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SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE PEIXES Prof. Bruno Machado Queiroz b r. fr e e p ik .c o m /r a w p ix e l SUMÁRIO INTRODUÇÃO QUALIDADE DE ÁGUA PRINCIPAIS DEFINIÇÕES SISTEMAS DE PRODUÇÃO EM RECIRCULAÇÃO DE ÁGUA CONCEITOS OS COMPONENTES BÁSICOS DO SISTEMA PONTOS FUNDAMENTAIS PARA O FUNCIONAMENTO DO SISTEMA CONSIDERAÇÕES FINAIS UM EXEMPLO DE COMO DIMENSIONAR UM SISTEMA DE RECIRCULAÇÃO SISTEMAS DE PRODUÇÃO EM BIOFLOCOS CONCEITOS FUNCIONAMENTO DO SISTEMA ANEXO AQUAPONIA INTRODUÇÃO A aquacultura mundial vem crescendo com uma taxa de 8,9% ao ano desde de 1970 (FAO 2008). A produção mundial de aquacultura foi de 55,1 milhões de toneladas em 2009, sendo que o total de pesca somada a aquacultura chegou a 145,1 milhões de toneladas (FAO, 2010). No Brasil, o crescimento da aquacultura foi de 49,4% de 2003 até 2009, sendo 43,4% de 2007 até 2009 (MPA 2010). A produção atual do Brasil em 2012 era de 707.461 toneladas, sendo peixes (86,4% ), crustáceos (10,5%), moluscos (2,9%) e outras espécies (0,1%) (FAO 2014) A crescente demanda de produtos oriundos da aquacultura e a estagnação da pesca é um forte indício que a produção comercial tende a crescer cada vez mais no Brasil e no Mundo. Mesmo o Brasil apresentando potencial para o desenvolvimento da aquacultura, formado por 7.367 km de costa marítima e 5.500.000 hectares em reservatórios de água doce, perfazendo aproximadamente 13,8 % da água doce disponível no planeta e, possuindo disponibilidade de recursos hídricos, clima extremamente favorável, mão-de-obra abundante e crescente demanda por pescado no mercado interno e externo que impulsionam esta atividade, a preocupação ambiental é um fator primordial. projetos de aquacultura são classificados e taxados conforme seu potencial poluidor (CONAMA nº 413/2009). Somados a isso, a Lei 9433 de 8/01/97 que determina a Política Nacional de Recursos Hídricos, dita que a água é um bem público, um recurso não renovável e dotado de valor econômico, sendo por isso cobrada. Mundo também vive um momento de preocupações ambientais. E para aquacultura, de acordo com Avnimelech (2011), existem três preocupações principais que estão norteando o desenvolvimento atual e futuro da mesma: - Aumento da produção de peixes sem significativo aumento do uso das fontes básicas naturais de água e terra; - Desenvolvimento de sistemas sustentáveis que não causem danos ao meio ambiente; - Desenvolvimento de sistemas proporcionando uma relação custo / benefício razoável, para apoiar a sustentabilidade econômica e social da aquacultura. A estimativa de aumento da população em um cenário de 5 décadas obriga a produção aquícola a um aumento de pelo menos 5 vezes, apenas para manter o atual consumo per capta / ano. Portanto, este aumento da produção deve ser planejada tendo como meta o mínimo impacto ambiental e uso otimizado dos recursos naturais. Diante disso, o desafio da aquacultura mundial e brasileira é aumentar a produção em cativeiro para suprir a crescente demanda de consumo (uma vez que a pesca não apresenta indícios de aumento de produção). No entanto, juntamente com o aumento da produção, devemos aumentar os cuidados com o meio ambiente, tornando estas produções cada vez mais sustentáveis. Isto evitará problemas ambientais futuros como por exemplo a falta de água no planeta. QUALIDADE DA ÁGUA PRINCIPAIS DEFINIÇÕES Com o aumento do número de criatórios e consequentemente o incremento da procura e uso da água, os aqüicultores podem ou até já estão se tornando alvos preferidos dos órgãos de controle ambiental, comprovadamente pela imposição de regras, leis e exigências, tanto no aspecto do uso do terreno, do uso/ reuso e despejo das águas, da escolha, introdução e translocação de espécies exóticas ou nativas e até quanto ao aspecto sanitário do produto obtido. O desenvolvimento da atividade aqüicola, juntamente com a tomada de consciência relativamente recente dos problemas ambientais, justifica plenamente a atenção que se deva oferecer ao item "qualidade da água" em especial à aquela advinda das ações das criações intensivas e semi-intensivas. Para a água utilizada na aqüicultura, sugere-se que os criadores devam estabelecer normas de conduta quanto: a sua obtenção; o seu uso e reuso; a sua disposição e, se preocupem em aplicar métodos de avaliação e recuperação simples e objetivos. Distingue-se três categorias na água utilizada pela aqüicultura: a água de origem, a água de uso e efluente. Água de origem - oriunda de uma fonte, nascente, represa, lago ou córrego formado e que vai abastecer todo o sistema de criação. Na aqüicultura de água doce, a preferência é pela captação direta de uma nascente, em especial nas criações de truta. Após percorrer certa distância entre o seu