L'acquaponica, come funziona?

L'acquaponica fa convivere un allevamento ittico e una coltivazione fuori suolo in uno stesso ciclo chiuso. Le deiezioni dei pesci, trasformate dai batteri, diventano il concime delle piante, che depurano l'acqua prima che torni alle vasche. Il principio si riassume in tre righe, ma la conduzione quotidiana richiede una vera competenza.

Ecco come funziona questo meccanismo, dal ciclo dell'azoto al percorso dell'acqua, e come si traduce concretamente in un'azienda professionale come quella che stiamo costruendo in Moselle, nel nord-est della Francia.

Tre colture in un unico ciclo chiuso

Un'azienda acquaponica conduce in realtà tre colture in un unico ciclo chiuso: quella dei pesci, quella dei batteri e quella delle piante. Nessuna può essere tolta senza che l'equilibrio crolli.

I pesci vengono alimentati e caricano l'acqua di ammoniaca, sia con le deiezioni sia con la respirazione. I batteri nitrificanti, insediati sui supporti di un biofiltro, trasformano questa ammoniaca in nitrati. Le piante assorbono i nitrati esattamente come assorbirebbero un concime e restituiscono l'acqua di nuovo pulita. Il circuito forma così un vero circolo virtuoso.

Ciò che l'agricoltura convenzionale acquista sotto forma di concimi di sintesi, noi lo produciamo nelle nostre vasche grazie al mangime dato ai pesci e alle loro deiezioni.

Il ciclo dell'azoto, motore del sistema

Un sistema acquaponico si basa sul ciclo dell'azoto. L'ammoniaca emessa dai pesci è per loro tossica già a dosi molto basse. Nella forma non ionizzata, quella che attraversa la barriera branchiale, le soglie di sicurezza adottate per la trota iridea si misurano in centesimi di milligrammo per litro: il margine di errore lasciato a chi gestisce l'impianto è quindi estremamente ridotto.

Si succedono due tappe batteriche. La prima converte l'ammoniaca in nitriti, tossici anch'essi. La seconda trasforma i nitriti in nitrati, la forma di azoto che i vegetali assimilano meglio e che i pesci tollerano a concentrazioni molto più elevate. Consumando i nitrati, le piante depurano l'acqua e chiudono il ciclo.

I nitrati, indesiderati in una vasca di allevamento, sono proprio la forma di azoto che i vegetali assimilano meglio. Lo scarto dell'uno diventa la risorsa dell'altro.

Che cosa hanno cambiato le analisi genetiche

I manuali hanno a lungo attribuito queste due tappe a due generi batterici precisi, Nitrosomonas e poi Nitrobacter. Le analisi molecolari condotte da una decina d'anni su veri biofiltri di acquacoltura raccontano una storia più ricca. Il genere Nitrospira vi domina il più delle volte l'ossidazione dei nitriti, mentre Nitrobacter risulta a volte del tutto assente. Uno studio pubblicato nel 2017 su un biofiltro di piscicoltura di trota non ne ha rilevato alcuna sequenza.

Le stesse ricerche hanno evidenziato archei ossidatori dell'ammoniaca e batteri detti comammox, capaci di svolgere da soli entrambe le conversioni successive. La composizione di questo consorzio varia da un impianto all'altro in funzione della temperatura, del pH, del carico di azoto e della salinità.

Per chi gestisce l'impianto la conseguenza pratica non cambia. Ciò che conta non è dare un nome a questi microrganismi, ma offrire loro un supporto colonizzabile, un'acqua ossigenata e un'alcalinità sufficiente.

Il percorso dell'acqua, passo dopo passo

In un impianto professionale l'acqua segue un tragitto preciso e si richiude su sé stessa. Lascia le vasche di allevamento carica di materiali in sospensione, poi attraversa una filtrazione meccanica, il più delle volte un filtro a tamburo, che trattiene le particelle solide prima che si decompongano e consumino l'ossigeno del circuito.

Raggiunge poi il biofiltro, dove avviene la conversione dell'azoto descritta sopra. Viene quindi distribuita alle zone di coltivazione, zattere galleggianti per gli ortaggi a foglia o canaline a seconda delle varietà. Depurata dalle radici, torna infine alle vasche dopo il controllo della temperatura, dell'ossigeno disciolto e del pH.

