Cap 4 : Componenti idroponici: Grow Bed, NFT, DWC (quarta parte)

4.2.3 componenti idroponici: letti dei media, NFT, DWC
Componente idroponico è il termine per descrivere la sezione dell’impianto ove crescono le piane. Ci sono parecchi disegni, tre dei quali sono discussi in dettaglio in questo articolo. Questi tre modelli sono: unità letto di media, dove le piante crescono in un substrato (Figure 4.35 e 4.36); la
tecnica della  pellicola nutriente (NFT), dove le piante crescono con le loro radici in tubi di grandi dimensioni con un filo d’acqua cultura (figura 4.37 e 4.38); e la cultura in acque profonde (DWC), chiamato anche zattera acquaponica o sistemi galleggianti, in cui le piante sono sospese sopra un serbatoio di acqua utilizzando una zattera galleggiante (Figura 4.39 e 4.40). Ogni metodo ha vantaggi e svantaggi. Vedere le Sezioni 4.3-4.6 per i dettagli di ciascuno.

4.35

4.35 Coltivazione in media bed

4.36

4.36 verdure differenti crescono nello stesso letto

4.37

4.37 Dettaglio di piante di lattuga in tubi circolari NFT

4.38

4.38 Piante di lattuga che crescono in tubo quadrato NFT


4.2.4
Movimento dell’acqua
Il movimento dell’acqua è fondamentale per mantenere tutti gli organismi vivi in nell’acquaponica. Il flusso d’acqua scorre dalle vasche dei pesci, attraverso il separatore meccanico e il biofiltro e infine arriva alle piante nei loro letti di media, tubi o canali, che raccolgono le sostanze nutrienti disciolte.
Se il movimento dell’acqua si arresta, l’effetto più immediato sarà una riduzione DO e l’accumulo di rifiuti nella vasca dei pesci.
Una linea guida comunemente fornita per i sistemi acquaponici densamente popolati è quello di disporre di due ricambi d’acqua all’ora. Ad esempio, se una unità acquaponica ha un volume totale di acqua di 1000 litri, la portata d’acqua deve essere di 2000 litri / h, in modo che ogni ora l’acqua si è rinnovata per due volte. Tuttavia, in caso di una bassa densità di stoccaggio  l’acqua ha solo bisogno di essere riciclata solo una volta ogni ora. Ci sono tre
metodi comunemente usati per tenere l’acqua in movimento attraverso un sistema: pompe sommerse a girante, airlifts e energia umana.

Pompa dell’acqua sommersa (a girante)
I
l cuore di un sistema acquaponico è quasi sempre una pompa a girante di tipo sommerso, questo genere di pompa è raccomandato (Figura 4.41).

4.41

4.41 Pompa sommergibile comunemente in commercio

Pompe
A
l fine di garantire una lunga durata e l’efficienza energetica dovrebbero essere utilizzate preferibilmente pompe per l’acqua di alta qualità. Le pompe di alta qualità  sono in grado di mantenere la loro capacità di pompaggio ed efficienza per un periodo 3-5 anni, mentre i prodotti di qualità inferiore perderanno la potenza di pompaggio in un tempo più breve  e ridurrebbero significativamente i flussi di acqua. Per quanto riguarda portata, le unità di piccole dimensioni descritte in questo lavoro hanno bisogno di un flusso di 2000 litri / h per una altezza massima di 1,5 metri; una pompa sommersa di tale capacità avrebbe consumato 25-50 W / h.
Un utile approssimazione per calcolare l’energia necessaria per pompe sommerse è che una pompa può spostare 40 litri di acqua all’ora per ogni watt all’ora consumato, anche se alcuni modelli hanno un’efficienza doppia.
Nel progettare dimensionamento idraulico della pompa, è importante rendersi conto che durante il pompaggio si verifica una perdita di energia  ad ogni raccordo; fino a 5 percento della portata totale può essere persa ad ogni connessione del tubo quando l’acqua è forzata attraverso di esso. U
tilizzate quindi  il numero minimo di connessioni possibile. E ‘anche importante notare che minore è il diametro dei tubi, maggiore è la perdita di flusso dell’acqua. Un tubo da 30 millimetri ha il doppio della portata di un tubo 20 mm, anche se servito da pompe con la stessa capacità.
Inoltre, un tubo più grande non richiede alcuna manutenzione per rimuovere l’accumulo di solidi al suo interno. In termini pratici, questo si traduce in risparmi significativi di costi di energia elettrica e di funzionamento. Quando si installa un impianto acquaponico, assicuratevi di mettere la pompa sommersa in una posizione accessibile per la pulizia periodica. Infatti, il filtro interno avrà bisogno di pulizia ogni 2-3 settimane. Le pompe per l’acqua sommerse si rompono se vengono fatte funzionare senza acqua.

