Sacchi di biochar in un vivaio ittico
Inquinamento acquatico, cause ed effetti sulla piscicoltura
Gli agenti contaminanti tossici entrano nelle acque in vari modi. I rifiuti industriali e urbani, le attività agricole e il deflusso dell'acqua piovana possono rilasciare sostanze tossiche nell'acqua. La pioggia può anche trasportare sostanze chimiche dal suolo o dall'aria nei corsi d'acqua, nei fiumi e nei laghi.
Contaminanti come i policlorobifenili (PCB), eteri di difenile polibromurati, diossine e pesticidi clorurati sono presenti nell'acqua, nei sedimenti e nel cibo consumato dai pesci. Nelle zone inquinate, i pesci di fondo (cioè determinate specie che vivono sul fondo o vicino al fondo di un corpo idrico) sono particolarmente a rischio di contenere alti livelli di queste sostanze chimiche, poiché queste sostanze si depositano sul fondo, dove i pesci trovano il loro nutrimento. Il rischio per la salute degli esseri umani che mangiano pesci e frutti di mare contaminati deriva dal fatto che i contaminanti possono accumularsi nel corpo umano nel corso del tempo. Per le donne in età fertile, possono essere necessari cinque anni o più per eliminare i PCB dal corpo e 6-12 mesi per ridurre significativamente i livelli di mercurio. Mercurio, PCB e altri contaminanti possono essere trasmessi a un feto in via di sviluppo attraverso la placenta.
La crescente contaminazione globale dei sistemi idrici da parte di sostanze industriali o naturali costituisce uno dei maggiori problemi ambientali dell'umanità. La maggior parte di queste sostanze acquose esiste in basse concentrazioni; tuttavia, la loro contaminazione a lungo termine può causare gravi problemi di tossicità. La valutazione della qualità dell'acqua richiede l'implementazione di tecnologie appropriate ed economiche per rimuovere efficacemente gli inquinanti microscopici, garantendo al contempo il mantenimento di componenti essenziali per la vita acquatica, come la presenza di singoli minerali, ecc. Lo sviluppo di tali tecnologie spesso implica l'uso di sostanze chimiche pericolose che non sono ecologiche. Pertanto, c'è un'urgente necessità di materiali ecologici "funzionali" adatti che possano ridurre facilmente il numero di microinquinanti nei sistemi acquatici. I materiali funzionali comunemente usati hanno limiti significativi a causa della loro dipendenza dai combustibili fossili e delle condizioni di fusione ad alta intensità energetica. Per risolvere il problema, è stato proposto un biomateriale rinnovabile e ricco di carbonio che potrebbe essere un'alternativa promettente ad altri materiali carboniosi utilizzati nella produzione di attrezzature per il trattamento dell'inquinamento idrico.
Metodi per la regolazione dei contaminanti negli impianti di acquacoltura
1. Biochar
Le proprietà fisiche e chimiche del biochar, con la sua elevata carica e superficie, lo rendono ideale per il trattamento dell'acqua degli stagni, allo stesso modo in cui viene utilizzato nella filtrazione a carboni attivi per l'acqua potabile. Il biochar è ottimo per assorbire pesticidi e fertilizzanti, contribuendo a mantenere i corsi d'acqua liberi da composti nocivi e ha dimostrato il suo potenziale nel rimuovere gli ioni di metalli pesanti dall'acqua.
Il biochar come disintossicante negli impianti di piscicoltura
Il biochar è un materiale ricco di carbonio prodotto dalla pirolisi di biomasse in un sistema chiuso, attraverso una reazione di riduzione. Questo materiale è definito come il prodotto biologico di carbone a grana fine e ceneri ottenuto dalla digestione anaerobica della biomassa. Il materiale biochar ha una forte capacità di adsorbimento di acqua e nutrienti, è molto stabile e può anche rimuovere gli inquinanti organici e inorganici.
L'acquacoltura ha sviluppato molti sistemi diversi di produzione ittica ed è diventata molto popolare negli ultimi decenni. Questi sistemi sono stati sviluppati per aumentare la produttività aumentando la densità dei pesci, il che solleva il problema della tossicità delle acque reflue scaricate negli ecosistemi acquatici. Pertanto, una soluzione a questo problema è integrare il sistema di acquacoltura con il metodo di controllo della tossicità del biochar, dove il biochar può assorbire e sciogliere i composti dalle acque reflue. I composti solubili contengono due componenti principali: composti di azoto e fosforo derivanti dal mangime per pesci. L'azoto e il fosforo vengono trattenuti nel corpo del pesce, e una certa quantità viene rilasciata nell'acqua di coltura, causando nel tempo l'eutrofizzazione.
