Progettazione e realizzazione di un sistema di supporto alle decisioni per il dimensionamento sostenibile di un impianto di coltura acquaponica

Abstract

La tesi presenta un sistema di supporto alle decisioni per il dimensionamento sostenibile di un impianto di coltura acquaponica. L’argomento è stato scelto perché si ritiene che l’acquaponica possa contribuire al raggiungimento dei Sustainable Development Goals, migliorando contemporaneamente la resilienza della supply chain alimentare. Dopo la descrizione di un impianto acquaponico, viene spiegata la struttura del modello di supporto alle decisioni per il quale ho utilizzato il software AnyLogic con l’approccio System Dynamics. Si descrivono quindi gli aspetti biologici del sistema, quali le specie ittiche (carpa comune, tilapia del Nilo e trota iridea) e vegetali (basilico e lattuga) considerate, ed aspetti relativi alle soluzioni impiantistiche per i casi di studio considerati: “Genova” e “Merzouga”. I risultati ottenuti permettono di concludere che:  i profitti generati dall’impianto acquaponico per uso familiare a Genova consentono di avere un bayback dell’investimento in 9, 8 e 12 mesi allevando rispettivamente trote, tilapie e carpe;  anche in ambienti non favorevoli dal punto di vista climatico, quali il deserto di Merzouga, è possibile, nonostante i costi energetici elevati, allevare trote o tilapie in un impianto di medie dimensioni, con profitti annuali positivi, aprendo la possibilità di applicazioni per le zone più svantaggiate del mondo.

In this thesis, I design and implement a decision support system for a sustainable aquaponic plant. I chose this topic because aquaponics is supposed to contribute to the achievement of the Sustainable Development Goals while improving the resilience of the food supply chain. The thesis starts by explaining what an aquaponics system is, how it works, and its advantages. Then, I explain the structure of the decision support system, implemented in AnyLogic as software with the System Dynamics approach as methodology. Then, I describe the fish species (common carp, Nile tilapia, and rainbow trout) and plant species (basil and lettuce) considered, along with the system configurations for the "Genoa" and "Merzouga" use cases. Finally, the results are described and analysed, concluding that:  The profits generated by the aquaponics system for household use in Genoa allow for a payback period of 9, 8, and 12 months when respectively raising trout, tilapia, and carp.  Despite the high energy costs associated with extreme temperatures, it is possible to raise trout or tilapia with positive annual profits, even in the desert of Merzouga. This last result opens possibilities for future developments in humanitarian aid for the world's most disadvantaged areas.