brotamento e a sua captação, poderá apresentar carga orgânica e minerais arrastados no percurso ou que compõem o solo de origem. Água de uso - é a água utilizada no sistema em contato com a criação (tanques, valetas, canais ou tubos de distribuição e reuso), cuja qualidade depende do tipo de solo do tanque, da composição da água de origem, do manejo do sistema de criação (calagem, adubação e limpeza, etc.), da carga e composição do alimento lançado e dos organismos ali criados. Efluente – oriundo de todo sistema de criação, com todos os resíduos e de composição variável, dependendo do manejo e do tipo de criação. Essas águas geralmente são orientadas para um corpo receptor (córrego, rio, lago, etc.). São ricas em matéria orgânica e inorgânica. O conhecimento e acompanhamento da qualidade dessas águas se faz necessário, não só para evitar surpresas desagradáveis, como enfraquecimento e morte dos organismos criados, mas também visando um adequado manejo do sistema de criação, desde a melhor utilização da própria água, o controle da alimentação e do comportamento dos organismos, etc. Nas águas de origem deve-se conhecer: a)... quando forem obtidas em nascentes, poços, etc., as variáveis: pH (testes analíticos ou potenciômetro pH); Temperatura do "ar e da água" (termômetro); Dureza total (testes analíticos para dureza total GH); Amônia (testes analíticos para Amônia NH3 / NH4 + ); Nitrito (testes analíticos para Nitrito NO2 -); Condutividade (condutivímetro) e a variável Ferro total na água e solo (testes analíticos para Ferro Fe) quando da suspeita de sua presença no solo. b)... quando em águas de percurso aberto como córregos, reaproveitadas ou mantidas em represa, lago, etc., além das variáveis acima, analisar também: Alcalinidade ou Dureza em carbonatos (testes analíticos para alcalinidade/dureza em carbonatos Alc./KH; Turbidez (turbidímetro); Oxigênio dissolvido (testes analíticos para O2 dissolvido ou oxímetro); Fosfato total (testes analíticos para fosfato PO4 +) e Colifórmes totais/fecais (análise microbiológica/ laboratório ou kit). Tal levantamento deve ser obrigatório, sendo feito antes da instalação do projeto e, posteriormente a cada reinicio do ciclo de criação ou quando da suspeita de alteração na qualidade da água. Já na água de uso, deve-se analisar: Oxigênio dissolvido (testes analíticos para O2 dissolvido ou oxímetro); Temperatura "do ar e da água" (termômetro); Transparência (Disco de Secchi); pH (testes analíticos ou potenciômetro pH); Alcalinidade ou Dureza em carbonatos (testes analíticos para alcalinidade/dureza em carbonatosAlc./KH); Gás carbônico (teste analítico para gás carbônicoCO2); Amônia (testes analíticos para Amônia NH3 / NH4 +); Nitrito (testes analíticos para Nitrito NO2 -); Fosfato total (testes analíticos para fosfato PO4 +); Dureza total (testes analíticos para dureza total GH). Logicamente, as variáveis como OD, temperatura, pH e transparência daságuas devem ser monitoradas com maior freqüência. Quando de maior preocupação em relação a carga de nutrientes ou em sistemas de recirculação (uso e reuso) deve-se monitorar as variáveis como a Demanda Química de Oxigênio e Demanda Bioquímica de Oxigênio (análise laboratorial ou em campo para DQO/DBO) e Colifórmes (análise microbiológica/ laboratório ou kit); Condutividade (condutivímetro). Abaixo, sugestão (tabela) da periodicidade para algumas das variáveis. No efluente é importante caracterizar: Temperatura (termômetro ); pH (testes analíticos ou potenciômetro pH); Oxigênio dissolvido (testes analíticos para O2 dissolvido ou oxímetro); Amônia (testes analíticos para amônia NH3 / NH4 +); Nitrito (testes analíticos para nitrito NO2 -); Nitrato (testes analíticos para nitrato NO3 -); Condutividade (condutivímetro); Fosfato total (testes analíticos para fosfato PO4 +); Demanda Química de Oxigênio e Demanda Bioquímica de Oxigênio (análise laboratorial ou em campo para DQO/DBO), Colifórmes (análise microbiológica/laboratório ou kit); Sólidos totais ou Turbidez (análise laboratorial ou em campo). As determinações deverão ser feitas logo após a saída dos tanques e/ou no percurso das águas de descarga ou então conforme as exigências ambientais (órgão ambiental), onde esteja instalada a criação. O controle da qualidade de água nos sistemas de produção intensiva, torna-se essencial para a eficiência dos mesmos. Em especial, os sistemas de recirculação e de produção em bioflocos, onde cultiva-se os organismos aquáticos na mesma água por todo o ciclo produtivo. Abaixo segue alguns dos parâmetros mais importantes. Nos capítulos específicos de cada sistema serão exemplificados controles de qualidade de água. Oxigênio A maior parte do oxigênio dissolvido na água é proveniente da fotossíntese que ocorre com a presença dos produtores primários e a