Airlifts
Gli a
irlifts sono un’altra tecnica di sollevamento dell’acqua che
utilizzano una pompa ad aria piuttosto che una pompa dell’acqua.(Figura 4.42).

4.42

4.42 un semplice airlift

L’aria viene forzata al fondo di un tubo all’interno dellla vasca del pesce, la risalita delle bolle  verso la superficie consente di trasportare insieme a loro anche l’acqua. Uno dei vantaggi è che gli airlifts sono più efficienti dal punto di vista energetico, ma possono sollevare l’acqua solo fino ad altezze limitate (30-40 cm). Un vantaggio degli airlift è quello di ossigenare l’acqua durante il suo trasporto attraverso le bolle d’aria.
Infine le pompe ad
aria in genere hanno una vita più lunga pompe per l’acqua sommerse. Vi è infine il vantaggio che  una sola pompa airlift può essere acquistata sia per l’aerazione che per la circolazione dell’acqua, il che riduce la spesa per una seconda pompa.

La forza muscolare
Alcuni sistemi acquaponici sono stati progettati per utilizzare la forza umana per spostare l’acqua (Figura 4.43).

4.43

Piccolo sistema acquaponico familiare senza pompa

L’acqua può essere sollevata in secchi o utilizzando pulegge, biciclette modificate o altri mezzi. Un vaso di espansione può essere riempito manualmente e disposto per drenare lentamente durante il corso della giornata. Questi metodi sono applicabili solo per piccoli sistemi e devono essere presi in considerazione solo se l’elettricità non è disponibile o non è affidabile. Spesso questi sistemi avranno basso livello di DO e una insufficiente miscelazione di sostanze nutritive, anche se possono essere usati con successo in combinazione con alcune tecniche discusse nel Capitolo 9.

4.2.5 Aerazione
Le p
ompe per l’aria iniettano aria in acqua attraverso tubi e pietre porose che si trovano all’interno delle vasche dei pesci, aumentando così i livelli di DO in acqua (Figura 4.44).

4.44

4.44 pompe ad aria comunemente in commercio

L’Ossigeno disciolto supplementare è una componente essenziale di unità NFT e DWC. L’aria viene diffusa attraverso piccole pietre porose (Figura 4.45).

4.45

4.45 Pietra porosa per la diffusione dell’aria

Più piccole sono le bolle e meglio verrà distribuito l’ossigeno. Le piccole bolle hanno più superficie e quindi rilasciano l’ossigeno acqua meglio di grosse bolle; questo rende il sistema di aerazione più efficiente e contribuisce al contenimento dei costi. Si raccomanda dunque l’uso di pietre dell’aria di qualità al fine di ottenere bolle di aria piccole. Le pietre dell’aria devono essere pulite regolarmente prima con una soluzione di cloro per uccidere i depositi batterici e poi, se necessario, con una sostanza leggermente acida per rimuovere la mineralizzazione oppure devono essere sostituite, quando il flusso di bolle è insufficiente. La qualità delle pompe ad aria è una componente insostituibile dei sistemi acquaponici, molti sistemi sono stati salvati dal collasso catastrofico proprio da un’abbondanza di DO.
Dimensionamento sistemi di aerazione
Per le unità di piccole dimensioni, costituite da una cisternetta da 1000 litri, si raccomanda che almeno due
linee di aria con pietre, chiamate anche iniettori,  siano collocate nel serbatoio di pesce oltre ad  un iniettore nel contenitore biofiltro.
Sifoni Venturi
Low-tech e semplice da costruire i sifoni Venturi sono un’altra tecnica per aumentare i
livelli di  DO nei sistemi acquaponici. Questa tecnica è particolarmente utile nei canali DWC.
Per dirla in modo semplice, i
sifoni Venturi utilizzano un principio idrodinamico per “succhiare” aria dall’esterno (aspirazione) quando l’acqua pressurizzata scorre con una velocità più elevata attraverso una sezione di tubo di diametro inferiore. Con portata d’acqua costante, se il diametro del tubo diminuisce la velocità dell’acqua deve aumentare, e questa maggiore velocità crea una pressione negativa. I sifoni Venturi sono brevi tratti di tubo (20 mm di diametro, 5 centimetri di lunghezza) inseriti nella tubazione principale di diametro maggiore (25 mm). Poichè l’acqua nel tubo principale viene forzato attraverso la sezione ristretta, crea un effetto jet (vedi sotto).


