Akwaponika – przyszłość rolnictwa i oszczędność wody

Co to jest akwaponika?

To połączenie dwóch sposobów hodowli i uprawy organizmów żywych. Pierwszym z nich, najstarszym jest akwakultura (z łac. aqua – woda; colere, 'uprawa, dbać, pielęgnować`), czyli hodowla organizmów wodnych, w odpowiednim, dostosowanym środowisku. Wykorzystuje się do tego zbiorniki wodne, w których umieszcza się na przykład sieci lub klatki. Drugim sposobem jest hydroponika, którą zastosował w połowie XIX w. Wilhelm Knop – botanik, który usystematyzował wiedzę o hodowli bez gleby. W tym przypadku rośliny uprawiamy w samej wodzie, nie w ziemi. Dzięki temu mniej narażamy sadzonki na pasożyty i szkodniki, nie zagraża im także susza. Farma akwaponiczna to połączenie akwakultury i hydroponiki.

Jak działa taki system?

Akwaponika wykorzystuje zamknięte instalacje, hodowle ryb w specjalnych zbiornikach i uprawę roślin w wodzie. Działają one na zasadzie dokładnie skomponowanego łańcucha, monitorowanego, chronionego przed zanieczyszczeniami. Rośliny otrzymują substancje odżywcze w postaci odpadów (naturalnych nawozów, czyli odchodów) z hodowli organizmów wodnych. To jest bardzo skomplikowany proces, który poprzedzają obliczenia, badania metabolizmu itp. Aby hodowla akwaponiczna była opłacalna, musimy jak najlepiej dobrać do siebie elementy systemu. Dlatego w Water Science Technology Institute we Wrocławiu (WSTI) badamy zestawienia organizmów (w tym mikroorganizmów żyjących w bioreaktorach, które na przykład przetwarzają związki azotu).

Czy farmy akwaponiczne pozwalają oszczędzać wodę?

Instalacje akwaponiczne zużywają o wiele mniej wody w porównaniu z tradycyjnym rolnictwem. Woda funkcjonuje na naszej planecie w obiegu zamkniętym, więc jako takiej jej nie zabraknie. Jednak, jeśli nie podejmiemy odpowiednich działań, zabraknie wody czystej, będzie ona zbyt niskiej jakości. Może być jej także za mało tam, gdzie jest najbardziej potrzebna.

Są potrzebne rozwiązania, które zredukują zużycie wody i uchronią od skutków suszy. Na przykład, żeby wyhodować 1 kilogram łososia w zamkniętym systemie zużywa się do 2,5 tysiąca razy mniej wody niż w przypadku tradycyjnie produkowanej wołowiny o tej wadze. Im mniej potrzebujemy wody, tym mniejsze ryzyko, że zabraknie jej do hodowli. Podobnie jest w przypadku uprawy roślin. Zamknięte systemy potrzebują kilkadziesiąt razy mniej wody niż otwarte pole!

Jakie są jeszcze zalety systemów akwaponicznych?

Chcemy produkować zdrową żywność, niemodyfikowaną genetycznie, taką, która zawiera witaminy i nie zawiera toksycznych substancji. Dziś taka produkcja wygląda jak nowoczesny przemysł. Zamknięte hodowle w większości będą w stanie obejść się całkowicie bez pestycydów. Otwarte hodowle są bardzo narażone na pasożyty, na niekorzystne zmiany klimatu. Co istotne, w zamkniętych systemach możemy hodować ryby  i właściwie nie używać antybiotyków, bo nie ma organizmów, które z zewnątrz mogą przynieść choroby. Wreszcie akwaponika pozwala znacznie ograniczyć zużycie nawozów sztucznych. Na przykład: ryby wydalają amoniak, który jednak nie jest przyswajany przez rośliny, więc trzeba go rozbić na związki azotu (dzieje się to w bioreaktorze). Stamtąd związki azotu trafiają do instalacji hydroponicznej i odżywiają rośliny.

W jaki sposób kontroluje się sterylność instalacji?

Dzięki zastosowaniu systemu sensorów, które badają na przykład czystość wody. Używa się ich, aby sprawdzać, czy nie dajemy za dużo karmy, czy nie zawiera ona drobin, które są podłożem do rozwoju dla bakterii. Nie dopuszczamy w ten sposób także do sytuacji, w której zanieczyszczenia przedostają się do wewnątrz np. z pobliskich przedsiębiorstw – czego nie da się zrobić w przypadku uprawy tradycyjnej.

Czy już działają tego typu farmy?

Istnieją już instalacje tego typu, które wytwarzają ogromne ilości bardzo dobrej jakości jedzenia. Niedawno w Czechach zaczęła działać Future Farming, jedna z największych farm akwaponicznych w Europie. Food4Future buduje obecnie jedną z pierwszych w kraju instalacji akwaponicznych, która nastawia się od początku, żeby produkować i sprzedawać,  a nie tylko prowadzić prace badawcze.

Jaka infrastruktura jest potrzebna, aby farmy akwaponiczne mogły się rozwijać?

Niezbędna jest automatyzacja całego procesu hodowli, to, żeby zabezpieczyć stały dopływ prądu i zapewnić awaryjne dyfuzory tlenu. Potrzebne są fabryki paszy, banki, z których można pobierać mikroorganizmy do reaktorów, kupować ryby. Niezbędne są także firmy, które produkują sterylne nasiona. I muszą istnieć oczywiście zakłady przetwórcze.

W Water Science Technology Institute tworzymy warunki, w których szkolimy kadrę, która będzie w stanie sobie poradzić z tymi wszystkimi wyzwaniami technologicznymi wokół akwaponiki. Dlatego prowadzimy współpracę z partnerami z Future Farming i z Norwegii oraz planujemy zorganizować z nimi w przyszłości, np. programy wymian dla studentów i naukowców.