luz. Os chamados "produtores", seres autótrofos, conseguem fabricar substâncias orgânicas a partir de compostos inorgânicos simples, através de dois tipos de organismos; os fotossintetizantes e os quimiossintetizantes. No entanto, nos sistemas de produção intensiva, devido a alta estocagens de organismos aquático por metro cúbico de água do cultivo, faz-se necessário a instalação de equipamentos que vão fornecer o oxigênio necessário para, além da sobrevivência dos organismos aquáticos, o melhor desempenho zootécnico possível dentro de cada sistema. Desta forma são obtidos resultados lucrativos nos cultivos. CO2 O CO2 produzido na respiração é equivalente ao oxigênio nela consumido, e o oxigênio produzido na fotossíntese eqüivale ao CO2 consumido na reação, mas o O2 utilizado pelos organismos vegetais, tanto na sua respiração, como na degradação da matéria orgânica, deve ser sempre em menor, suprindo assim as necessidades de síntese e decomposição de todos os demais organismos e de todos as demais reações dos ciclos biogeoquímicos. Na sobra de CO2, quando de qualquer desequilíbrio, seja por diminuição do processo fotossíntético, seja por degradação da matéria orgânica, (oxidação), seja por contribuição atmosférica, esta substância em contato com a água forma uma maior concentração de ácido carbônico que se dissocia. Nesta fase ocorre alterações de pH, tornando a água mais ácida. PH A variável pH (potencial hidrogênio iônico), definida como o logarítimo decimal do inverso da concentração de íons livres de hidrogênio, comanda as inúmeras reações químicas das águas, caracterizando o grau de acidez ou de alcalinidade, ou seja, indicando as relações entre esses íons de hidrogênio com os íons oxidrílos. Se houver equivalência entre eles, a água é caracterizada como neutra; mas se houver predominância dos íons hidrogênio, ela é ácida e caso contrário, com o predomínio dos íons oxidrílos, a água é tida alcalina. Os valores de pH aumentam à medida que a concentração de íons hidrogênio (H) decresce, sendo as unidades de pH representadas em unidades logarítmicas, ou seja, um pH 4 é dez vezes mais ácido que um pH 5, e 100 vezes mais ácido do que o pH 6. O potencial hidrogeniônico é medido em escala de valores de 0 a 14 (UpH), onde os valores menores que 7, significam acidez, e os acima e 7, denunciam maiores alcalinidades, logicamente a unidade 7 representa o neutro. Pode-se dizer que, o pH aprecia "quantitativamente" a alcalinidade da água, porem não apresentando os valores particulares e reais dos elementos ou compostos contidos, portanto quanto menos íons hidróxidos, mais alcalina é a água, sem especificar quais e nem as suas concentrações. Os limites compatíveis de pH para proteção da vida aquática, em geral, variam entre 6 a 8 unidades. Muitos peixes e outros animais aquáticos, podem sobreviver a valores iguais ou menores que 5 UpH, mas com pH ácido, certas substâncias ou elementos metálicos, tornam-se tóxicos, como por exemplo o metilmercúrio, formado a partir do íons Hg e o CH4, em pH restrito, entre 5 a 6 unidades, logicamente na presença de certos microrganismos. Acima, formar- se-á outro composto orgânico, o dimetilmercúrio, porém bastante volátil. Águas mais piscosas devem apresentar pH acima de 6 unidades , porém à 9 UpH, inicia-se os limites letais para várias espécies. Já águas tidas mais ácidas, fazem com que os peixes apresentem aumento de frequência respiratória, sinal evidente de pequena disponibilidade do gás oxigênio, selecionando e fazendo prevalecer espécies persistentes. Variações bruscas de pH ocasionam a morte de girinos de rã, alevinos de peixes e larvas de camarão. Em sistemas aquáticos, o pH varia ao longo do dia e nas diferentes camadas do líquido, prevalecendo na superfície valores mais elevados, tendo como causa o consumo de gás carbônico, realizado naturalmente pelas algas. Durante as primeiras horas da manhã os valores de pH tendem a serem baixos, tornando-se mais elevados entre as horas de maior incidência do sol, período de alta atividade fotossintetizante. A noite, o pH volta a declinar sensivelmente, pelo não consumo e liberação de CO2 pelas algas, podendo ser produzido e liberado também por bactérias. A ação fotossintética de um corpo hídrico, conduz o comportamento de variáveis, ou seja, durante o dia, com acréscimo do oxigênio dissolvido, a água tende a ter o seu pH elevado, uma concentração menor de CO2 e uma dureza menor; logicamente o inverso deve ocorrer durante a noite, ou na falta de luminosidade, portanto o controle algal das águas de criação é necessário não só quanto ao aspecto da chamada produtividade biológica, mas com relação aos processos bioquímicos ocorridos. Por exemplo, para girinos/rãs a concentração de dióxido de carbono, recomendada e de 5 mg CO2/l, embora possam