Negli ultimi anni sta crescendo l’attenzione per l’ambiente e la volontà di preservare le risorse per le generazioni future \cite{Naddeo_2008}, \cite{Naddeo_2013}, \cite{Naddeo_2021} , \cite{Nestic__2020} . La crescente richiesta di cibo, conseguente all’aumento della popolazione globale, porta inevitabilmente all’intensificazione delle attività agricole e di allevamento \cite{Naddeo_2013a}. Pratiche non sostenibili conducono, però, alla compromissione della salute dell’ambiente e degli ecosistemi \cite{Naddeo_2020}. L’agricoltura tradizionale prevede l’utilizzo di ampi terreni, di elevate quantità di acqua e di fertilizzanti e pesticidi per garantire l’integrità del raccolto\cite{Patton_2018}. Anche gli allevamenti intensivi di pesce hanno impatti ambientali negativi poiché necessitano di antibiotici \cite{Ensano_2019}, \cite{Naddeo_2012}, \cite{Ensano_2017}, \cite{Corpuz_2020}, \cite{Ibrahim_2021}, \cite{Senatore_2021} di grossi quantitativi d’acqua, di mangimi ed inoltre contribuiscono all’emissione di CO2 generata dall’attività metabolica dei pesci.
L’acquaponica è un nuovo sistema di produzione di specie acquatiche e vegetali che permette di avere numerosi vantaggi ambientali e produttivi \cite{Yep_2019}. Questa tecnologia nasce dall’unione del sistema idroponico con quello di acquacoltura. In particolari condizioni di temperatura, pH e contenuto di nutrienti, le specie vegetali, ittiche e batteriche proliferano creando un vero e proprio ecosistema in cui ogni specie svolga un ruolo propedeutico alla vita dell'altra.
L’idroponica è una tecnica di coltivazione fuori suolo dalle origini molto antiche, ma che sta riaffiorando negli ultimi decenni. Con questo sistema è possibile avere una produzione più veloce e qualitativamente superiore rispetto alle tecniche convenzionali \cite{Majid_2021}, \cite{Felizeter_2020}. I sistemi idroponici possono essere realizzati in diversi modi: sia prevedendo la coltivazione di piante in substrati (argilla espansa, lana di roccia ecc.) che in assenza di substrati; sia somministrando la soluzione nutritiva (acqua ed eventuali nutrienti aggiunti) tramite nebulizzazione che tramite immersione parziale o totale delle radici in serbatoi. La tecnica utilizzata durante l’attività sperimentale è del tipo Deep Water Culture, DWC e prevede l’immersione delle radici in una soluzione ossigenata e fertilizzata che funga da substrato e vettore per i nutrienti.
Anche l’acquacoltura è una tecnica sviluppatasi oltre 5000 anni fa, ma estremamente attuale. Negli ultimi decenni si sta realizzando un’ingegnerizzazione di questa pratica permettendo l’allevamento di organismi acquatici in ambienti confinati e controllati \cite{kranert2012a}. Con l’acquacoltura è possibile integrare l’offerta globale di alimenti, ridurre la dipendenza dalla pesca selvaggia e migliorare la sostenibilità ambientale \cite{Fiorella_2021}. Esistono diverse categorie di acquacoltura, infatti l’allevamento può essere realizzato sia all’aperto, ad esempio in gabbie in mare, sia in apposite vasche \cite{Scannapieco_2014}. Per questo studio si è previsto l’utilizzo di sistemi di acquacoltura a ricircolo RAS, in cui l’acqua viene riutilizzata dopo essere stata sottoposta a trattamento, riducendo i consumi idrici e lo scarico di reflui nell'ambiente, che altererebbero la qualità ambientale \cite{Scannapieco_2012}, \cite{Naddeo_2007}, \cite{Ebeling_2012}, \cite{Nikolaou_2008}.
Dall’unione dell’idroponica con l’acquacoltura, nasce l’acquaponica. Questa tecnica permette la creazione di un sistema in grado di riutilizzare acqua e nutrienti in maniera efficiente \cite{choo2018}. Sia l’acquacoltura che l’idroponica necessitano di grossi volumi di acqua, ma con l’acquaponica è possibile condividerla e sfruttare processi naturali per depurarla ottenendo una produzione di cibo sostenibile \cite{Wei_2019}. Infatti, i pesci con l’attività metabolica producono scarti che, tramite processi di nitrificazione e denitrificazione (ad opera di batteri presenti nel sistema), si trasformano in nutrienti per le piante. Esse assorbendoli, non solo non necessiteranno di fertilizzanti, ma opereranno una fitodepurazione che permetterà di restituire l’acqua pulita all’acquario, evitando di introdurne di nuova.