La sfida che dobbiamo tutti affrontare in questo inizio secolo è molto impegnativa: adeguarci a trovare soluzioni concrete ed affidabili per un utilizzo intelligente delle risorse idriche per la produzione alimentare a causa del globale aumento delle temperature e da un relativo depauperamento degli habitat naturali, fonte primaria di proteine animali.
Soltanto una piccola quota di tutta l’acqua presente sul nostro pianeta è dolce: il 3%, gran parte della quale è intrappolata nel ghiaccio delle calotte polari. La sua distribuzione non è uniforme ed è pertanto causa di conflitti feroci tra le popolazioni che vivono nei territori dove è più scarsa.
In previsione di climi sempre più secchi diventa più pregnante la necessità di privilegiare i sistemi a ricircolo idrico per l’impiego nell’allevamento delle specie ittiche di acqua dolce e salata. Questi sono progettati infatti per ridurre la dipendenza dal ricambio idrico negli impianti di acquacoltura, consentendo il filtraggio meccanico e la depurazione biologica.
Vengono impiegati ad esempio negli incubatoi commerciali per la riproduzione delle specie ittiche in condizioni di biosicurezza, nelle vasche di stabulazione di pesci o gamberi destinati alla vendita, in acquariologia ed in impianti di allevamento sperimentali dove è essenziale il mantenimento di condizioni chimico-fisiche costanti e certe.
Grazie alla tecnica del ricircolo idrico il quotidiano ricambio parziale dell’acqua in una vasca di acquacoltura è ridotto soltanto al 10% del volume totale, consentendo in questo modo un notevole risparmio in termini di acqua da altra fonte e di energia.
Esistono molti modi diversi di progettare un sistema di ricircolo idrico; tutti per operare devono avere le seguenti caratteristiche funzionali:
1. Una buona areazione;
2. Una rimozione dei detriti particolati;
3. Una filtrazione biologica per il trattamento dell’ammoniaca e dei nitriti.
Queste condizioni possono essere raggiunte facilmente con una piccola unità di ricircolo con annesso un sistema di areazione a basso consumo, come avviene negli acquari casalinghi, oppure con l’impiego di componenti funzionali attivi interconnessi nei sistemi produttivi di maggiori dimensioni incluso quelli per uso produttivo commerciale.
Vediamo di seguito i loro aspetti funzionali di base in allevamento.
Areazione
L’acqua della vasca deve essere continuamente areata per mantenere un’adeguata concentrazione di ossigeno disciolto per la sopravvivenza dei pesci o gamberi allevati e della componente viva batterica insediata nel filtro biologico.
L’areazione viene effettuata principalmente nella vasca di allevamento ma può anche essere prevista prima o dopo il contenitore che ospita la filtrazione biologica, all’interno della quale le sostanze organiche prodotte dai pesci o gamberi, raggiunta una determinata concentrazione, vengono trasformate in elementi chimici meno tossici per la loro salute.
Alcuni modelli di filtro biologico sono progettati per avere un’areazione forzata mentre operano, in maniera da aumentare il loro potere filtrante. In questo caso le loro superfici filtranti vengono periodicamente esposte all’aria in maniera da ossigenare i batteri responsabili del processo depurativo idrico.
I sistemi di allevamento commerciale super-intensivi, ovvero ad alta densità animale in vasca, arrivano ad utilizzare l’ossigeno liquido insufflato per assicurarne una concentrazione disciolta in acqua non inferiore al 60% di saturazione. Il costo del gas e dell’impianto di pompaggio utilizzato rende tuttavia questa soluzione economicamente vantaggiosa soltanto a fronte di un’elevata resa produttiva dell’allevamento anche in funzione della specie ittica allevata.
Rimozione di detriti particolati
I solidi particolati di varie dimensioni, prodotti dalle sostanze di rifiuto organiche dei pesci o gamberi allevati e dai loro residui di mangime, incrementano il consumo di ossigeno nell’impianto e causano l’aumento della percentuale di ammoniaca e dei nitriti, che sono sostanze tossiche disciolte in acqua.
