e biologica.
È anche possibile usare una combinazione un grow bed per meccanica e biofiltrazione seguita da un sistema NFT e/o unità DWC

Immagine 4.31

Combinazione di media bed con filtrazione meccanica

Immagine 4.32

Sistema media bed usato per filtrare una coltivazione DWC

 Questo può essere importante dove non vi è la possibilità avere i materiali necessari per realizzare un separatore a turbolenza e/o un biofiltro separato. Ne discuteremo più ampiamente nel Capitolo 8, qui è sufficiente dire che per ogni 200 g di mangime per pesci al giorno io biofiltro avere un volume di 300 litri. Il piccolo filtro di ghiaia che vedete nell’immagine superiore è in grado di fornire un’adeguata biofiltrazione per circa 20 kg di pesce. Anche se questo grow bed sarebbe adeguato fornire un’adeguata biofiltrazione per un NFT o un’unità DWC nonché catturare e trattenere i rifiuti solidi, un ulteriore dispositivo di cattura di rifiuti solidi inserito nel letto è a volte consigliato per evitare che a lungo andare grow bed si otturi con solidi prodotti dai pesci. In definitiva poichè anche i letti dovrebbero essere risciacquati periodicamente per rimuovere i rifiuti solidi è in ogni caso meglio prevedere delle filtrazioni meccaniche di facile manutenzione a monte dei grow bed.
In sintesi:

un certo livello di filtrazione è essenziale per tutti i sistemi acquaponici la quantità di pesce stoccato, la tipologia di sistema determinano la quantità di filtrazione necessaria. I filtri meccanici separano rifiuti solidi per evitare accumuli tossici e convertono attraverso la biofiltrazione le scorie azotate disciolte in nitrato.

Immagine 4.33

Diagrama di un separatore meccanico di solidi connesso con un biofiltro

Immagine 4.34

Gli stessi grow bed agiscono sia come filtri meccanici e biofiltri quando si usa questa tecnica, ma una filtrazione meccanica aggiuntiva è a volte necessaria per elevate densità di pesce (15 kg / m3).
Senza i grow bed, come ad esempio in unità NFT e DWC, la filtrazione è sempre necessaria. 

La mineralizzazione dei rifiuti solidi restituisce al sistema una maggiore quantità di sostanze nutritive. La mineralizzazione si verifica naturalmente nei grow bed, ma all’interno NFT e Sistemi DWC deve essere predisposta in contenitori separati.

4.2.3 componenti idroponiciletti dei media, NFTDWC
Componente idroponico è il termine per descrivere la sezione dell’impianto ove crescono le pianeCi sono parecchi disegnitre dei quali sono discussi in dettaglio in questo articoloQuesti tre modelli sonounità letto di mediadove le piante crescono in un substrato (Figure 4.35 e 4.36); la 
tecnica della  pellicola nutriente (NFT), dove le piante crescono con le loro radici in tubi di grandi dimensioni con un filo d’acqua cultura (figura 4.37 e 4.38); e la cultura in acque profonde (DWC), chiamato anche zattera acquaponica o sistemi galleggianti, in cui le piante sono sospese sopra un serbatoio di acqua utilizzando una zattera galleggiante (Figura 4.39 e 4.40). Ogni metodo ha vantaggi e svantaggiVedere le Sezioni 4.3-4.6 per i dettagli di ciascuno.

4.35

4.35 Coltivazione in media bed

4.36

4.36 verdure differenti crescono nello stesso letto

4.37

4.37 Dettaglio di piante di lattuga in tubi circolari NFT

4.38

4.38 Piante di lattuga che crescono in tubo quadrato NFT


4.2.4 
Movimento dell’acqua
Il movimento dell’acqua è fondamentale per mantenere tutti gli organismi vivi in nell’acquaponica. Il flusso d’acqua scorre dalle vasche dei pesci, attraverso il separatore meccanico e il biofiltro e infine arriva alle piante nei loro letti di media, tubi o canali, che raccolgono le sostanze nutrienti disciolte.
Se il movimento dell’acqua si arresta, l’effetto più immediato sarà una riduzione DO e l’accumulo di rifiuti nella vasca dei pesci.
Una linea guida comunemente fornita per i sistemi acquaponici densamente popolati è quello di disporre di due ricambi d’acqua all’ora. Ad esempio, se una unità acquaponica ha un volume totale di acqua di 1000 litri, la portata d’acqua deve essere di 2000 litri / h, in modo che ogni ora l’acqua si è rinnovata per due volte. Tuttavia, in caso di una bassa densità di stoccaggio  l’acqua ha solo bisogno di essere riciclata solo una volta ogni ora. Ci sono tre 
metodi comunemente usati per tenere l’acqua in movimento attraverso un sistema: pompe sommerse a girante, airlifts e energia umana.

Pompa dell’acqua sommersa (a girante)
I
l cuore di un sistema acquaponico è quasi sempre una pompa a girante di tipo sommerso, questo genere di pompa è raccomandato (Figura 4.41).

4.41

4.41 Pompa sommergibile comunemente in commercio

Pompe 
A
l fine di garantire una lunga durata e l’efficienza energetica dovrebbero essere utilizzate preferibilmente pompe per l’acqua di alta qualitàLe pompe di alta qualità  sono in grado di mantenere la loro capacità di pompaggio ed efficienza per un periodo 3-5 anni, mentre i prodotti di qualità inferiore perderanno la potenza di pompaggio in un tempo più breve  e ridurrebbero significativamente i flussi di acqua. Per quanto riguarda portata, le unità di piccole dimensioni descritte in questo lavoro hanno bisogno di un flusso di 2000 litri / h per una altezza massima di 1,5 metri; una pompa sommersa di tale capacità avrebbe consumato 25-50 W / h.
Un utile approssimazione per calcolare l’energia necessaria per pompe sommerse è che una pompa può spostare 40 litri di acqua all’ora per ogni watt all’ora consumato, anche se alcuni modelli hanno un’efficienza doppia.
Nel progettare dimensionamento idraulico della pompa, è importante rendersi conto che durante il pompaggio si verifica una perdita di energia  ad ogni raccordo; fino a 5 percento della portata totale può essere persa ad ogni connessione del tubo quando l’acqua è forzata attraverso di esso. U
tilizzate quindi  il numero minimo di connessioni possibile. E ‘anche importante notare che minore è il diametro dei tubi, maggiore è la perdita di flusso dell’acqua. Un tubo da 30 millimetri ha il doppio della portata di un tubo 20 mm, anche se servito da pompe con la stessa capacità.
Inoltre, un tubo più grande non richiede alcuna manutenzione per rimuovere l’accumulo di solidi al suo interno. In termini pratici, questo si traduce in risparmi significativi di costi di energia elettrica e di funzionamento. Quando si installa un impianto acquaponico, assicuratevi di mettere la pompa sommersa in una posizione accessibile per la pulizia periodica. Infatti, il filtro interno avrà bisogno di pulizia ogni 2-3 settimane. Le pompe per l’acqua sommerse si rompono se vengono fatte funzionare senza acqua.