Vanno reintegrate solo le perdite per evaporazione e per traspirazione delle piante, nell'ordine dell'1-3% del volume totale al giorno. Il ciclo chiuso ricicla quindi circa il 95% dell'acqua, mentre una coltura di pieno campo irrigata la perde quasi per intero. Questo risparmio idrico è il primo vantaggio di un'acquaponica professionale in un clima in cui l'irrigazione diventa un vincolo.

Il ciclaggio, ovvero perché un'azienda parte lentamente

Questi batteri non si insediano a comando. Servono, a seconda delle condizioni, dalle tre alle otto settimane per stabilire una popolazione stabile, la fase che gli operatori chiamano ciclaggio. Gli organismi che ossidano l'ammoniaca colonizzano il biofiltro cinque-sette giorni dopo il primo apporto di azoto, quelli che trattano i nitriti subentrano una settimana più tardi, e il sistema si considera maturo solo quando i nitriti sono tornati a zero e i nitrati aumentano in modo regolare.

Diverse leve accorciano questa fase. Inoculare il biofiltro con un medium prelevato da un impianto già in funzione resta di gran lunga la più efficace. Contribuiscono anche una temperatura mantenuta nella parte alta dell'intervallo batterico, un'alcalinità sostenuta e un apporto regolare di ammoniaca.

È questa fase di avvio a spiegare perché un'azienda acquaponica produca più tardi di una serra idroponica, che dà raccolto fin dalla prima coltura.

Il pH e il ferro, un compromesso permanente

Il pH è il parametro su cui i tre comparti si oppongono più nettamente. Le piante preferiscono un'acqua decisamente acida, intorno a 5,5-6,5. I batteri nitrificanti lavorano meglio sopra 7. I pesci accettano un intervallo più ampio. La conduzione adottata in acquaponica consiste quindi nel collocarsi in un compromesso compreso tra 6 e 7, dove nessuno raggiunge il proprio optimum ma tutti funzionano correttamente.

Questo pH non si mantiene da solo. La nitrificazione è una reazione acidificante e l'anidride carbonica emessa dai pesci forma un acido debole, per cui il sistema tende naturalmente ad abbassarsi. Chi gestisce l'impianto tampona alternando carbonato di calcio e carbonato di potassio, il che corregge l'acidità e colma nello stesso gesto le due carenze strutturali dell'acquaponica, il potassio e il calcio, che il mangime per pesci non fornisce.

Resta il ferro. Oltre pH 7 precipita in una forma che la radice non riesce più a prelevare e sulle foglie giovani compare una clorosi. Si effettuano quindi apporti di ferro chelato, nell'ordine di 1-2 milligrammi per litro, nei primi mesi e poi al bisogno. Queste integrazioni sono solubili e innocue per i pesci, e il loro costo resta marginale rispetto ai concimi completi richiesti da una conduzione idroponica.

Che cosa produce un'azienda e come si dimensiona

Un'azienda acquaponica riunisce due mestieri, la piscicoltura e l'orticoltura fuori suolo. La scelta delle specie obbedisce anzitutto a un vincolo termico, perché i pesci riuniti in uno stesso circuito devono condividere lo stesso intervallo di temperatura. In clima temperato la trota iridea e il salmerino di fontana si incontrano intorno ai 13-16 °C e si allevano insieme senza difficoltà. Il lucioperca, che richiede un'acqua nettamente più calda, va gestito in un reparto distinto: per questo un'azienda progettata per più specie separa i propri capannoni di allevamento.

Sul fronte vegetale, le colture a ciclo breve e a forte richiesta di azoto valorizzano meglio il sistema: è il caso delle insalate e delle erbe aromatiche. Per i frutti estivi è possibile produrre anche pomodoro, peperone, melanzana, zucchina o fragola, anche se per queste produzioni l'acquaponica disaccoppiata è spesso più adatta.

Il dimensionamento, infine, non si calcola in chilogrammi di pesce ma in quantità di mangime distribuita ogni giorno. La FAO indica da 40 a 50 grammi di mangime per metro quadrato di coltivazione al giorno per gli ortaggi a foglia, e da 50 a 80 grammi per gli ortaggi da frutto. La produzione ittica si deduce poi da questo apporto e dall'indice di conversione alimentare, prossimo a 1 nella trota di allevamento moderno. Equilibrare un sistema acquaponico significa quindi ragionare su un flusso, non su uno stock.