L'eutrofizzazione si riferisce al processo attraverso il quale l'acqua accumula gradualmente alte concentrazioni di azoto e fosforo. Questo processo può portare a una diminuzione dell'ossigeno nell'acqua, dopo che le alghe vengono decomposte dai batteri.
L'acquabiochar si riferisce all'integrazione di acquacoltura e biochar come regolatori di tossicità e disintossicanti dell'acqua.
2. Tecnologia Biofloc (BFT)
La tecnologia Biofloc (BFT) è considerata la nuova “rivoluzione verde” perché i nutrienti possono essere continuamente riciclati e riutilizzati nell’ambiente di allevamento, beneficiando di cambi d’acqua minimi o nulli. Inoltre, l'approccio sostenibile di un tale sistema dipende dall'alta produzione di pesci e gamberi in piccole aree. I Biofloc, inoltre, forniscono una fonte di cibo ricca di proteine e lipidi naturali, disponibili localmente 24 ore su 24, grazie alle complesse interazioni tra materia organica, substrati fisici e vari microrganismi. Questa produttività naturale svolge un ruolo importante nel riciclare i nutrienti e nel mantenere la qualità dell'acqua. I sistemi di tecnologia Biofloc (BFT) sono emersi come soluzioni pratiche ed economiche per soddisfare i suddetti prerequisiti per lo sviluppo sostenibile dell'acquacoltura. Il BFT agisce sull'accumulo di azoto inorganico, uno dei problemi principali affrontati nell'industria dell'acquacoltura.
Vantaggi e importanza del biochar negli impianti di piscicoltura
- L'aggiunta di biochar negli stagni di piscicoltura filtra la torbidità delle sostanze in sospensione nell'acqua, riduce il contenuto di metalli pesanti e ne diminuisce l'accumulo negli organi dei pesci. In particolare, il biochar prodotto dalla segatura è il più efficace, seguito da quello ottenuto dalla lolla di riso.
- I risultati della riproduzione dei pesci tilapia sono strettamente correlati all'assenza di stress e alla buona qualità dell'acqua nell'allevamento, il che migliora direttamente le prestazioni riproduttive.
- Il tasso di sopravvivenza degli avannotti è aumentato, probabilmente grazie al miglioramento ottenuto utilizzando il biochar.
- L'uso di acque reflue per l'acquacoltura è una nuova tendenza, il cui impatto importante si concentra sul riutilizzo dell'acqua "di scarto", che contiene molti virus, batteri e microrganismi. L'efficacia della rimozione dei batteri dalle acque reflue, facendole passare attraverso un filtro, dipende dalla capacità di adsorbimento del materiale filtrante e dalle proprietà del biofilm che si forma sulla superficie del filtro.
- L'aggiunta di biochar all'acquacoltura può aumentare la superficie di contatto tra acqua e aria, aiutando a regolare la quantità di ossigeno disciolto necessaria per l'allevamento di pesci d'acqua calda.
- Infine, il pH dell'acqua viene ulteriormente regolato dall'adsorbimento del biochar.
Conclusione
Il biochar è il metodo più efficace ed ecologico per eliminare la tossicità negli impianti acquatici, creando al contempo un ecosistema favorevole per la riproduzione dei pesci. Questo metodo mira a proteggere i consumatori purificando l'acqua e assorbendo i contaminanti dai corpi idrici e dai pesci, che tendono a colpire i consumatori che si nutrono di pesci contaminati.
Riferimenti
- Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), Rome modified corn biochar for phosphorus removal and recovery from Swine wastewater. Int J Environ Res Public Health. 2014 Sep 5;11(9):9217-37.
- Mohan, D., Sarswat, A., Ok, Y.S. and Pittman Jr, C.U., 2014. Organic and inorganic contaminants removal from water with biochar, a renewable, low cost and sustainable adsorbent–a critical review. Bioresourcetechnology,160, pp.191-202. https://www.researchgate.net/profile/Arvind_Singh56/post/What_is_remove_biochar_in_wastewater_treatment/attachment/59fb0fd94cde26d68ce667f3/AS:556225148719105@1509625817538/download/BRTReview.pdf
- Biofloc Technology (BFT): A tool for water quality management in Aquaculture Mauricio Gustava Coelho emerenciano, Luis Rafael Martinez-Cordova, Marcel.
- Martínez-Porchas and Anselmo Miranda-Baeza, submitted: 22 March 2016 Reviewed: 19 October 2016 Published: 18 January 2017