Airlifts
Gli a
irlifts sono un’altra tecnica di sollevamento dell’acqua che 
utilizzano una pompa ad aria piuttosto che una pompa dell’acqua.(Figura 4.42).

4.42

4.42 un semplice airlift

L’aria viene forzata al fondo di un tubo all’interno dellla vasca del pesce, la risalita delle bolle  verso la superficie consente di trasportare insieme a loro anche l’acqua. Uno dei vantaggi è che gli airlifts sono più efficienti dal punto di vista energetico, ma possono sollevare l’acqua solo fino ad altezze limitate (30-40 cm). Un vantaggio degli airlift è quello di ossigenare l’acqua durante il suo trasporto attraverso le bolle d’aria.
Infine le pompe ad 
aria in genere hanno una vita più lunga pompe per l’acqua sommerse. Vi è infine il vantaggio che  una sola pompa airlift può essere acquistata sia per l’aerazione che per la circolazione dell’acqua, il che riduce la spesa per una seconda pompa.

La forza muscolare
Alcuni sistemi acquaponici sono stati progettati per utilizzare la forza umana per spostare l’acqua (Figura 4.43).

4.43

Piccolo sistema acquaponico familiare senza pompa

L’acqua può essere sollevata in secchi o utilizzando pulegge, biciclette modificate o altri mezzi. Un vaso di espansione può essere riempito manualmente e disposto per drenare lentamente durante il corso della giornata. Questi metodi sono applicabili solo per piccoli sistemi e devono essere presi in considerazione solo se l’elettricità non è disponibile o non è affidabile. Spesso questi sistemi avranno basso livello di DO e una insufficiente miscelazione di sostanze nutritive, anche se possono essere usati con successo in combinazione con alcune tecniche discusse nel Capitolo 9.

4.2.5 Aerazione
Le p
ompe per l’aria iniettano aria in acqua attraverso tubi e pietre porose che si trovano all’interno delle vasche dei pesci, aumentando così i livelli di DO in acqua (Figura 4.44).

4.44

4.44 pompe ad aria comunemente in commercio

L’Ossigeno disciolto supplementare è una componente essenziale di unità NFT e DWC. L’aria viene diffusa attraverso piccole pietre porose (Figura 4.45).

4.45

4.45 Pietra porosa per la diffusione dell’aria

Più piccole sono le bolle e meglio verrà distribuito l’ossigeno. Le piccole bolle hanno più superficie e quindi rilasciano l’ossigeno acqua meglio di grosse bolle; questo rende il sistema di aerazione più efficiente e contribuisce al contenimento dei costi. Si raccomanda dunque l’uso di pietre dell’aria di qualità al fine di ottenere bolle di aria piccole. Le pietre dell’aria devono essere pulite regolarmente prima con una soluzione di cloro per uccidere i depositi batterici e poi, se necessario, con una sostanza leggermente acida per rimuovere la mineralizzazione oppure devono essere sostituite, quando il flusso di bolle è insufficiente. La qualità delle pompe ad aria è una componente insostituibile dei sistemi acquaponici, molti sistemi sono stati salvati dal collasso catastrofico proprio da un’abbondanza di DO. 
Dimensionamento sistemi di aerazione
Per le unità di piccole dimensioni, costituite da una cisternetta da 1000 litri, si raccomanda che almeno due 
linee di aria con pietre, chiamate anche iniettori,  siano collocate nel serbatoio di pesce oltre ad  un iniettore nel contenitore biofiltro. 
Sifoni Venturi
Low-tech e semplice da costruire i sifoni Venturi sono un’altra tecnica per aumentare 
livelli di  DO nei sistemi acquaponici. Questa tecnica è particolarmente utile nei canali DWC.
Per dirla in modo semplice, i 
sifoni Venturi utilizzano un principio idrodinamico per “succhiare” aria dall’esterno (aspirazione) quando l’acqua pressurizzata scorre con una velocità più elevata attraverso una sezione di tubo di diametro inferiore. Con portata d’acqua costante, se il diametro del tubo diminuisce la velocità dell’acqua deve aumentare, e questa maggiore velocità crea una pressione negativa. I sifoni Venturi sono brevi tratti di tubo (20 mm di diametro, 5 centimetri di lunghezza) inseriti nella tubazione principale di diametro maggiore (25 mm). Poichè l’acqua nel tubo principale viene forzato attraverso la sezione ristretta, crea un effetto jet (vedi sotto).

4.3 La tecnica dei media bed
G
rowbed riempiti con un medium inerte è il sistema più usato nei sistemi acquaponici su piccola scala. Questo sistema è fortemente raccomandato nella 
maggior parte delle regioni in via di sviluppo perchè consente un uso efficiente dello spazio, ha un costo iniziale relativamente basso ed è adatto ai principianti in ragione della sua semplicità. Nei growbed riempiti con un medium, il materiale inerte  è utilizzato per sostenere le radici delle piante ma svolge anche le funzioni di filtro, sia meccanico che biologico. Questa doppia funzione è la ragione principale per cui tali sistemi sono più semplici. Nei paragrafi seguenti spieghiamo perchè i metodi NFT e DWC richiedono componenti specifici e più complicati per la filtrazione. Tuttavia, la tecnica del growbed riempito di inerte è ingombrante e relativamente costoso per gli impianti su vasta scala. Il letto del medium può ostruirsi se densità di allevamento di pesce supera la capacità di carico dei letti e ciò può richiedere una filtrazione separata. L’evaporazione dell’acqua è più alta in letti riempiti di inerte a causa della maggiore superficie esposta al sole. Infine alcuni media sono molto pesanti.
Ci sono molti disegni per i letti di crescita che utilizzano differenti media, anche per questo motivo è la tecnica che è più adattabile alle varie situazioni.

4.3.1 La dinamica dei flussi d’acqua
La figura mostra i principali componenti di un sistema acquaponico che prevede letti riempiti di materiale inerte. Si vedono, la vasca del pesce, i letti di crescita, il pozzetto di pompaggio (sump), nonché per i blocchetti di cemento per il supporto. La lettura del disegno è più facile da comprendere, seguendo il flusso dell’acqua attraverso il sistema. L’acqua scorre per gravità dal serbatoio di pesce, i letti sono pieni materiale inerte poroso che funge anche da biofiltro.

4.50

Schema di un piccolo impianto con growbed riempiti di inerte

I letti ospitano la colonia di batteri nitrificanti nonché forniscono un luogo adatto per la crescita delle piante. All’uscita dei growbed, l’acqua prosegue fino al serbatoio a pozzetto, ancora per gravità. A questo punto, l’acqua è relativamente priva di rifiuti solidi in soluzione e viene pompata al serbatoio di pesce, da qui riparte nuovamente alla volta dei letti di crescita, riprendendo il ciclo. Alcuni letti di crescita  sono progettati per bagnarsi completamente e successivamente drenare, il che significa che il livello dell’acqua sale a un certo punto e poi drena completamente.
Questo aggiunge l’ossigeno alle radici delle piante ed è di aiuto nella biofiltrazione dell’ammoniaca. Altri metodi di irrigazione utilizzano un flusso costante di acqua, immettendola  da un lato del letto e uscire l’altro, o distribuendola attraverso un sistema di irrigazione a goccia.