Che cosa consuma il sistema e che cosa rende impossibile

L'acqua è la voce in cui il vantaggio è più netto, per le ragioni esposte sopra. L'energia è invece la vera sfida. Un'azienda acquaponica è molto energivora, soprattutto sul piano elettrico, perché pompe, aerazione e filtrazione funzionano senza interruzione, a cui si aggiungono i sistemi di riscaldamento o di raffrescamento a seconda dei casi. Esistono soluzioni per alleggerire questa voce, dal fotovoltaico in autoconsumo alle pompe di calore, fino al recupero del calore di scarto di un sito vicino. È la strada che seguiamo nel nostro progetto.

Il terreno diventa al contrario secondario. Poiché la coltivazione fa a meno del suolo, un'area dismessa, un terreno povero o una particella di periferia urbana vanno benissimo, il che consente un insediamento vicinissimo ai luoghi di consumo.

Un ultimo punto distingue radicalmente l'acquaponica dalle altre coltivazioni fuori suolo. In un circuito in cui pesci, batteri e piante dipendono gli uni dagli altri, nessun trattamento di sintesi è ipotizzabile. Un antibiotico somministrato ai pesci sterilizzerebbe il biofiltro e provocherebbe subito un picco di ammoniaca. Un insetticida applicato sulle colture finirebbe nelle vasche. La difesa delle colture si basa quindi sull'introduzione di insetti utili, sulla gestione del clima in serra e su una sorveglianza quotidiana delle popolazioni. Una produzione acquaponica è così senza pesticidi né antibiotici per costruzione, il che la colloca senza discussione dalla parte dell'agricoltura sostenibile.

Il nostro approccio a Vic-sur-Seille

Applichiamo questi principi nel nostro progetto di azienda acquaponica su larga scala, a Vic-sur-Seille, in Moselle. Tre capannoni ittici, quattro serre di produzione, una serra di ricerca e un laboratorio di trasformazione saranno organizzati attorno a un unico circuito d'acqua.

L'obiettivo di produzione si attesta intorno a sessanta tonnellate di pesce e trentacinque tonnellate di vegetali all'anno, ovvero quasi settantacinque tonnellate di alimenti netti. Questa scala è stata scelta come giusto equilibrio. Il nostro modello non è quello delle mega-aziende, ma di un'azienda a misura d'uomo: abbastanza grande da incidere sull'approvvigionamento di un bacino di popolazione, abbastanza misurata perché ciascuno conosca le proprie piante e i propri pesci e se ne occupi ogni giorno. La nostra produzione sarà venduta in un raggio di cento chilometri attorno all'azienda, e gli operatori del territorio che abbiamo incontrato attendono con impazienza questa offerta locale.

Il progetto si trova oggi in fase di round di finanziamento, con aiuti già ottenuti nell'ambito del piano France 2030, il programma nazionale francese di investimento, e anche Lei può parteciparvi per consentire l'avvio del cantiere nel 2027. Concepita per essere replicata, questa prima azienda servirà da modello per le successive, su altri bacini di popolazione.

Allora, come funziona davvero?

Il principio si riassume in una frase. Un mangime entra nel circuito, nutre dei pesci i cui scarti vengono convertiti dai batteri in un concime che le piante consumano, e l'acqua così depurata torna alle vasche.

Tutto si gioca poi nella conduzione quotidiana di questo equilibrio: la corretta alimentazione dei pesci, il monitoraggio dei parametri dell'acqua, l'osservazione della salute del pesce allevato e delle piante coltivate. Questo lavoro sarà svolto da un team di una decina di persone, affiancato da un insieme di sistemi automatizzati collaudati che lo assistono ogni giorno.

La nostra azienda disporrà così di due produzioni complementari su una sola infrastruttura, senza dipendere da alcun concime di sintesi e consumando cinque volte meno acqua di un'agricoltura di pieno campo. È questo che fa dell'acquaponica una delle leve più concrete della transizione agricola e della sovranità alimentare, avvicinando una produzione locale e sostenibile ai luoghi di consumo, in una logica di filiera corta. Abbiamo approfondito questo tema nel nostro articolo Acquaponica, idroponica, aeroponica: quali differenze?.

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