sobreviver a longos períodos com níveis até superiores a 10 mg/l. O gás carbônico-CO2 é cerca de 35 vezes mais solúvel na água que o oxigênio-O2 , tendo distribuição oposta ao gás oxigênio, encontrando-se dissolvido, formando compostos ácidos ou no estado de carbonato e bicarbonatos de metais alcalinos e alcalinos terrosos. Quanto maior o CO2, menor o O2, influindo na presença de seres autótrofos (produtores) e na formação de H2CO3-ácido carbônico, responsável pelo pH reduzido. Seguindo a fórmula da fotossíntese, a produção de carbohidrato-CH2O e gás oxigênio-O2, continuaria até que todo o dióxido de carbono-CO2 e água, fossem totalmente utilizados, porém outra reação também ocorre em direção oposta, chamada respiração aeróbica, realizada pelos animais (heterótrofos) e vegetais, quando o carbohidrato-CH2O (fórmula simplicada) é fracionado, na presença de O2, resultando em CO2 + H2O. Nas massas líquidas, os maiores responsáveis pela introdução de CO2 são as chuvas, o húmus e a própria matéria orgânica consumida por atividades metabólicas dos organismos heterótrofos (consumidores). Os vegetais, em meios naturais,praticamente retiram da água pela fotossíntese, aeróbia, quase o mesmo que introduzem na respiração aeróbia. O CO2 ao atingir a água, incorpora-se formando o ácido carbônico; porém existe um efeito "tampão" da mistura carbonato e ácido carbônico, resultando em bicarbonatos e carbonato, que dificulta possíveis flutuações do pH, fato importante na preservação de organismos aquáticos, na fase de larvas, girinos, etc, sensíveis à variações extremas desta variável. O pH , e por extensão à temperatura e o O.D., estão intimamente ligados a toxicidade da amônia, ou seja, em pH mais elevado, uma grande percentagem de amônia total se converte na forma mais tóxica, que é a amônia não ionizada. Em pH baixo, menos que 1% da amônia total está na forma não ionizada, (NH3), já com pH 8 cerca de 5 a 9 % e, em pH 9 de 30 a 50%, estando a 80-90% de amônia ionizada, quando em pH 10.Viveiros mal tamponados, ou seja, com alcalinidade abaixo de 30 mg/l de CaCO3, alcançam pH 9 ou mesmo 10, no final da tarde. A amônia-NH4 (íons amônio) se tornará cada vez mais tóxica quanto mais alto o pH, sendo ainda pouco ou não volátil, porém menos estável e mais solúvel. Já a amônia-NH3 , que é a forma mais tóxica, embora se formando em baixa concentração,em pH mais baixo é facilmente volatilizável, porém aumentando sua toxicidade a medida do aumento de pH (alcalino), podendo então tornar-se altamente tóxico. Em níveis de pH muito baixo ou muito alto, os enzimas sofrem inativação, devido a inúmeras interações entre as cargas dos aminoácidos de uma proteína, coisa que afeta enormemente a estrutura protéica. Portanto a correta alcanização ou a habilidade de se tamponar um sistema é extremamente importante, no processo de oxidação do amoníaco formado em sistemas aquáticos. Em ambientes de pH ácido, a calagem se faz necessária, aplicando-se o cal virgem (CaOH-calcítico), cerca de 5,0 kg/100m2, apenas em solo seco ou tanque vazio. Esta aplicação também se deve fazer como medida de desinfeção/expurgo do solo. Sua aplicação diretamente na água, não é aconselhável, pois ocorre reações rápidas e exotérmicas. O que é melhor e mais garantido, pois não ocasiona outros problemas, é a aplicação do calcário dolomitico (carbonato duplo-Ca-Mg), na proporção de 10,0 kg/100m2, mantido em sacos próprios (embalagem), lançados na água e recolhidos quando do equilíbrio de pH e/ou atingir-se a faixa de alcalinidade de 30 a 50 mg CaCO3 /l, considerada a de melhor resposta com relação a cinética em sistemas de criação aquática. Em terreno seco, quando da manutenção, seguir a mesma proporção. Nitrogênio (seus compostos) A amônia orgânica (NH3), oriunda da degradação da matéria orgânica, é muito tóxica para organismos aquáticos, porém sendo a forma ideal no processo de oxidação das águas; já o NO2 (nitrito) é tóxico em altos níveis e carcinogenico quando fizer parte de certos compostos (ação sinergica, ou seja, um composto aumentando a ação tóxica do outro), sendo por isso importante procurar-se manter o nitrogênio na forma mais adequada, nas águas. Sem dúvida alguma é melhor ter-se o nitrogênio em estado de nitrato (NO3), por ser de imediata assimilação pelos organismos, como as algas, a princípio não sendo tóxico, e também servindo como fonte alternativa de oxigênio e nitrogênio para a vida, durante períodos de baixa concentração de O2 , no caso, durante a noite. O íons amônio-NH4 + é o primeiro produto não orgânico liberado na amonificação(NH3 + H2 4 + + OH-), sendo oxidado pelas nitrosomonas, produzindo o íons nitrito-NO2 ,(pouco solúvel e tóxico) que posteriormente é oxidado pelas nitrobactérias, transformando em íons nitrato-NO3. Não havendo quantidade suficiente