4.3.2 Costruzione di un growbed
Materiali
I growbed possono essere di plastica, fibra di vetro o con un telaio di legno rivestito da un foglio di gomma  o PVC a tenuta d’acqua. Il sistema più popolare “fai-da-te” per growbed è costruito utilizzando la plastica dei contenitori IBC (cisternette in f
igura), modificati oppure con vecchie vasche da bagno

4.51

Growbed ricavati dai contenitori IBC

Si può usare praticamente qualsiasi cosa purché si rispettino queste condizioni:
• i contenitori siano abbastanza forti da trattenere l’innalzamento del livello dell’acqua e il medium inerte senza rompersi;
• siano in grado di sopportare condizioni climatiche difficili;
• siano in materiale adatto ad un uso  alimentare perchè è sicuro per il pesce, le piante e batteri;
• possano essere facilmente collegati ad altri componenti dell’impianto attraverso semplici componenti idraulici;

Forma
La forma standard per growbed è un rettangolo, con una larghezza di circa 1 m e una lunghezza 1-3 m. Possono essere  utilizzati o fabbricati anche letti più grandi, ma richiedono ulteriori supporti (cioè blocchi di cemento) per tenere il loro peso. Inoltre, i letti lunghi possono avere distribuzioni disuguali dei solidi che tendono ad accumularsi all’ingresso dell’acqua, aumentando il rischio di zone anaerobicihe. I letti non dovrebbero  essere così ampi da rendere difficile all’agricoltore /operatore raggiungere almeno la metà.
Profondità
La p
rofondità (altezza) del growbed è importante perché determina la 
spazio a disposizione per la crescita delle radici. 
Per gli o
rtaggi da frutto come pomodori o cavoli, il growbed dovrebbe avere un’altezza di 30 cm, senza i quali le verdure più grandi non avrebbero sufficiente spazio per la radice. Per le piccole verdure a foglia verde sono necessari solo 15-20 cm di profondità. Tuttavia alcuni esperimenti hanno dimostrato che anche le colture più grandi possono essere coltivate in letti poco profondi se le concentrazioni di nutrienti sono sufficienti.

4.3.3 Scelta del tipo di inerte (medium)
Tutti i substrati di coltivazione utilizzabili devono avere almento le seguenti caratteristiche
:
devono 
avere un’adeguata superficie ed essere permeabili all’acqua e all’aria, permettendo in questo modo ai batteri di crescere, il deflusso delle acque e alle radici delle piante di respirare; devono essere inerti, non polverosi e non tossici e devono avere un pH neutro in modo da non influire sulla qualità dell’acqua. È importante lavare accuratamente il mezzo prima messa in opera in particolare i letti di ghiaia e lapilli vulcanici che contengono polvere e particelle minuscole. Queste particelle possono ostruire il sistema e 
danneggiare potenzialmente le branchie dei pesci. Infine, è importante utilizzare un materiale che sia comodo per i lavori agricoli. I criteri essenziali vengono di seguito riasunti:

• grande superficie per la crescita batterica;
• pH neutro e inerte ;
• buone proprietà di drenaggio;
• facile da lavorare;
• uno spazio sufficiente per l’aria e il fluire dell’acqua all’interno;
• disponibile e conveniente; 
• 
se possibile leggero.
Sono diversi i medium che soddisfano queste condizioni, vediamone alcuni:

Lapillo vulcanico
Il lapillo vulcanico è l’inerte più popolare da utilizzare per i letti di crescita e, 
se è disponibile, è consigliato  (figura). 

4.53

Lapillo vulcanico

Le tre migliori caratteristiche del lapillo vulcanico sono che ha un’area superficiale molto alta in rapporto al volume, può essere economico e facile da reperire, ed è quasi chimicamente inerteIl lapillo vulcanico ha un rapporto superficie / volume di circa 300 m2 / m3, a seconda della la dimensione delle particelle, il che offre ampio spazio per la colonizzazione da parte dei batteri . Il lapillo vulcanico è abbondante in molte località in tutto il mondoUna volta lavato da polvere e sporcoil lapillo vulcanico è quasi completamente chimicamente inertead eccezione piccole incrostazioni di microelementi come ferro e magnesio, l’assorbimento dei fosfati e ioni potassio nei i primi mesi dall’inizio dell’attività è agevolato. La dimensione consigliata del lapillo vulcanico è 8-20 mm di diametroSe è più piccolo è probabile che si intasi con rifiuti solidi e se fosse più grande non offrirebbe la superficie o il sostegno alle piante richiesto.

La ghiaia
La ghiaia non è particolarmente raccomandata come inerte per la crescita, anche se è comunemente utilizzata (figura).

4.54

Ghiaia


La ghiaia, specialmente se di natura calcarea è una roccia sedimentaria, è meno adatta rispetto ad altri media perché ha una superficie inferiore in rapporto al volume, è pesante e non è inerte. Il calcare è composto principalmente da 
carbonato di calcio (CaCO3), che si scioglie in acqua e influisce sulla sua qualità. Il calcare aumenta il KH dell’acqua, che aumenterà anche il pH (vedi Sezione 3.3). Pertanto, questo materiale è meglio utilizzarlo dove le fonti idriche sono tendenzialmente acideTuttavia una piccola aggiunta di calcare può aiutare a controbilanciare l’effetto acidificante di batteri nitrificantila ghiaia inoltre potrebbe non essere così comoda per lavorare nell’orto in particolare nei momenti  di semina e raccolta e può essere fonte di intasamento se la granulometria non è selezionataTuttavia, è spesso il mezzo più conveniente e più comune prontamente disponibile. La ghiaia  può dunque essere utilizzata solo se non si è in grado di accedere con facilità ad alcun altro medium, ma è necessario essere consapevoli del suo impatto sulla qualità dell’acqua.

Argilla espansa
L’Argilla espansa (LECA) in origine è stata realizzata per l’isolamento termico nella costruzione di tetti, solo più recentemente stata utilizzata in coltura idroponica. I ciottoli sono di forma rotonda e molto leggeri rispetto ad altri substrati. Sono molto comodi per lavorare e ideali nella realizzazione di impianti sui tetti .

4.55

Argilla espansa

La superficie dell’argilla espansa è di circa 250-300 m2 / m3, che è quella desiderataTuttavia l’argilla espansa è relativamente costosa e non facilmente disponibile in tutte le parti del mondo.  E’ reperibile in vari di formati, per l’acquaponica le dimensioni reccomandate sono 8-20 mm di diametroQuesto materiale può fornire ulteriori vantaggi ai produttori in caso di growbed collocati direttamente sui tetti pianiL’edificio può infatti beneficiare di un ulteriore isolamento, che può ridurre i costi di raffreddamento / riscaldamento delle case.

