Φύκια – Μια βιώσιμη πηγή τροφή για τις υδατοκαλλιέργειες

Με βάση τις αρχές της κυκλικής οικονομίας, το έργο SIMTAP έχει αναπτύξει μια πρότυπη μονάδα που αξιοποιεί τα υποπροϊόντα των υδροπονικών θερμοκηπιακών καλλιεργειών, με σκοπό την παραγωγή φυκιών και την τροφοδοσία μιας μονάδας υδατοκαλλιέργειας με πιο βιώσιμο τρόπο.

Παρόλο που η υδατοκαλλιέργεια θεωρείται ο πιο βιώσιμος τομέας της ζωικής παραγωγής, εξακολουθεί να απελευθερώνει μια ορισμένη ποσότητα αζώτου, φωσφόρου και οργανικών ουσιών στο περιβάλλον. Επιπλέον, η υδατοκαλλιέργεια εξακολουθεί να εξαρτάται από την παραγωγή ιχθυαλεύρων και ιχθυελαίου, τα οποία είναι τα δύο κύρια συστατικά των ιχθυοτροφών. Δεδομένου ότι και τα δύο προέρχονται σε μεγάλο βαθμό από τα αλιεύματα, η παραγωγή τους συνδέεται αρνητικά με την διατήρηση των φυσικών ιχθυαποθεμάτων και, ως εκ τούτου, δεν είναι ουσιαστικά βιώσιμη. Επιπλέον, η παραγωγή και η μεταφορά άλλων προϊόντων που αποτελούν συστατικά των ιχθυοτροφών, όπως η σόγια και το καλαμπόκι, έχουν τεράστιο αντίκτυπο στην χρήση γης (που συχνά οδηγεί σε αποψίλωση των δασών) και στις εκπομπές CO₂   (λόγω της καύσης ορυκτών καυσίμων). Ομοίως, οι καλλιέργειες θερμοκηπίου χρειάζονται εξίσου μεγάλες ποσότητες νερού και λιπασμάτων (πχ, άζωτο, φώσφορος), τα οποία ρυπαίνουν τον υδροφόρο ορίζοντα. Με βάση αυτό, οι υπεύθυνοι των υδατοκαλλιεργειών, οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής και οι επιστήμονες αναζητούν μια λύση βασισμένη στην αρχή της κυκλικής οικονομίας.

Στόχος του έργου SIMTAP* είναι η ανάπτυξη ενός καινοτόμου ολοκληρωμένου συστήματος εκτροφής για την παραγωγή θαλάσσιων ψαριών και φυτών (αλόφυτα). Η ιδέα του SIMTAP βασίζεται στην μίμηση αυτού που συμβαίνει φυσικά στα θαλάσσια οικοσυστήματα, δηλαδή της ομαλής συμβίωσης των οργανισμών, μη διαταράσσοντας την φέρουσα ικανότητα του οικοσυστήματος. Αυτό σημαίνει ότι οι οργανισμοί μοιράζονται ένα κοινό περιβάλλον χωρίς να υπερεκμεταλλεύονται τους περιβαλλοντικούς πόρους και/ή να συσσωρεύουν απόβλητα και ρυπογόνες ουσίες.

Το SIMTAP τροφοδοτείται απο την ηλιακή ενέργεια και χρησιμοποιεί μοονοκύτταρα φύκη. Πρόκειται για ένα πολυτροφικό σύστημα υδατοκαλλιέργειας στο οποίο μπορούν να εκτρέφονται αρκετοί οργανισμοί ταυτόχρονα και που μπορεί να εφαρμοστεί σε υφάλμυρο έως θαλασσινό νερό.

