Potenciální integrace aquaponie s dalšími systémy

Jedním možným způsobem optimalizace aquaponického systému je jeho integrace s dalšími příbuznými procesy za využití výměny energie (tepelné, elektrické) či hmoty (voda, živiny, krmivo, odpad). Tabulka shrnuje takové procesy a technologie a nabízí stručný výklad jejich funkce ve spojení s provozem aquaponické farmy. Tyto systémy však nemusí být pouze doplňkem aquaponie. Některé, z již stávajících zařízení mohou zvýšit svou efektivitu a čerpat další benefity právě v kombinaci s aquaponickým systémem.

Procesy a technologie

integrovatelné s aquaponií

Funkce
Produkce řas Produkce bioplynu či biometanu, zpracování kalu a organických zbytků (bioodpadu), produkce hnojiva a CO2, výroba elektrické a tepelné energie
Vermikompostování Produkce „žížalího čaje“ (vydatné kapalné hnojivo) a potravy pro ryby
Výroba krmiva pro ryby

zpracováním bioodpadu

Produkce rybího krmiva v podobě mouchy Hermetia illucens (Black Soldier Fly), která se živí bioodpadem
Odsolování Zamezení akumulace solí v rybí části systému, zahuštění živného roztoku v pěstební části systému
Tepelná čerpadla Zdroj tepla a stabilizační prvek při přebytku elektrické energie
Maraponie a Haloponie Aquaponie využívající mořskou nebo brakickou vodu na pevnině (maraponie) či pod hladinou moře (halaponie)
Remineralizace Přeměna organické hmoty na anorganickou
Fotovoltaika Přeměna přebytečného slunečního záření na elektřinu, chlazení prostorů, redukce emisí skleníkových plynů
Solární tepelná energie Ohřev vnitřních prostor
Zpracování odpadních vod Zpracování odpadních vod z recirkulačních akvakulturních systémů, zpracování odpadních vod bohatých na živiny

 

Základem aquaponie je řešení problému s vypouštěním odpadních vod z recirkulačních akvakulturních systémů. Aquaponie tento cyklus uzavírá, čistí odpadní vodu od – pro ryby – toxických látek a dává tak akvakultuře udržitelný rozměr. V rámci vědeckých studií byla aquaponie testována i na další odpadní vody včetně digestátu z bioplynových stanic jako tzv. digeponie či dokonce na čištění lidské moči pod úroveň toxicity.

Šetrné zdroje energie jako jsou fotovoltaika, tepelná čerpadla nebo solární tepelná energie mohou snížit ekologickou stopu aquaponické farmy na minimum. V současné době je však jejich využití finančně smysluplné spíše v integrované síti více procesů než pouze pro aquaponickou farmu samotnou. Pozitivní efekt mohou mít například poloprůhledné fotovoltaické panely, které ochlazují prostory skleníku a zároveň vyrábí elektrickou energii. Solární tepelná energie je například hojně využívána v tzv. solárním skleníku nebo pro absorpci sluneční energie solárními kolektory na ohřev vody.

Odsolování a remineralizace jsou procesy, aplikovatelné na větší aquaponické farmy, které umožňují zajistit rovnováhu v aquaponickém cyklu či přeměnu živin v systému. Aquaponii lze provozovat nejen ve sladkovodním prostředí, jak dokazuje odvětví aquaponie zvané maraponie či haloponie. Obě odvětví využívají mořskou nebo brakickou vodu na pevnině (maraponie) nebo přímo pod hladinou moře (haloponie). Flóra i fauna v takovémto systému zahrnuje pouze druhy žijící ve slané vodě.

Jedním z úskalí aquaponie je bezpochyby krmivo pro ryby. I zde však již dnes existují smysluplné alternativy. Mezi tyto technologie se řadí produkce řas, chov mouchy Hermetia illucens a vermikompostování. Řasy slouží jako producent kyslíku a zároveň dočišťují vodu v aquaponickém systému absorpcí zbylých živin. Mimoto však produkují nenasycené mastné kyseliny, jakožto cennou složku rybí potravy. Integrace řasového bioreaktoru do oddělené smyčky aquaponického cyklu tak může přinést více benefitů najednou.

Za povšimnutí stojí také produkce krmiva pro ryby z mouchy Hermetia illucens, která se živí organickým odpadem a její život trvá pouhý týden, za který stihne naklást dalších 400 až 800 vajíček, ze kterých se vylíhnou larvy rostoucí 14 až 16 dní. Tento rychlý cyklus zajišťuje přísun nutričně bohatého a zároveň udržitelného krmiva pro ryby.

Poslední ze zmíněných technologií – vermikompostování – je vhodné spíše pro menší aquaponické farmy. Princip vermikompostování spočívá v rozkladu organického odpadu žížalami, které zároveň produkují cenné hnojivo nazývané žížalí čaj. Toto kapalné hnojivo lze použít v pěstební části aquaponického systému. Samotné žížaly jsou pak vynikající potravou pro ryby.

Poslední technologií, která stojí za povšimnutí je již zmíněná bioplynová stanice. V kombinaci s aquaponií najdou uplatnění spíše menší bioplynové stanice, které produkují bioplyn z kalu získaného separací v mechanickém filtru či sedimentací z rybí nádrže. Následně pak může být z bioplynu získána tepelná, případně elektrická energie. Účinnost bioplynových stanic lze zlepšit obohacením vstupu o organické zbytky z rostlinné produkce, jelikož výtěžnost bioplynu z kalu v rybí části systému je sama o sobě nízká. Odpadní vodu z bioplynové stanice, zvanou digestát, lze pak po dalších úpravách použít jako hnojivo pro rostlinnou část, jak již bylo zmíněno v úvodu článku v rámci konceptu digeponie, kdy je rybí část aquaponie nahrazena právě bioplynovou stanicí.

Zajímavou integrací pak může být výstavba aquaponické farmy u již existujících bioplynových stanic, kde vyrobená elektrická a tepelná energie může být smysluplně využita přímo na místě na produkci zeleniny a rybího masa prémiové kvality. Alternativou čistě aquaponické farmy pak může být farma digeponická, která by kromě řešení problému s nákladným a často neekologickým zpracováním odpadních vod z bioplynových stanic také přinášela další přidanou hodnotu v podobě vypěstované zeleniny. Doplnění takového systému o dočišťovací jednotku v podobě řasového bioreaktoru se pak jeví jako smysluplné uzavření cyklu živin a energie. Růst rostlin lze navíc podpořit přísunem CO2, který vzniká v bioplynové stanici anaerobní digescí, což vede ke snížení emisí celého provozu.