Quantità  di acqua contenuta nel growbed
A seconda dell’inerte utilizzatol’acqua occuperà circa 30-60 percento del volume del growbed. Conoscere questa percentuale è utile per decidere le dimensioni del serbatoio del pozzetto per ogni unitàperché il serbatoio a pozzetto, che 
dovrà contenere almeno,  il volume totale dell’acqua contenuta growbed. Il Serbatoio a pozzetto dovrebbe essere leggermente più grande per garantire che vi sia sempre acqua sufficiente per consentire alla pompa di funzionare senza che vada mai in secca.

La tabella che segue riassume le caratteristiche dei vari media utilizzabili per la crescita delle piante in acquaponica:

tabella riassuntiva media

4.3.4 Filtrazione
Abbiamo dunque visto che i growbed riempiti di medium inerte funzionano come filtri, 
sia meccanici che biologici e sono molto efficienti. A differenza dei sistemi NFT e DWC (che verranno discussi in seguito),  questo tipo di growbed  offre il luogo adatto per la per la mineralizzazione che è invece assente nei sistemi NFT e DWC. Tuttavia nel caso di un’alta densità di stoccaggio di pesci  (> 15 kg / m3), la filtrazione meccanica può venire sopraffatta e si può corre il rischio il rischio di avere il letto di inerte ostruito e che si producano pericolose macchie anaerobiche.
Filtro meccanico
Il
 growbed riempito di medium inerte funziona come un grande filtro fisico, catturando gli scarti di pesce, i solidi sospesi e altri detriti organici galleggianti. L’efficacia di questo filtro dipende dalla granulometria del medium perché le particelle più piccole sono e maggiormente sono in grado di catturare i solidi. Inoltre, una portata d’acqua troppo elevata può forzare particelle attraverso il medium di cui è costituito il growbed facendolo  sfuggire al filtro. Nel corso del tempo poi i 
rifiuti solidi catturati possono rompere l’equilibiro e stentare ad essere mineralizzatiUn sistema correttamente bilanciato tuttavia riesce ad elaborare tutti i rifiuti solidi in entrata.
Quando i growbed sono impropriamente dimensionati in relazione alla densità dei pesci il growbed può dunque intasarsi con i solidi. Questo indica un errore nel disegno originale del sistema che genera: scarsa circolazione d’acqua, zone anossiche e condizioni di pericolo. Quando ciò si verifica, il medium deve essere lavato, operazione laboriosa che interrompe il 
ciclo vegetativo dell’impianto e può essere di disturbo ai batteri nitrificanti.
Per evitare questa situazione è necessario essere sicuri che il disegno considerato sia coerente con la densità di allevamento e il regime alimentare. In alternativa, 
nella progettazione dell’impianto, può essere integrato un ulteriore dispositivo di cattura dei solidi. Un accorgimento simile è raccomandato anche nel caso in cui la densità di allevamento sia superiore a 15 kg / m3 e/o se la velocità di alimentazione è superiore a 50g/ giorno per ogni metro quadrato di growbed. Sono diverse le opzioni per questo filtro meccanico supplementare. Una tecnica rudimentale ed economica è quella di assicurare un vecchio calzino orfano al rubinetto dove l’acqua, uscendo dalla vasca dei pesci, entra nel growbed. Questo semplice filtro deve però essere rimosso e risciacquato ogni giorno. Un altro metodo più elaborato consiste nel posizionare un secchio 3-5 litri all’interno GB con piccoli fori (6-8 mm) praticati nelle superfici laterali (figura).

Immagine 4.31

Filtrazione addizionale meccanica

Una spugna, una rete rete di nylon o una “lana” filtrante in plastica possono essere legati in un sacchetto e collocati in questo secchio. Questo filtro intrappolerà i rifiuti solidi e potrà essere rimosso periodicamente per essere sciacquato e sostituito.
Filtrazione biologica
Tutti i substrati di coltivazione qui descritti hanno una grande superficie che i 
batteri nitrificanti possono colonizzare. Di tutti i tipi di impianti acquaponici quelli con il growbed di materiale inerte hanno la maggiore filtrazione biologica a causa della vasta area di supporto su cui i batteri possono crescere. La capacità di biofiltrazione può essere limitata o andare perduta se i letti dei media diventano anossici, se le temperature scendono troppo o se la qualità dell’acqua è scarsa, ma in generale questi sistemi hanno un livello di filtrazione biologica adeguato.
Mineralizzazione
Nel corso del tempo i rifiuti solidi e quelli dei pesci che si trovano in sospensione, nonché ogni altro tipo di detrito, vengono lentamente scomposti  in virtù di  processi biologici e fisici in nutrienti semplici, formati da semplici molecole e ioni che le piante possono assorbire facilmente. Se si accumula del 
fango nel medium inerte ciò può indicare che il processo di mineralizzazione non è sufficiente. In questo caso, la raccomandazione è di usare una filtrazione meccanica più efficace ed elaborare separatamente i rifiuti. Questo processo è descritto in dettaglio nel  Sezione 4.2.2 e al Capitolo 5.

4.3.5 Le tre zone dei letti di crescita su supporto inerte – le caratteristiche e i processi
La caratteristica di un letto di crescita su supporto inerte utilizzato con la tecnica flood-and-drain (bagna e asciuga) è quella di aver tre zone distinte che possono essere 
considerate “microsistemi”, che si differenziano per la quantità di acqua e ossigeno disponibiliOgni zona ospita un gruppo eterogeneo di batteri, funghi, microrganismi, vermi, insetti e crostacei. Uno dei gruppi più importanti è costituito dai batteri nitrificanti utilizzati per la biofiltrazione, ma ci sono molte altre specie che hanno un ruolo nella scomposizione dei rifiuti prodotti dal pesce. Non è essenziale conoscere tutti questi organismi, in questa sezione si descrivono brevemente le differenze tra queste tre zone e si presentano alcuni dei processi delle ecologici che si verificano in ognuno di essi.
Zona asciutta
La parte superiore 2-5 cm del letto è zona asciutta (Figura 4.56).

4.56 Questa zona funge da barriera alla luce impedendo alla stessa di colpire direttamente l’acqua e di generare una abnorme crescita di algheInoltre tale zona impedisce la crescita di funghi e batteri dannosi alla base del fusto delle piante, che possono causare marciume del colletto e altre malattie. Un altro motivo per avere una zona asciutta è quello di minimizzare l’evaporazione dai letti coprendo la zona bagnataInoltre, i batteri benefici sono sensibili alla luce diretta del sole, lo strato secco dunque si pone come una protezione.
Zona bagnata/asciutta
Questa è la zona costituita da uno spazio di 10-20 cm dove il letto si innonda e asciuga ad intermittenza (Figura 4.57).