de oxigênio, pode ocorrer outro processo como a decomposição de proteínas, produzindo aminoácidos, estes parcialmente desdobrados em amônia, ácidos graxos e ácido carbônico. Sob condições quase anaeróbias, a forma NH4 + da amônia, (íons amônio), acumula-se rapidamente, quando de um aumento do grau de decomposição da matéria orgânica, combinada com a excreção dos organismos, podendo criar sérios problemas, dificultando a já ineficiente oxidação do nitrito em nitrato. Problemas respiratórios atingem os organismos, quando em concentração de 0,4 a 1 mg/l -amônia total, na água, sugerindo-se sempre que possível, que a concentração esteja abaixo que 0,2 mg/l. A concentração tolerável da amônia-NH4 (íons amônio), em água, para os organismos aquáticos, não deve ultrapassar 2,0 mg NH4/l e da amônia- NH3, nunca superior a 0,6 mg NH3/l. Num prazo de 24 horas, uma concentração de 0,4 mg/l de NH3, em pH neutro e a 30 oC de temperatura, é suficiente para iniciar a morte de peixes medianamente sensíveis. Mortandade, em massa, de organismos aquáticos, tanto de larvas, girinos e imágos de rã; alevinos, juvenis e adultos de peixes, em especial com baixas concentrações de OD, ocorrem em águas com NH3, (forma não ionizada da amônia), igual ou acima de 1,0 mg/l. Deve-se evitar as altas concentrações de amônia total na água, pois ocasionam, por exemplo, uma elevação do pH sangüíneo dos organismos ai presentes. A amônia-NH4 (íons amônio) se tornará cada vez mais tóxica quanto mais alto o pH, sendo ainda pouco ou não volátil, porém menos estável e mais solúvel. Já a amônia-NH3 , que é a forma mais tóxica, embora se formando em baixa concentração, em pH mais baixo é facilmente volatilizável, porém aumentando sua toxicidade a medida do aumento de pH (alcalino), podendo então tornar-se altamente tóxico. Em águas muito alcalinas e com a presença de compostos amoniacais, ocorre a formação de níveis mortais de amônia- NH4 +, a fração ionizada, como também da amônia-NH3, a fração não ionizada. Também o aumento da temperatura, acarreta num poder mais tóxico da amônia, evidenciando ser uma variável de efeito sinérgico, fato que deve ser considerado quando da instalação e manejo de sistemas de criação em ambientes fechados, tipo estufa, águas aquecidas e/ou nebulizadas. Enxofre O enxofre na água pode ser encontrado como: S-enxofre molecular; S- íon sulfeto; SO4-íon sulfato; SO3-íon sulfito; H2S-gás sulfídrico; SO2-dióxido de enxofe; H2SO4-ácido sulfúrico e FeS- nas formas associado ao metal. O gás sulfídrico- H2S só é formado na ausência de oxigênio, mas pode acontecer dentro de viveiros de criação intensiva onde a alimentação em excesso conduz a uma acumulação de detritos orgânico, anoxia severa e prolongada em sedimentos de fundo. Ele acontece como um subproduto de metabolismo anaeróbio de bactérias heterotroficas que podem usar sulfato e outras combinações de enxofre oxidadas como receptores de elétron terminais em fosforilação oxidativa. Em meio aquático aeróbio, o enxofre é mineralizado como sulfato(íon sulfato = SO4), sendo a forma mais comum de enxofre encontrada na água. Em águas doces, (baixa salinidade) as concentrações de sulfatos podem estar entre 1 a 5 mg/l e, quando na forma de S-íon sulfeto, em até 10 mg/l. Mas em anaerobiose, ou seja , sem oxigênio, forma-se o sulfito de hidrogênio(HS) e o gás sulfídrico (H2S). Só o H2S ionizado é tóxico porque atravessa prontamente as membranas biológicas. O seu limite máximo deve ser em até 10 mg/l, mas o seguro, evitando-se ocorrências desagradáveis, sua concentração deve ser de até 5 mg/l. Quanto mais baixo o pH, mais dramaticamente é o aumento da formação H2S tóxico. Por tanto, o gás sulfídrico é um uma substância potencialmente tóxica. Em lagoas de criação intensiva, o H2S-gás sulfídrico esta presente nos sedimentos anaeróbios e estes sedimentos podem libera-lo, disponibilisando-o na coluna de água. Na presença de oxigênio é transformado rapidamente em dióxido de enxofre-SO2 , em sulfato-SO4 , em sulfito-SO3 e em ácido sulfúrico H2SO4 , formas não tóxicas ou até muito menos tóxicas. Mas níveis tóxicos de H2S podem acontecer dentrode alguns centímetros acima dos sedimentos, portanto, aí esta um dos mais importantes porquês de se aerar (aumentar a disposição de oxigênio na água), essas criações. Como se pode ver, o gás sulfídrico é uma substância de característica tóxica e sua exposição conduz rapidamente a morte. As tilapias são aparentemente suscetíveis a níveis tóxicos de H2S entre 1,0 a 2,0 mg/l, podendo resistir a maiores concentrações. Vários autores indicam que a exposição subletal pode atuar negativamente sobre o seu crescimento. Á exposição ao gás sulfídrico pode ser tóxico até as pessoas que por ali estejam. O característico odor de ovo podre do citado gás, já pode ser detectado