La rimozione del particolato viene operata tramite una vasca di sedimentazione a ridotta turbolenza idrica dove le particelle si depositano gradualmente sul fondo, mentre l’acqua parzialmente filtrata viene inviata al contenitore del filtro biologico. Un secondo sistema di rimozione, posto a valle della vasca di sedimentazione, è costituito da materiali porosi quali spugne sintetiche, sabbia, pietrisco o reti a maglie fitte in plastica. La conseguente filtrazione meccanica cattura le microparticelle che sono successivamente degradate e mineralizzate dall’azione di batteri che ne riducono anche il volume.
Nonostante questo processo sottragga ossigeno al sistema, riduce tuttavia la necessità di pulire frequentemente i materiali filtranti. Infatti questi tendono, in base all’intensità del lavoro richiesto, ad intasarsi soprattutto se il carico delle vasche di allevamento, cioè la densità dei pesci o gamberi allevati, è alto.
Per evitare il rischio che si riduca l’efficienza dei filtri meccanici è comunque necessario effettuare periodicamente dei lavaggi per eliminare dal sistema di filtrazione anche l’accumulo di sedimenti mineralizzati. La frequenza di questi lavaggi è stabilita dal tipo di impianto e dalla densità dei pesci o gamberi allevati.
La filtrazione meccanica viene effettuata sempre a monte di quella biologica per impedire che il substrato del filtro biologico, sede dei batteri depuratori, possa venire disturbato o soffocato dai detriti particolati.
Filtrazione biologica
Tutte le specie animali acquatiche rilasciano in acqua le loro sostanze di rifiuto sotto forma di urina e feci contenenti ammoniaca. Inoltre anche il mangime non consumato contribuisce all’aumento del bilancio chimico ammoniacale nella vasca di allevamento.
L’ammoniaca causa a pesci e gamberi uno stress, che può diventare letale a concentrazioni della sua componente tossica inferiori a 0,05 milligrammi per litro, avvelenandoli, causando inoltre una riduzione drastica del loro tasso di crescita corporea e una diminuzione della loro resistenza fisiologica alle malattie.
La stabilizzazione del livello di ammoniaca viene effettuata fornendo ampie superfici all’insediamento di batteri in grado di ossidare la sostanza tossica in nitriti e quindi in nitrati- un prodotto chimico relativamente inoffensivo per la salute animale.
I batteri impiegati per il processo di filtrazione biologica sono presenti ampiamente nel terreno e negli ambienti acquatici naturali e possono essere quindi reperiti facilmente,
inoculandoli poi nei filtri vergini, oppure prelevandoli da altri filtri cosiddetti “maturi” cioè
già attivi e operativi.
Da diversi anni sono in commercio batteri liofilizzati in stato dormiente che possono essere aggiunti al filtro nuovo per accellerare la sua maturazione. In genere è consigliabile attivare i filtri soltanto con batteri di sicura provenienza, evitando quindi quelli prelevati da aree stagnanti, paludose oppure inquinate.
I substrati comunemente utilizzati per la colonizzazione batterica nei filtri biologici sono ad esempio:
• Gusci di ostriche (hanno anche un effetto di stabilizzazione del grado di acidità dell’acqua)
• Pietrisco o ghiaia di fiume pulita
• Rete in plastica (polietilene)
• Solidi porosi di plastica (a forma di cubo o sfera ad esempio)
• Pannelli corrugati in vetroresina
• Pannelli di spugna sintetica
Nella progettazione di un filtro biologico la preoccupazione principale deve essere quella di prevedere la massima superficie disponibile per la crescita dei batteri, di avere un alto tasso di ossigeno disciolto e un flusso idrico uniforme; inoltre occorre assicurare adeguato spazio all’unità di filtraggio per ridurre il rischio che il sistema si otturi troppo frequentemente, nonostante la presenza della filtrazione meccanica a monte del circuito idraulico.
La tecnologia del ricircolo idrico può dimostrarsi una valida soluzione per l’allevamento ittico in poli urbani che saranno sempre più popolati ed in zone maggiormente colpite dall’innalzamento delle temperature.
Per chi è interessato ad approfondire la materia può contattarmi per essere rimandato alle tante realtà attive in Europa.
Dr. Davide Di Crescenzo
AquaGuide