4.57 Se non si utilizza la tecnica flood-and-drainquesta zona sarà il percorsa dall’acqua che scorre attraverso il medium. La maggior parte dell’attività biologica si verifica in questa zona. Lo sviluppo delle radici, le colonie di batteri e i microrganismi benefici sono attivi in ​​questa zona. Le piante e gli animali ricevono acqua, sostanze nutritive e ossigeno a causa dell’alternarsi di aria e acqua.
Una tecnica comune è l’aggiunta di vermi al letto di inerte che vivranno in questo zona di bagnasciuga. I vermi contribuiranno alla scomposizione dei rifiuti solidi prodotti dai pesci
oltre a consumare le foglie 
o le radici morte. Questa attività impedirà che i rifiuti intasino il sistema. Vedere la sezione 9.1.1 per ulteriori informazioni sui vermi e sul vermicompost.
Zona bagnata
Questa zona, il fondo 3-5 cm del letto, rimane permanentemente bagnata. In questa zona, si accumula un piccolo particolato di rifiuti solidi e, quindi, i microrganismi che sono più
attivi nella mineralizzazione si trovano qui. Questi organismi includono batteri eterotrofi e altri microrganismi e sono responsabili di abbattere i rifiuti in frazioni più piccole e molecole che possono essere assorbite dalle piante attraverso il processo di mineralizzazione.

4.3.6 Irrigazione dei letti di crescita
Ci sono diverse tecniche per fornire acqua alle ai growbed di medium inerte, ciascuna può essere interessante a seconda della disponibilità locale di materiali, il grado di tecnologia desiderato o l’esperienza degli operatori. L’acqua può semplicemente colare da tubi forati 
distribuiti uniformemente sul supporto. Alcuni esperti hanno dimostrato che i modelli a flusso continuo, in cui il livello dell’acqua all’interno del letto di crescita è sempre lo stesso, sono in grado di sostenere gli stessi tassi di crescita di piante come metodi più complicatiTuttavia questi sistemi di distribuzione dell’acqua possono ostruirsi con scarti solidi del pesce che dovrebbero essere eliminati periodicamente. Può altresì essere usato un metodo chiamato flood-e-drain noto anche come flusso e riflusso, laddove un sistema di tubazioni e un sifone a campana (autosifone) o un sistema temporizzato innondano prima il medium inerte e, una volta raggiunta una certa quota dell’acqua, lo svuotano completamenteQuesta alternanza tra inondazioni e drenaggio assicura che le piante abbiano sempre sostanze fresche e adeguato flusso d’aria nella zona radicale. Inoltre in questo modo si tengono sempre elevati i livelli di ossigeno per le piante e batteri. Infine si assicura che vi sia in ogni momento un sufficiente livello di umidità è nel letto in modo tale che i batteri possano prosperare nelle condizioni ottimali.
Di solito, questi sistemi attraversano un ciclo completo 1-2 volte ogni ora, ma alcuni sistemi di successo rinnovano il ciclo solo 3-4 volte al giorno.

I disegni di sistemi flood and drain possono risultare un po’ ostici per chi è alle prime armi, questa pubblicazione discute brevemente di due metodi comunemente impiegati per il flusso e riflusso in un letto di crescita, anche se vi sono altri metodi, come il sifone loop, e sono oggetto di studi attuali.
S
ifone a campana
Il sifone campana è un tipo di autosifone che sfrutta alcune leggi fisiche dell’idrodinamica
e permette al letto di crescita di inondarsi e di scaricarsi automaticamente e periodicamente senza timer (Figura 4.58).

4.58 L’azione, i tempi e il successo finale del sifone dipendono portata dell’acqua nel letto, che deve essere costante. I sifoni campana possono tuttavia essere complicati da innescare e richiedono attenzione.
Dinamica dei flussi idrici
L’acqua che scorre in 
ciascun letto di crescita deve avere una portata costante. Come l’acqua che riempie il growbed raggiunge la sommità del tubo di livello e comincia a gocciolare attraverso il tubo verso il pozzetto, il restringimento della stand pipe fa aumentare la velocità dell’acqua che crea un risucchio che favorisce l’uscita dell’acqua dal growbed ciò ad una velocità molto superiore a quella d’ingresso fino al completo svuotamento del contenitore. Quando il contenitore è vuoto nel sifone entra l’aria e il sifone si arresta immediatamente, l’acqua può allora ricominciare a riempire il contenitore ripetere l’intero ciclo di nuovo, in continuazione. 

Si veda la sezione bibliografia alla fine di questa pubblicazione per ulteriori informazioni su sifoni campana.

Meccanismo a timer
Questo metodo di irrigazione flood and drain si basa su un timer sulla pompa dell’acqua
per controllare l’inondazione periodica e scarico (Figura 4.59).

4.58 Il vantaggio di questo metodo è che non vi è alcun sifone automatico, che può essere laborioso da calibrare. Tuttavia, presenta lo svantaggio di una ridotta circolazione di acqua e una minore aerazioneQuesto metodo è meno appropriato in situazioni di stoccaggio ad alta densità e richiede particolare attenzione per fornire aerazione supplementare ai  pesci.
Dinamica dei flussi idrici
L’acqua scorre nel growbed, inondandolo fino a quando raggiunge la cima del tubo. L’acqua poi drena attraverso questo tubo e giù nel pozzetto (sump)Il tubo è di diametro sufficiente per drenare tutta l’acqua affluisce. In fondo al tubo c‘è un piccolo foro, diametro 6-12 mm insufficiente per drenare tutta l’acqua in entrata e, pertanto, anche se l’acqua entra nel piccolo buchino, il growbed continua a inondarsi fino raggiunge la sommità della stand pipe. Ad un certo punto il letto sarà pieno, il timer interrompe l’alimentazione alla pompa dell’acqua e l‘acqua growbed continuerà fluire attraverso il piccolo foro alla base della stand pipe, fino a drenare completamente il medium.
Quando riprenderà l’alimentazione alla pompa dell’acqua e il growbed verrà di nuovo riempito con acqua fresca. È molto importante che l’acqua fresca che entra nel growbed sia maggiore dell’acqua che fluisce attraverso la piccola uscita alla base del tubo così che il letto posso svuotarsi e bagnarsi in continuazioneLa lungezza dei cicli di  inondazione e i drenaggio 
sono determinati  dalle dimensioni del growbed, dalla portata d’acqua in ingresso e dal diametro del foro di gocciolamento in uscita alla base della stand pipe.
Portata in ingresso.
Per assicurare un’adeguata filtrazione, l’intero volume della vasca dei pesci dovrebbe essere pompato attraverso i growbed ogni ora. Infine, una buona manutenzione periodica dei tubi di scarico assicura il perfetto funzionamento del sistema.
I materiali utilizzati per il metodo timer sono i seguenti: un tubo, diametro 2,5 cm, di altezza di 23 cm che presenta un foro gocciolante alla base, 6-12 mm di diametro a 2,5 cm dal fondo; un supporto di guardia del diametro 11 centimetri e 32 cm di altezza, che circonda il tubo per evitare che il medium inerte vada ad intasare il tubo di scarico e un timer che controlla la pompa, calibrato in modo tale che il flusso dell’acqua sia superiore alla capacità di scarico del tubo.