pelo tratador/criador quando na concentração de 2 a 5 mg/l. SISTEMAS DE PRODUÇÃO EM RECIRCULAÇÃO DE ÁGUA CONCEITOS Sistemas fechados com tratamento e recirculação de água são comumente utilizados em laboratórios de pesquisa, no cultivo e manutenção de peixes ornamentais e em grandes aquários públicos e privados em todo o mundo. A partir da década de 80, os estudos visando o uso de sistemas de recirculação se intensificaram no Japão, Estados Unidos, Israel e diversos países europeus. No Brasil, o interesse de investidores pelo cultivo de peixes em sistemas fechados é ainda muito recente. O uso destes sistemas em escala comercial ainda é restrito a alguns empreendimentos com peixes ornamentais, aos laboratórios de reprodução de tilápia e nas larviculturas de camarão. Sistemas pioneiros visando a recria e engorda de tilápias foram implementados no final da década de 90. Grande parte destes empreendimentos enfrentou problemas operacionais ou de viabilidade econômica que inviabilizaram a produção. Abaixo são relacionadas algumas razões do insucesso operacional ou econômico em sistemas de recirculação. O alto custo envolvido na implantação; O desconhecimento dos princípios básicos que regem o funcionamento do sistema; A falta de capacitação dos operadores e gerentes para compreender e atuar sobre as interações físicas, químicas e biológicas que determinam a saúde dos componentes do sistema; O uso de rações de baixa qualidade; O inadequado design do sistema e/ou a tentativa de operar com componentes inadequados; Incorreto dimensionamento, ou até mesmo a ausência de importantes componentes (filtros, biofiltros e sistemas de “backup”); A criação de espécies com preços de mercado que muitas vezes não conseguem remunerar o custo operacional e/ou sequer são capazes de retornar o capital investido; Inadequado manejo sanitário e falta de conhecimento sobre boas práticas de manejo e de medidas profiláticas para evitar problemas com doenças. Sistemas de recirculação em cultivos aquáticos demandam considerável investimento e capital operacional. Assim, o cultivo deve ser focado em espécies de bom valor de mercado e conduzido de forma a otimizar o uso das instalações e a produção. Com isso é possível diluir importantes componentes de custo do empreendimento (salários e encargos dos funcionários operacionais e administrativos; depreciação e manutenção das instalações e equipamentos despesas fixas com energia elétrica), reduzindo os custos de produção e melhorando o retorno do capital investido. OS COMPONENTES BÁSICOS DO SISTEMA DE RECIRCULAÇÃO De um modo simplificado, podemos fracionar um sistema de recirculação em seis componentes, como resumido abaixo e representado na figura 1. Alguns processos e equipamentos adicionais podem ser inseridos nestes componentes para melhorar a eficiência de recomposição da qualidade da água e, assim, otimizar a produção do sistema. Características dos principais componentes dos sistemas de recirculação Tanques de cultivo (Fotos 1 e 2) Embora diversos formatos e design de tanques têm sido empregados em sistemas de recirculação, os mais comuns ainda são os tanques circulares e octogonais, que facilitam a concentração dos resíduos sólidos no dreno central. Alguns sistemas usam tanques retangulares ou ovais, que possibilitam um melhor aproveitamento do espaço comparado aos tanques circulares. A água e entrada é distribuída verticalmente na coluna d’água através de um tubo perfurado (1) e entra em sentido tangencial à parede do tanque, sustentando uma corrente de água circular que facilita a concentração dos sólidos decantáveis no dreno central (3), que são conduzidos até o decantador ou cone por um tubo de pequeno calibre (4) constantemente drenando os sólidos concentrados. O excesso de água geralmente sai do tanque por um dreno de superfície (2). Decantadores e filtros mecânicos (Fotos 3 e 4) Cones (5) e decantadores podem ser usados para concentrar os sólidos decantáveis (partículas > 100 micra ou 0,1mm). Filtros mecânicos (6) com telas finas ou filtros fechados com meio filtrante de areia, cascalho ou esferas de plástico (filtros tipo de piscina) concentram e removem os sólidos em suspensão (partículas entre 40 e 100 micra). Sólidos dissolvidos (partículas < 40micra) podem ser concentrados e removidos do sistema com o uso do fracionador de espuma (7). Biofiltros (Fotos 5 e 6) Os filtros biológicos (8) são fundamentais para a saúde do sistema. Geralmente consiste em uma caixa, tanque, cilindro, ou gaiola preenchida com um substrato que possibilite a fixação de bactérias nitrificadoras, que promovem a oxidação da amônia a nitrato. Diversos tipos de substratos podem ser utilizados nos biofiltros. Os mais comuns são areia grossa, cascalho, brita, esferas ou cilindros de plástico e flocos de isopor. Sistema