Díky růstu lidské populace a informacím o pozitivním vlivu ryb na lidské zdraví se neustále zvyšuje světová spotřeba ryb. Ta se za posledních šedesát let více než ztrojnásobila.
Zvýšená poptávka po rybách vytváří stále větší tlak na jejich lov v mořích a oceánech. Světový rybolov dosáhl v devadesátých letech svého ekologického stropu a případné další zvyšování tlaku na rybí populace není možné, protože by vedlo k jejich devastaci. Z tohoto důvodu je nutné poptávku po rybách uspokojovat produkcí akvakultury. Akvakultura je za posledních 50 let celosvětově nejrychleji rostoucí odvětví živočišné výroby s ročním nárůstem produkce kolem 8 %. V současnosti pokrývá již více než 49 % spotřeby ryb určených pro lidskou konzumaci.
Odpadní látky v akvakultuře
Oproti produkci hospodářských zvířat má chov ryb nespornou výhodu v podstatně vyšší konverzi krmiva, nižší spotřebě vody a produkci skleníkových plynů.
I přesto však ryby produkují poměrně velké množství odpadních látek, které se z odchovného systému musí separovat. Retence dusíku a fosforu z krmiva v rybím organismu činí pouze jednu třetinu.
Odpadní látky se v akvakulturních systémech vyskytují ve dvou základních formách. První jsou nerozpuštěné tuhé látky a druhá forma jsou látky rozpuštěné. Tuhé nerozpuštěné látky se ze systémů odstraní poměrně snadno za využití mechanické filtrace a sedimentace.
Dají se dále využít jako případné hnojivo či pro tvorbu bioplynu. Jako velmi výhodné se jeví využít tyto látky pro vermikompostování, kde je výstupem kvalitní vermikompost a biomasa žížal.
U látek rozpuštěných je tato eliminace složitější. Dusík, v podobě amoniaku, který je pro ryby silně toxický, je v biologických filtrech pomocí procesu nitrifikace přeměňován přes rovněž toxické dusitany až na dusičnany, které již pro ryby nejsou v běžně dosahovaných koncentracích škodlivé. Problém však nastává po vstupu této vody bohaté na dusičnany a fosfor do vodních toků a nádrží, kde významně přispívá k jejich eutrofizaci.
Jednou z možností eliminace těchto nežádoucích látek je dusičnany procesem denitrifikace převést na plynný dusík, který z vody volně odchází do atmosféry a fosfor ve vodním prostředí vysrážet a odfiltrovat.
Nicméně v obou těchto případech přicházíme o drahé živiny, které je možné efektivně využít na produkci potravin či krmiv. Proto se do popředí zájmu dostávají technologie, které tyto odpadní rozpuštěné živiny dále zpracovávají. Jako příklad je možno uvést různé multitrofní systémy, ve kterých je odpad z produkce ryb využíván organismy z nižších trofických úrovní.
Akvaponie
S růstem lidské populace začínají být v centru pozornosti technologie, které při produkci ryb efektivněji využívají krmivem vnášené živiny. Jednou z takových technologií je akvaponie.
Možností jak efektivně zužitkovat rozpuštěné odpadní látky je jejich využití v rámci akvaponického systému. Jedná se o technologii kombinující akvakulturu s hydroponickým pěstováním rostlin (pěstování rostlin v jiném médiu, než je půda).
Využívá se zde metabolitů ryb jako hnojiva pro rostliny. Tímto způsobem je umožněn kontinuální chov ryb s pěstováním zeleniny, ovoce či bylin, které zde dosahují vysokých výnosů sklizně. Rostliny zároveň ze systému odebírají oxid uhličitý, vytváří kyslík a okolní prostředí je tak minimálně zatíženo skleníkovými plyny.
Rostliny zde nejsou obvykle uměle přihnojované a chemicky ošetřované. V takovém případě jde o takzvanou organickou produkci, šetrnou k životnímu prostředí, která ve větší míře využívá přirozené koloběhy vyskytující se v přírodě.