4.4 Nutrient Film Technique (NFT)

Il NFT è un metodo idroponico che utilizza tubi orizzontali ciascuno con una ridotta quantità d’acqua in circolazione ricca di sostanze nutritive. L’acqua del sistema acquaponico scorre  attraverso la canalizzazione (Figura).

4.60 nftLe piante collocate all’interno fori nella parte superiore dei tubi sono in grado di utilizzare questa sottile pellicola di acqua ricca di sostanze nutritive.
Sia la NFT e DWC sono metodi diffusi nell’acquaponica commerciale in quanto entrambi sono finanziariamente remunerativi, rispetto ai growbed che utilizzano un medium inerte, quando cresce la scala degli impianti (Figura).

4.61

Cespi di lattuga in un impianto commerciale

Questa tecnica ha un tasso di evaporazione molto basso perché l’acqua è completamente al riparo dal sole, tuttavia è molto più complessa e costosa rispetto ai letti riempiti di medium inerte e potrebbe non essere appropriata in luoghi con uno sbocco inadeguato ai mercati. Al contrario si presta bene ad applicazioni urbane, soprattutto quando si utilizza lo spazio in altezza o vi sono delle limitazioni di peso degli impianti.
A prescindere dai diversi approcci e dai diversi contesti in cui applicare i vari metodi la maggiore differenza  con 
la tecnica del medium inerte è il metodo di filtrazione che entrambe le tecniche, NFT e DWC, devono utilizzareIl testo che segue descrive le esigenze di una filtrazione più accurata richiesta dai sistemi NFT e DWC in dettaglio. Successivamente i metodi e NFT e DWC verranno discussi singolarmente.
La trattazione 
generale di questa sezione inizia con la dinamica del flusso idrico, ovvero come l’acqua si muove attraverso il sistema. Poi verranno discussi i metodi di filtrazione, infine verranno fornite specifiche linee guida per l’impianto con un sistema NFT.

4.4.1 dinamica del flusso idrico
L’acqua scorre per gravità dal serbatoio di pesce, attraverso il filtro meccanico ed   un biofiltro che svolge al tempo stesso la funzione di pozzetto (sump). Da quest’ultimo, l’acqua viene pompata in due direzioni attraverso un raccordo a “Y” e saracinesche: una parte viene torna direttamente alla vasca dei pesci la restante parte dell’acqua si dirige in un collettore che la distribuisce attraverso i tubi NFT. L’acqua scorre, sempre per gravità, attraverso i tubi di coltivazione dove si trovano le piante e all’uscita viene restituita alla
 vasca dei pesci.
L’acqua che entra nella vasca dei pesci fa sì che questo tracimi attraverso un “troppo pieno” verso l’impianto di filtraggio pronta a riprendere così il ciclo.
Il percorso quì descritto è chiamato è chiamato un motivo “Figura a 8” perché del percorso dell’acqua si sviluppa pressocché tutto in piano utilizzando una sola pompa. Non è necessario posizionare un pozzetto più in basso rispetto al resto dell’impianto, è possibile in questo modo installare coltivazioni con questa tecnica su 
pavimenti esistenti o sui tetti di cemento. Tutti i componenti sono allo stesso livello di lavoro per l’agricoltore, senza che questi debba chinarsi o utilizzare scale. Inoltre, il design utilizza pienamente la lo spazio del contenitore IBC (cisternetta) per garantire un adeguato spazio per il pesce. Uno svantaggio è che la combinazione pozzetto/biofiltro opera diluendo la concentrazione di nutrienti infatti solo una parte dell’acqua che raggiunge i tubi di coltivazione, l’altra parte ritorna al pesce prima che sia stata completamente spogliata di nutrienti. Tuttavia, la diluizione viene gestita controllando il flusso bidirezionale e ciò ha poco effetto sull’efficacia di questo sistema alla luce delle prestazioni erogate. Generalmente, la pompa riporta 80 percento dell’acqua alle vasche dei pesce e il restante 20 per cento è destinato ai letti o canali di produzione, tutto questo può essere controllato con la valvola.

4.4.2 filtrazione meccanica e biologica
Una f
iltrazione dedicata è di fondamentale importanza sia nei sistemi NFT che in quelli DWC. Mentre il medium inerte nella tecnica con il growbed funge biofiltro e da filtro meccanico, le tecniche NFT e DWC non hanno questo vantaggio. Pertanto, entrambi i tipi di filtri devono essere costruiti appositamente: in primo luogo, una trappola fisica per catturare i rifiuti solidi e quindi un filtro biologico per la nitrificazione. Come accennato nel paragrafo 4.3, ci sono molti tipi di filtri meccanici i sistemi  NFT e DWC richiedono quelli nella fascia alta di efficienzaI disegni che verranno descritti nell’appendice 8 utilizzano un filtro meccanico a vortice per intrappolare i rifiuti di particolato, con sfiato periodico dei solidi catturati. All’uscita dal filtro a vortice, l’acqua passa attraverso uno schermo aggiuntivo di maglie per intrappolare qualsiasi resto solido e poi raggiunge biofiltro. Il biofiltro è ben ossigenato con pietre che diffondono aria e contiene un supporto adatto alla biofiltrazione, solitamente Bioballs® altri supporti di materiale plastico o tappi di bottiglia, che aiutano i batteri nitrificanti a trasformare trasformano i rifiuti disciolti. Con insufficiente filtrazione, sia le unità NFT che quelle DWC si intaserebbero, diventerebbero anossiche e offrirebbero a piante e pesci le condizioni per una crescita solo stentata.
4.4.3 Tubi di coltivazione NFT costruzione e messa a dimora
Dopo i metodi di filtrazione illustrati in precedenza i sistemi  NFT prevedono l’uso di tubi in plastica disposti orizzontalmente per coltivare gli ortaggi (Figura).

4.62

Lattuga in crescita in tubi quadrati con il sistema NFT

Qualora fosse possibile sarebbe meglio utilizzare i tubi di sezione rettangolare con larghezza superiore all’altezza, che rappresentano lo standard tra i coltivatori idroponiciLa ragione è che con questo tipo di tubi la superfice del film di acqua che colpisce le radici è più grande e favorisce l’assorbimento dei nutrienti e dunque la crescita delle piante. Uno
dei vantaggi del sistema NFT è che i tubi possono essere organizzati in molti modi, anche allo scopo di fare uso degli spazi verticali: muri, recinzioni e balconi (Figura).