de aeração/oxigenação O sistema de aeração/oxigenação é composto por sopradores de ar e difusores, aeradores mecânicos de diversos tipos (aeradores de pá ou bombas de água), injeção direta de oxigênio gás e mesmo uma combinação entre dois ou mais tipos de aeração/oxigenação. Aeradores e difusores, quando inadequadamente dimensionados ou posicionados podem provocar excessiva agitação dentro dos tanques de cultivo, resuspendendo e fracionando os resíduos sólidos. Assim, é preferível concentrar a aeração em outros pontos do sistema, particularmente após a filtragem de sólidos em suspensão. O fracionador de espuma e o próprio biofiltro são pontos onde a aeração começa a ser aplicada. A maior parte da aeração geralmente é aplicada logo antes ou imediatamente após o biofiltro, reoxigenando a água que retornará aos tanques. Sistema de bombas e tubulações de drenagem e retorno (9) Em algum ponto do sistema (9) é necessário instalar bombas para retornar a água tratada e reoxigenada para os tanques de criação. O dimensionamento de bombas e tubulações deve ser feito por profissionais com bom conhecimento em hidráulica, para evitar sub ou super dimensionamentos no sistema hidráulico do empreendimento. Unidade de quarentena Esta unidade deve ser fisicamente separada da unidade de produção, e contar com seus próprios tanques, filtros, biofiltros, sistema hidráulico e equipamentos de aeração. Peixes novos que chegam ao empreendimento devem permanecer em observação nesta unidade durante algumas semanas para se certificar de que estão livres de organismos patogênicos. Durante a quarentena os peixes geralmente recebem tratamento profilático e terapêutico para eliminar potenciais parasitos ou tratar algum tipo de doença. Sistema com uma única linha de tratamento de água (Figura 2) – Apesar do menor custo de implantação, esta configuração apresenta seus inconvenientes. Primeiro, o risco de disseminação de um problema de doenças iniciado em um tanque para todos os demais do sistema. O tratamento do sistema todo é mais oneroso e menos eficiente. E ainda há o risco dos produtos usados prejudicarem as bactérias do biofiltro. Também não é possível realizar vazios sanitários,a não ser que a produção seja paralisada por completo. O segundo inconveniente é a necessidade de interferência em todos os tanques quando há necessidade de limpezas em biofiltros ou de reparo estrutural no sistema. Sistemas com todos os tanques isolados (Figura 3) – Em outro extremo, podem existir sistemas nos quais cada tanque conta com seu próprio tratamento de água (Foto 6). Esse design confere maior segurança quanto ao controle sanitário ou na necessidade de intervenções estruturais. No entanto, o investimento, a operação e a manutenção do sistema são mais onerosos. Por exemplo, são muitos filtros, biofiltros e bombas de pequeno calibre que necessitam de inspeção, manutenção e limpeza, aumentando a demanda por mão-de-obra. Essa concepção também dificulta o manejo diário, particularmente no que diz respeito ao monitoramento e correção da qualidade da água, que precisam ser personalizados para as condições de cada tanque. Assim, é necessário bom senso na hora de planejar e conceber o sistema de recirculação. Um sistema que reúne diversos tanques em duas, três ou mais baterias com tratamento de água independente é uma situação mais equilibrada. Isso elimina muitos dos inconvenientes discutidos e, ao mesmo tempo, possibilita a manutenção de condições ambientais diferenciadas de acordo com a espécie ou grupo de espécies produzida em cada bateria (por exemplo, temperatura e/ou salinidade mais elevada). PONTOS FUNDAMENTAIS PARA O FUNCIONAMENTO DO SISTEMA Manutenção do bem estar dos peixes. Os peixes devem ser alimentados com rações de alta qualidade, mantidos sob condições adequadas de qualidade de água e manejados corretamente para que tenham boa saúde e expressem bem o seu potencial produtivo. O aporte de resíduos sólidos. Os sólidos gerados nos tanques de cultivo (fezes e sobras de ração) são a principal fonte de resíduos orgânicos do sistema. Estes representam cerca de 20 a 30% da ração aplicada. Ou seja, cada 100 kg de ração gera entre 20 e 30kg de sólidos. O volume de sólidos gerados pode ser maior ou menor do que isso, dependendo da qualidade da ração, do manejo alimentar adotado e da qualidade da água. Os sólidos podem ser reunidos em três grupos (Figura 4): 1) Os sólidos decantáveis são os de partículas maiores que 100 micra e representam cerca de 50% do total de sólidos. Estes sólidos são facilmente concentrados no dreno central no fundo de tanques de formato circular e podem ser removidos do sistema utilizando cones ou tanques de decantação. 