Akvaponie vyžaduje pro svůj provoz minimum vody. Může se jednat dokonce o méně než jednu desetinu v porovnání s konvenčním zemědělstvím.
V akvaponických systémech není potřeba půdy, což spolu s minimálními nároky na zdroj vody činí tyto systémy ideální do pouštních oblastí či městského prostředí (např. na střechách domů a průmyslových budovách).
Tím lze minimalizovat vzdálenost mezi producentem a konzumentem, čímž se zároveň minimalizuje potřeba fosilních paliv potřebných pro dopravu a ztráty mezi sklizní a konzumací. Kořeny historie akvaponie sahají až do dob Aztéků, kteří stavěli na jezerech plovoucí vorové ostrovy pro pěstování rostlin (tzv. chinampy). Kořeny rostlin prorůstaly do vody a rostliny tak mohly čerpat vodu a živiny pro svůj růst.
Druhý směr vývoje pochází z Číny, kde se využívá systém chovu ryb v rýžovištích. Ryby zde krom obohacování vody o živiny plní jako vedlejší úkol požírání larev hmyzu. Dnešní moderní akvaponické systémy jsou rozvíjeny především v Severní Americe a Austrálii. Zde jejich rozvoji nahrávají především vhodné klimatické podmínky a zájem společnosti o organickou produkci potravin. Postupně se akvaponie začínají dostávat do centra pozornosti i v Evropě.
Design akvaponických systémů
Design akvaponických systémů vychází především z kombinace technologií používaných v komerčních hydroponických a akvakulturních systémech. Klasický akvaponický koncept vychází z běžných recirkulačních akvakulturních systémů (RAS), kdy je mezi biofiltr a odchovné nádrže vložena jednotka pro hydroponickou produkci rostlin. Tento koncept ale přináší řadu nevýhod a vyšší míru rizik. Z toho důvodu je postupně nahrazován modernějším pojetím, kdy jsou obě technologie provozovány nezávisle na sobě a pouze se přepouští odpadní voda z RAS do skleníku s hydroponickou produkcí. Obě jednotky tak lze provozovat buď společně jako akvaponický systém, nebo je v případě potřeby oddělit a provozovat zvlášť.
Mezi běžně používané designy hydroponických jednotek patří:
Media based growbeds nebo také Ebb and flow
V těchto technologiích jsou využívány pěstební záhony s médiem, jako je např. štěrk, lávové kameny, keramzit apod., které jsou periodicky zaplavovány a vypouštěny. Tento design je vhodný pro pěstování široké škály rostlin a je vhodný pro hobby systémy.
Deep water culture nebo také Raft systems
V těchto systémech jsou rostliny umístěny v kořenáčích na plovoucích deskách a jejich kořeny volně splývají ve sloupci vody, odkud čerpají živiny. Jsou vhodné pro nižší rostliny, jakoje např. bazalka, různé druhy salátů apod.
Nutrient film technique (NFT) nebo také Trubkové systémy
V těchto systémech je využíván tenký film na živiny bohaté vody, který omývá kořínky rostlin. Tyto systémy jsou vhodné pro bylinky, rajčata, saláty, jahody apod.
Vertikální systémy
Tyto systémy využívají různé pěstební věže, ve kterých jsou rostliny umístěny vertikálně nad sebou. Tímto způsobem lze zvýšit produkci rostlin na plochu skleníku ve srovnání s horizontálními technikami až na trojnásobek. Tyto systémy jsou vhodné především pro pěstování bylinek.
Zkušenosti s akvaponií
V roce 2013 na Fakultě rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích začali experimentovat s malými modely různých akvaponických systémů, v letošním roce zahájili projekt podpořený Národní agenturou pro zemědělský výzkum QJ1510119 „Efektivní a dlouhodobě udržitelné využívání živin v intenzivní akvakultuře s využitím multitrofických systémů”. V rámci tohoto projektu se budou na Fakultě rybářství společně s vědeckým centrem CENAKVA akvaponiemi a možnostmi jejich využití v podmínkách ČR dále intenzivně zabývat. Věří, že si tato technologie budoucnosti postupně najde místo i u nás.