4.63

Tubi di coltivazione NFT organizzati verticalmente


L’acqua viene pompata dal biofiltro in egual misura in ogni tubo idroponica con un piccolo
flusso crei una pellicola superficiale che 
scorre lungo il fondo ricca di sostanze nutritiveI tubi di coltivazione posseggono una serie di fori lungo la parte  superiore del tubo in cui sono collocate le piante. Come le piante iniziano a consumare il rivolo d’acqua ricco di sostanze nutritive, cominciano a sviluppare gli apparati radicali all’interno dei tubi di coltivazione. Al stesso tempo, gli steli e le foglie crescono all’esterno dei tubi. La pellicola superficiale di acqua nella la parte inferiore di ciascun tubo assicura che le radici
ricevano grandi quantità di ossigeno dunque l’umidità e nutrizione. Mantenere un flusso superficiale permette alle radici di avere una superficie di scambio d’aria più grande. Il flusso d’acqua per ciascun tubo di coltivazione deve essere maggiore di 1-2 litri / min. La portata viene controllata dalla valvola a 
Y, tutto il flusso di acqua in eccesso restituito al serbatoio di pesce.
Tubi di coltivazione: forma e dimensione
E’ consigliabile scegliere un tubo con il diametro ottimale per i tipi di piante coltivate. I tubi con una sezione quadrata sono i migliori, ma tubi tondi sono più comuni e assolutamente accettabili. Per i più grandi ortaggi a frutto, 
sono necessari tubi del diametro 11 centimetri mentre per le verdure a foglia verde e di piccole dimensioni solo con piccole masse di radici e a rapida crescita sono necessari tubi con un diametro di 7,5 cm. Per la policoltura su piccola scala (in in cui crescano molti tipi di verdure) devono essere utilizzati tubi di diametro 11 cm  (Figura).

4.64

Diversi tubi di coltivazione che mostrano l’intervallo dei buchi per le piante

Questo evita limitazioni nella scelta del vegetale perché le piantine possono sempre essere coltivate nei tubi più ampi, anche si perde nella possibilità di elevare la densità di impianto. Piante con ampi apparati radicali, tra i quali pomodori e la menta, sono in grado di intasare i tubi più piccoli e causare straripamenti e perdite d’acqua. E’ pertanto necessario essere particolarmente consapevoli che potrebbero intasarsi anche tubi di grandi dimensioni.
La lunghezza del tubo di coltivazione può essere ovunque tra 1 e 12 m. In tubi di lunghezza superiore a 12 metri, 
possono verificarsi carenze nutrizionali  verso l’estremità dei tubi perché le prime piante hanno già assorbito le sostanze nutritive. Una pendenza di circa 1 cm  per  ogni metro di lunghezza del tubo è necessaria  per assicurarsi che l’acqua scorra attraverso il tubo con facilità. La pendenza viene controllata utilizzando spessori (cunei).
S
ono consigliati  tubi in PVC perché di solito sono  i più comunemente disponibili e sono economici. Devono essere utilizzati tubi bianchi perchè il colore riflette i raggi del sole, mantenendo così la temperatura dell’acqua all’interno più fresca. In alternativa sono raccomandatitubi idroponici quadrati o rettangolari con dimensioni 10 cm larghezza x 7 cm di altezza. I tubi idroponici professionali per i coltivatori commerciali sono in genere questa forma.

Piantare all’interno dei tubi di coltivazione
I fori nel tubo idroponico dovrebbero essere 7-9 cm di diametro e dovrebbero corrispondere alle dimensioni dei contenitori per la coltivazione disponibili. Ci dovrebbe essere un minimo di 21 cm tra il centro di ogni foro per consentire un adeguato spazio di impianto per verdure a foglia verde e 
verdure più grandi. Ogni piantina viene inserita in una tazza di rete di plastica, che è poi a sua volta inserito all’interno del tubo di coltivazione. Ciò fornisce supporto fisico per la pianta. Le tazze di rete sono piene generalmente del medium utilizzato per le colture idroponiche (ghiaia vulcanica, lana di roccia o di Leca) intorno alla piantina. Per le insalate se lo si desidera, può essere posizionato un tubo di PVC che poggia all’interno della tazza di rete di 5 cm di una lunghezza di 5-10 cm   per fornire ulteriore equilibrio e sostegno alla pianta.

Istruzioni dettagliate impianto saranno contenute nell’appendice 8.
Se tazze in rete di plastica non sono disponibili o sono troppo costose, è possibile utilizzare normali bicchieri di plastica. Seguire la tecnica di impianto, come indicato nel 
paragrafo precedente avendo cura di praticare molti buchi nel bicchiere di plastica in modo che le radici abbiano molti punti di contatto con il tubo di coltivazione. Per i coltivatori che ne abbiano la possibilità è possibile utilizzare supporti di schiuma agricola per sostenere le piante all’interno del tubo di coltivazione. Se nessuna di queste opzioni è disponibile o desiderata, è possibile trapiantare direttamente le piantine nei tubi, in particolare tubi rettangolari (Figura). 4.67Le radici delle piante possono essere accuratamente risciacquate per eliminare le tracce del supporto di germinazione in modo tale da non sporcare minimamente l’acqua, in alternativa piantine possono essere trapiantate con il loro supporto di germinazione, che che ha il vantaggio di non creare un stress alle piante. In ogni caso è necassario avere cura che le radici possono toccare il flusso di acqua sul fondo del tubo. Questo farà sì che le giovani piantine non si disidratino. In alternativa, possono essere aggiunti stoppini che “peschino” nel flusso d’acqua. Inoltre, è consigliabile innaffiare le piantine con l’acqua del sistema acquaponico una settimana prima loro trapianto, questo aiuterà a mitigare lo stress da trapianto perchè le piante si abitueranno meglio alla nuova acqua.


Tecnica 4.5 Deep Water Culture
Il metodo comporta la sospensione delle piante nell’acqua, facendole galleggiare, con le radici fluttuanti, su lastre di polistirene (Figure).

4.68

Schema di una sistema DWC che utilizza un growbed di medium inerte come filtro

4.69

Schema di un sistema DWC con filtri fisico e biologico

Questo metodo è il più comune per le grandi acquaponiche di tipo commerciale che producono una coltura specifica (tipicamente lattuga, insalata a cescpo o basilico, figura),

