Titolo:
Vertical haloponics: exploiting brackish water resources for sustainable, resilient and highvaluable aquaponics productions

Responsabile scientifico: Nicoletto Carlo

PI/Partner: PI

Importo totale del progetto: 225.001,00 €

Importo assegnato al DAFNAE: 134.963,00 €

Gruppo di ricerca: Nicoletto Carlo, Birolo Marco, Locatelli Silvia

Periodo: 30/11/2023 - 29/11/2025

Classe di concorso:  LS9

Abstract:
Mentre la popolazione mondiale in rapida crescita richiederà un aumento significativo della produzione alimentare nei prossimi anni, l’attuale Le crisi climatiche, sanitarie egeopolitiche evidenziano le debolezze degli attuali sistemi di produzione alimentare,eccessivamente dipendenti da essa input esterni e che coinvolgono scale nidificateestremamente complesse e processi non lineari. Appare quindi chiara la necessità diMinistero dell'Università e della Ricerca MUR - BANDO 2022 PNRR accelerare latransizione verso soluzioni agricole e sistemi alimentari basati sui principi del “GreenDeal”, che comprende la resilienza ecologica, la sostenibilità ambientale, la produzionelocale e l’accesso universale a cibi sani. L’acquaponica (AP) può fornire catene diapprovvigionamento alimentare corte ed ecologiche con una maggiore efficienza nell’usodelle risorse e un elevato impatto ambientale sostenibilità e resilienza alimentare. Lasostenibilità dei sistemi AP potrebbe essere ulteriormente aumentata sfruttando le risorseidriche esistenti non adatto per altri scopi (acqua salmastra e salata - haloponica),applicando la tecnologia dell'agricoltura verticale sia per acquatica che per acqua specievegetali, riducendo l'uso di farine di pesce nei mangimi acquatici, valorizzando i residui delsistema (fanghi) per scopi agronomici. L'obiettivo generale di VERTICHALPONICS èquello di sviluppare un sistema di produzione alimentare innovativo implementando unapproccio interdisciplinare approccio che si basa sulle scienze animali, sulla fisiologiavegetale e sulle scienze orticole, esplorandone anche le interconnessioni scienzeeconomiche e ambientali. Il sistema potrebbe rilanciare l’economia nei settoridell’acquacoltura e dell’agricoltura, nonché del lavoro diverse aree, fornire mezzi disussistenza alla crescente popolazione mondiale, stimolare la transizione verso una produzione alimentare sostenibile pratiche e garantire la qualità e la sicurezza dellaproduzione alimentare. Il progetto sarà strutturato in 6 work packages (WP) collegati traloro e sviluppati nell'arco di due anni da tre istituti di istruzione superiore (UNIPD, UNIPI,UNIPG) e un centro di ricerca italiano (CNR-IRET). UNIPD coordinerà il progetto (WP1)che inizierà con la selezione e il test di piante alofite coltivate in coltura idroponica condiversi livelli di salinità dell'acqua e soluzioni nutritive (simulando quelle ottenute neisistemi aloponici, WP2). Le specie vegetali selezionate verranno utilizzate in manieraaltamente sistemi aloponici innovativi e appositamente sviluppati per la coltivazione digamberetti e verdure in condizioni verticali (WP3). Il sistema sarà ottimizzato testandodiverse densità di allevamento e alimentazione di gamberetti e livelli di salinità dell’acqua.Il fango del il sistema sarà trattato applicando tecniche di vermicomposting e sfruttatocome biofertilizzanti (WP4). I lombrichi verranno utilizzati come integrazione alimentareper gamberetti. La sostenibilità ambientale e la fattibilità economica del sistema sarannovalutate attraverso LCA e analisi LCC (WP5). Infine, i risultati saranno diffusi e valorizzatiattraverso la comunicazione scientifica, la formazione, trasferimento di conoscenzetecnologiche e consapevolezza della società civile (WP6).

English abstract:
While the rapidly growing global population will require a significant increase in foodproduction in the next years, the current climate, sanitary and geopolitical crises highlightthe weaknesses of the actual food production systems, excessively dependent on externalinputs and involving extremely complex nested scales and non-linear processes. Thus,appears clearly the need of Ministero dell'Università e della Ricerca MUR - BANDO 2022PNRR accelerating the transition toward agricultural solutions and food systems based onthe principles of the “Green Deal”, encompassing ecological resilience, environmentalsustainability, local production, and universal access to healthy foods. Aquaponics (AP)can provide short and eco-friendly food supply chains with increased resource-useefficiency, high environmental sustainability, and food resilience. The sustainability of APsystems could be further increased by exploiting water resources that are not suitable forother purposes (brackish and salt water - haloponics), applying the vertical farmingtechnology for both aquatic and vegetable species, reducing the use of fish meal inaquafeeds, valorising the system residues (sludge) for agronomic purposes. The generalobjective of VERTICHALPONICS is to develop an innovative food production system byimplementing an interdisciplinary approach that builds on animal sciences, plantphysiology and horticultural sciences while also exploring their interconnections witheconomic and environmental sciences. The system could boost the economy in theaquaculture and agriculture sectors, work in different areas, provide livelihoods for thegrowing world population, stimulate the transition towards sustainable food productionpractices, and ensure the quality and safety of food production. The project will bestructured in 6 work packages (WP) connected to each other and developed over a periodof two years by three higher education institutions (UNIPD, UNIPI, UNIPG), and an Italianresearch centre (CNR-IRET). UNIPD will coordinate the project (WP1) that will start withthe selection and test of halophytic plants cultivated in hydroponics with different watersalinity levels and nutritive solutions (simulating those obtaining in haloponic systems,WP2). The selected plant species will be used in a highly innovative and specificallydeveloped haloponic systems for the cultivation of shrimps and vegetables in verticalconditions (WP3). The system will be optimised by testing different shrimps’ stockingdensities and feeds, and water salinity levels. The sludge of the system will be processedapplying vermicomposting techniques and exploited as biofertilizers (WP4). Theearthworms will be used as feed supplementation for shrimps. Environmentalsustainability and economic feasibility of the system will be evaluated through LCA andLCC analysis (WP5). Finally, the results will be disseminated and exploited throughscientific communication, education, technological knowledge transfer and civil societyawareness (WP6).