Questo effetto a getto aspira aria circostante nel flusso d’acqua attraverso un piccolo foro tagliato che mette il flusso in comunicazione con l’esterno. Se il sifone Venturi è sott’acqua, il piccolo foro può essere collegato con un tratto di tubo che è esposto all’atmosfera. Il sifone Venturi può essere integrato in ogni tubo afflusso in canali DWC e consentirà di accrescere il tenore di DO del canale. Vedere la sezione “Letture” per ulteriori fonti di informazione.

4.2.6 Sump (Serbatoio a pozzetto)
Il serbatoio a pozzetto è una vasca di raccolta dell’acqua nel punto più basso dell’impianto; l’acqua
corre sempre verso il basso dunque verso il pozzetto e questo punto è spesso la posizione della pompa sommersa.(Figura 4.47).

4.47

Sump o serbatoio a pozzetto, punto più basso in cui l’acqua si raccoglie per gravità

La vasca del pozzetto dovrebbe essere più piccola di quella del pesce, e dovrebbe essere dimensionata tra un quarto e un terzo del volume dell’acquario. Per la  coltivazione a flusso e riflusso dei letti di crescita (media bed), la sump deve essere abbastanza grande da contenere almeno l’intero volume di acqua dei grow bed (vedi Sezione 4.3). In impianti molto piccoli, con vasche per il pesce fino a 200 litri si può semplicemente pompare acqua dal serbatoio di pesce ai letti di crescita, da dove cadrà nuovamente nella vasca dei pesci. Tuttavia, per le unità più grandi è molto utile avere un pozzetto.
Il metodo migliore in un sistema acquaponico e quello che raccomandiamo è quello di avere la pompa alloggiata nel serbatoio a pozzetto. Un acronimo inglese comunemente usato descrive questa condizione è CHIFT-PIST. Usando questo metodo eventuali perdite d’acqua, compresi sia evaporazione ed eventuali perdite, si manifestano solo all’interno della vasca del pozzetto e non influenzano il volume del serbatoio di pesce. Eventuali perdite nella componente idroponica del sistema non danneggeranno il pesce.

4.2.7 Materiali idraulici
Ogni sistema richiede una selezione di tubi in PVC, collegamenti e raccordi in PVC, tubi flessibili e tubi vari (Figura 4.48).

4.48

Un esempio del materiale idraulico comunemente usato

Sono inoltre necessari sigillante e nastro di teflon. I componenti in PVC sono collegati insieme in modo permanente con colla apposita per PVC, anche se sigillante siliconico può essere utilizzato temporaneamente se la
impianto idraulico non è permanente e le articolazioni non sono sotto acqua ad alta pressione. Sono inoltre necessari alcuni strumenti generali martelli, trapani, seghe a mano, seghe elettriche, nastri di misurazione, pinze,  cacciaviti, livelli, ecc. Uno strumento speciale è una sega a tazza o uno svasatore che vengono utilizzati con un trapano elettrico per fare fori fino a 8 cm, necessari per inserire i tubi nelle acquari e filtri, nonché per praticare fori nel PVC o nel polistirolo ove mettere le piantine nei sistemi NFT e DWC. L’appendice 8 contiene una dettagliata Lista dei materiali necessari per ciascuna apparecchiatura descritta in questa pubblicazione.
Assicurarsi che i tubi e l’impianto idraulico utilizzati nel sistema non abbiano mai in precedenza ospitato sostanze tossiche. E’ anche importante che l’impianto idraulico utilizzato sia di qualità alimentare per evitare possibili dilavamenti di prodotti chimici in acqua sistema. E’ inoltre importante utilizzare tubi che siano neri  per impedire la crescita di alghe.

4.2.8 Test kit Acqua
S
emplici test dell’acqua sono un requisito indispensabile per ogni sistema acquaponico. I test d’acqua dolce con kit colorati sono facilmente disponibili, abbastanza economici e facile da usare. Questi possono essere acquistati nei negozi di acquari e comprendono test per il pH, l’ammoniaca, nitriti,  nitrati,  GH e KH (Figura 4.49).

4.49

Kit per acquari

Assicurarsi che i produttori siano affidabili e che la data di scadenza sia ancora valida. E’ necessario anche un termometro misurare la temperatura dell’acqua. Maggiori dettagli sull’uso di kit per il test colorimetriche sono descritti nella sezione 3.3.6.

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