4.70

Un grande impianto DWC

ed è più adatto per l’automazione. Su una piccola scala, questa tecnica è più complicata di growbed con medium inerte e potrebbe non essere adatto per alcune località, in particolare quando ci sia un limitato accesso ai materiali.
4.5.1 dinamica del flusso idrico
La dinamica del flusso idrico in un impianto DWC è quasi identica a quella di un impianto NFT. L’acqua scorre per gravità dalla vasca del pesce, attraverso il filtro meccanico e nella combinazione biofiltro / pozzetto. Dal pozzetto, l’acqua viene pompata in due direzioni attraverso un 
connettore a“Y”e valvole. Una parte dell’acqua viene pompata direttamente alla vasca dei pesci, il resto viene mandata nel collettore, che distribuisce in modo uguale l’acqua attraverso i canali. L’acqua scorre, sempre per gravità, attraverso i canali di coltivazione dove sono situati gli impianti e esce dalla parte opposta. All’uscita dai canali l’acqua viene restituita biofiltro / pozzetto, da dove viene pompata ancora sia nella vasca del pesce o nei canali. L’acqua che entra nel serbatoio di pesce fa sì che la vasca del pesce trabocchi attraverso il tubo di uscita del troppo pieno e di nuovo nel filtro meccanico, completando così il ciclo.
Questa configurazione “Figura a 8” descrive il percorso dell’acqua già visto visto nel 
sistema NFT, l’acqua scorre attraverso il filtro meccanico e biofiltro prima di essere pompato di nuovo alla vasca dei pesci e nei canali ove vi sono le piante. A differenza del NFT dove nutrienti nel rivolo (film) di acqua che scorre a livello radice si esauriscono rapidamente, nel DWC il grande volume di acqua contenuta nei canali consente alla notevole quantità di sostanze nutritive di essere utilizzati da piante. Tale disponibilità di nutrienti potrebbe anche suggerire diversa progettazione dei sistemi, utilizzando una configurazione “a cascata” con un solo ingresso ad una serie di tubi perché l’aumento del flusso dell’acqua aiuterebbe le radici per accedere a un flusso maggiore di nutrienti.
Nel sistema DWC mostrato nel primo dei due schemi riportato nelle figure sopra, l’acqua viene pompata alle vasche di coltivazione che hanno lastre di polistirene galleggiano sul piano di appoggio della pianta. La portata dell’acqua in ingresso ogni canale è relativamente bassa, in generale, ogni vasca trattiene l’acqua per  1-4 ore. I tempo di ritenzione è un concetto simile a tasso di ricambio, e si riferisce alla quantità di tempo necessario per sostituire tutta l’acqua in un recipiente. Per esempio, se il volume d’acqua di una vasca è 600 litri e la portata dell’acqua in ingresso al contenitore è 300 litri / h, il tempo di ritenzione è 2 ore (600 litri ÷ 300 litri / h).

4.5.2 filtrazione meccanica e biologica
Filtrazione meccanica e biologica in unità DWC è la stessa in unità che NFT ed è descritta nella sezione 4.4.2.
4.5.3 Vasche o canali di coltivazione DWC: costruzione e messa a dimora delle piantine.
I c
anali di coltivazione possono essere di lunghezza variabile, da uno a decine di metri (Figura).

4.71

Vasca di coltivazione e radici fluttuanti

In generale, la loro lunghezza non è un problema, come era nella tecnica NFT, perché il grande volume di acqua consente in ogni caso un adeguato apporto di sostanze nutritive. Ottimale nutrizione delle piante nei canali molto lunghi dovrebbe in ogni caso essere sempre supportata da un’adeguato afflusso di acqua e dalla riossigenazione per garantire che i nutrienti non si esauriscano e che le radici possano respirare. Per quanto riguarda la larghezza è generalmente consigliabile usare come standard la larghezza di un foglio di polistirolo, ma può essere multipla di questo. Tuttavia, canali più stretti assicurano una velocità dell’acqua superiore che può beneficamente irrorare le radici con flussi più grandi di nutrienti. La scelta di larghezza dovrebbe anche tenere in considerazione l’accessibilità da parte dell’operatore. La profondità consigliata è di 30 cm per permettere di adeguato spazio alle radici di ogni pianta. Così come per le vasche dei pesci, i canali possono essere realizzati in qualsiasi materiale resistente e inerte che può contenere l’acqua. Per le unità di piccole dimensioni, materiali diffusi sono contenitori IBC (cisternette), contenitori di plastica o vetroresina. Canali molto più grandi possono essere costruiti utilizzando lunghezze di legno o blocchi di cemento rivestiti con teli impermeabili alimentari.
In caso di utilizzo di calcestruzzo, assicurarsi che sia sigillato con un materiale 
impermeabile non tossico, per evitare la lisciviazione dal cemento nell’acqua del sistema di potenziali minerali tossici.
Come accennato in precedenza, il tempo di ritenzione per ogni canale in una unità è 1-4 ore, indipendentemente dalle dimensioni effettive canale. Ciò consente un’adeguata rifornimento dei nutrienti in ogni canale, anche se il volume di acqua e la quantità di nutrienti nei 
canali profondi è sufficiente per nutrire le piante per periodi più lunghi. La crescita delle piante riesce a trarre beneficio da flussi più veloci dell’acqua, perché le radici saranno colpite da molte più di ioni; mentre i flussi più lenti e quasi acqua stagnante avrebbe un impatto negativo sulla crescita delle piante.
L’a
erazione per i sistemi DWC è di vitale importanza. In un canale densamente coltivato, la richiesta di ossigeno per piante potrebbe causare la caduta deilivelli di DO al di sotto del minimo. Qualsiasi decomposizione di solidi rifiuti presenti nel canale aggraverebbe il problema, 
diminuendo ulteriormente DO.
Così, è importante installare un sistema di aerazione. Il metodo più semplice è quello di posizionare diversi piccole pietre per la diffusione dell’aria nei canali (Figura). 

4.72

Effetti di una pietra di areazione in un sistema DWC

La pietra d’areazione dovrebbe rilasciare circa 4 litri di aria al minuto, ed essere collocata ogni 2-4 m2 di superficie del canale. Inoltre dei Sifoni Venturi (si veda la Sezione 4.2.5) possono essere aggiunti ai tubi di afflusso dell’acqua per aerare l’acqua nel momento in cui entra nel canale. Infine nel sistema DWC può essere messo in pratica il metodo di Kratky (Figura)  lasciando uno spazio di 3-4 cm tra il polistirolo e il pelo dell’acqua all’interno del canale. 4.73Questo consente la circolazione dell’aria intorno alla parte superiore delle radici delle piante eliminando la necessità di pietre dell’aria nel canale perchè vi è una sufficiente quantità di ossigeno nell’aria dell’intercapendine per le radici. Un altro vantaggio di questo metodo è quello di evitare il contatto diretto del fusto della pianta con acqua, che riduce i rischi di malattie delle piante nella la zona del colletto. Inoltre, la maggiore ventilazione ha come come risultato quello della dissipazione del calore dall’acqua, l’ideale in climi caldi. Non aggiungere i pesci nei canali che potrebbero mangiare le radici delle piante, ad esempio pesci erbivori, come tilapia e carpe. Tuttavia, qualche piccolo carnivoro specie di pesci, come pesci rossi, Molly, pesci mangiatori di zanzare, possono essere utilizzati con successo per gestire le larve di zanzara che possono diventare un enorme fastidio per gli operatori e i vicini di casa in alcune aree.
I fogli di polistirolo devono avere un certo numero di fori per adattarsi ai vasetti di rete (o cubi spugna) utilizzati per sostenere ogni impianto (Figura). 

4.74

La quantità e la posizione dei fori è dettata dal tipo di verdura e dalla distanza desiderata tra le piante, le piante più piccole possono essere posizionate più da vicino. L’appendice 8 include dettagli specifici e utili suggerimenti su come praticare i fori. Le piantine possono essere coltivare in un impianto dedicato (vivaio, vedi Sezione 8.3) in piccoli appezzamenti di di terreno o una  coltura fuori suolo. Una volta che le piantine sono abbastanza grandi per essere gestite, possono essere trasferite nei supporti di rete e sistemate nel sistema DWC (Figura).