Η παραγόμενη βιομάζα απο τα φύκη αντιπροσωπεύει την βασική τροφή των οργανισμών που φιλοξενούνται στο δεύτερο τμήμα του SIMTAP. Οι οργανισμοί πρέπει να επιλέγονται όσο το δυνατόν πιο προσεκτικά με βάση την φέρουσα ικανότητα του συστήματος και την μεγιστοποίηση της παραγωγής βιομάζας. Με τη σειρά της, αυτή η βιομάζα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διατροφή των θαλάσσιων ψαριών που εκτρέφονται στο τρίτο τμήμα του SIMTAP, την μονάδα ψαριών. Κατά την εκτροφή ψαριών για εμπορική χρήση, παράγονται διάφορα απόβλητα και αμμωνιακό άζωτο, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν απο τα άλλα τμήματα της μονάδας. Τα αιωρούμενα απόβλητα, που είναι ακόμα πλούσια σε θρεπτικά συστατικά, αποτελούν τροφή. Το αμμώνιο είναι το τελικό προϊόν του μεταβολισμού των ψαριών και είναι εξαιρετικά τοξικό, ακόμη και σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Μπορεί να μετατραπεί σε λιγότερο επιβλαβή ουσία στην «μονάδα βιοαντιδραστήρα», όπου η νιτροποίηση (δηλαδή η οξείδωση του αμμωνίου σε νιτρικό) λαμβάνει χώρα χάρη στους αερόβιους νιτροποιητικούς μικροοργανισμούς. Τότε, τα νιτρικά και άλλα διαλυμένα θρεπτικά συστατικά μπορούν να αφομοιωθούν από τα φυτά. Η γενική ιδέα του SIMTAP απεικονίζεται στην εικόνα 1.

Εικ. 1. Η γενική ιδέα του SIMTAP (Αυτάρκες και ολοκληρωμένο πολυτροφικό σύστημα ενυδρειοπονίας.

Επί του παρόντος, στο σύστημα SIMTAP που δημιουργήθηκε στο Πανεπιστήμιο της Πίζας, καλλιεργούνται μακροφύκη, όπως το Chaetomorpha και το Ulva rigida. Όσον αφορά τα αλόφυτα, το Salicornia Europea καλλιεργείται μαζί με το Beta vulgaris var. cicla. Η τσιπούρα (Sparus aurata) και το λαβράκι (Dicentrarchus labrax) χρησιμοποιούνται λόγω της υψηλής ζήτησής τους στην αγορά και την προσαρμοστικότητά τους σε διάφορα επίπεδα αλατότητας.Το Nereis diversicolor είναι ένας άλλος οργανισμός που έχει εισαχθεί με επιτυχία στο σύστημα. Παράλληλα, στη μονάδα φυκών έχει καλλιεργηθεί ένα μικροφύκος που μοιάζει με χλωρέλλα. Τα πειράματα σχετικά με την χρήση νερού χαμηλής αλατότητας συνεχίζονται για τη διεύρυνση της ποικιλίας των ψαριών και των φυτικών ειδών που μπορούν να παραχθούν και την ενίσχυση της παραγωγικής και της απόδοσης του SIMTAP.

Διάφορα συστήματα που βασίζονται στις αρχές του SIMTAP έχουν εφαρμοστεί στην Γαλλία, την Τουρκία και την Μάλτα. Επίσης, πραγματοποιούνται μελέτες Αξιολόγησης Κύκλου Ζωής (LCA) για όλα αυτά τα συστήματα, με σκοπό την αξιολόγηση του επιπέδου βιωσιμότητάς τους.

Συμπερασματικά, το σύστημα SIMTAP προορίζεται κυρίως να είναι ένα σύστημα ενυδρειοπονίας αλμυρού νερού σε συνδυασμό με υδροπονικές καλλιέργειες θερμοκηπίου που παράγουν λύματα πλούσια σε θρεπτικά συστατικά για την παραγωγή φυκιών.

Ολόκληρος ο κύκλος SIMTAP έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή ψαριών και φυτικών προϊόντων. Εκτός από αυτά τα πλεονεκτήματα, θα πρέπει επίσης να εξεταστεί η μείωση της χρήσης ιχθυάλευρων, ιχθυελαίων και, γενικότερα, ιχθυοτροφών, των οποίων οι πρώτες ύλες παράγονται και εισάγονται από το εξωτερικό.

*Το διεθνές έργο SIMTAP (Αυτάρκη και ολοκληρωμένα πολυτροφικά συστήματα ενυδρειοπονίας για την ενίσχυση της βιωσιμότητας της παραγωγής τροφίμων, www.simtap.eu), που χρηματοδοτείται από το πρόγραμμα PRIMA (Partnership for Research & Innovation in the Mediterranean Area) και συντονίζεται από το Πανεπιστήμιο Πίζα, συνεργάζεται επίσης με: το Πανεπιστήμιο της Μπολόνια, το Πανεπιστήμιο του Μιλάνου, το INRAE και το Lycée de la Mer et du Littoral (Γαλλία), το Μεσογειακό Ινστιτούτο Ερευνών Αλιείας (MEDFRI, Τουρκία), το Υπουργείο Περιβάλλοντος, Αειφόρου Ανάπτυξης & Κλιματικής Αλλαγή (MESDC) της Μάλτας και την γερμανική εταιρεία Korolev.