2) Os sólidos em suspensão, em termos práticos, partículas entre 100 e 40 micra, compõem cerca de 25% dos sólidos totais e saem dos tanques suspensos na coluna d’água. Estes sólidos somente podem ser removidos do sistema com o auxílio de filtros mecânicos (filtros de tela, de areia ou ainda com meio filtrante de esferas de plástico). 3) Os sólidos finos ou dissolvidos, em termos práticos agrupam partículas menores que 40 micra, grande parte abaixo de 20 micra, e diversas substâncias dissolvidas na água (aminoácidos, proteínas, carboidratos, entre outras). Parte destes sólidos somente podem ser retiradas do sistema com o auxílio de um equipamento denominado fracionador de espuma (Foto 7) . O processo de nitrificação. Removido máximo possível dos sólidos, a água deve ser direcionada para os filtros biológicos ou biofiltros (Fotos 5 e 6). O biofiltro tem um substrato ao qual se fixam bactérias nitrificadoras do gênero Nitrosomonas (que realizam a oxidação da amônia a nitrito) e do gênero Nitrobacter (que oxida o nitrito a nitrato). Estas reações de oxidação compreendem o processo de nitrificação, que ocorre durante o percurso da água através do biofiltro (ver equação a seguir). Durante a nitrificação são consumidos cerca de 4,6g de oxigênio para cada grama de amônia oxidada a nitrato. Além do consumo de oxigênio, ocorre a produção de gás carbônico e geração de acidez (íons H+). O gás carbônico em excesso e a liberação de íons H+ promovem uma gradual redução no pH e na alcalinidade total da água. Assim, além da recomposição do oxigênio e eliminação do excesso de gás carbônico através da aeração da água após a passagem pelo biofiltro, de tempos em tempos é necessário realizar aplicações controladas de calcário ou cal hidratada para recompor o pH e a alcalinidade da água do sistema. A eficiência da nitrificação depende de inúmeros fatores inerentes ao design e à construção do filtro biológico, bem como da manutenção de condições ambientais favoráveis ao desenvolvimento e atividade das bactérias nitrificadoras. Estas condições devem ser continuamente monitoradas e, se necessário, corrigidas. O biofiltro deve ser adequadamente dimensionado para suportar a taxa de alimentação planejada para o sistema, de modo que a nitrificação ocorra a taxas mais rápidas ou no mínimo iguais a taxa de produção de amônia no sistema. Isso previne o acúmulo da amônia na água e seus conseqüentes prejuízos ao desempenho e a saúde dos peixes. Os biofiltros avaliados em sistemas de recirculação com peixes removem cerca de 0,2 a 0,6g de amônia/m2 de área de contato do substrato no interior do biofiltro. Cada tipo de substrato possui uma superfície específica, que nada mais é do que a superfície de contato disponível para a fixação das bactérias (expressa em m2) para cada metro cúbico de volume do substrato. Por exemplo, um metro cúbico de areia fina possui uma superfície de contato equivalente a 5.000m2, ou seja, a superfície específica da areia fina é de 5.000m2/m3. Para a areia grossa esse valor é de 2.300m2/m3. Esferas plásticas de 3mm possuem superfície específica próxima de 1.700m2/m3. O leitor pode perceber que quanto menor for a partícula, maior é a superfície específica do substrato. Não fosse a grande facilidade de entupimento, areia fina e grossa seriam excelentes substratos para os biofiltros. Alguns tipos de biofiltros mais sofisticados (filtros com substratos fluidizados) mantêm as partículas de areia em suspensão, evitando o entupimento. Sistemas de recirculação implantados em pisciculturas já existentes, ou mesmo em fazendas onde existem açudes, podem utilizar estes reservatórios (açudes e tanques escavados) como um grande filtro biológico. Nestes, uma ampla comunidade de microorganismos se encarregará da decomposição dos resíduos sólidos, enquanto que as bactérias nitrificadoras, as algas (fitoplâncton) e plantas aquáticas, se encarregarão de remover a amônia e o excesso de nutrientes da água que será retornada aos tanques de cultivo. Esta estratégia é muito utilizada em pisciculturas de Israel. Restauração do oxigênio e eliminação do gás carbônico. Após a passagem pelo biofiltro, a água deve ser aerada ou oxigenada de modo a recompor o oxigênio consumido e remover o gás carbônico gerado na respiração dos peixes, na decomposição de parte da matéria orgânica lançada no sistema (bactérias heterotróficas e outros decompositores) e no processo de nitrificação (bactérias autotróficas). Em média, cada quilo de ração fornecido resulta em consumo direto de 250g de O2 pelos peixes e consumo indireto de até 140g de O2 pelas bactérias do biofiltro. Ou seja, 1 quilo de ração gera um consumo próximo a 400g de oxigênio no sistema. A restauração dos níveis de oxigênio é feita com o uso de sopradores de ar e difusores, sistemas de Venturi instalados em pontos do sistema onde há pressurização do fluxo de água, com aeradores mecânicos (propulsores, aeradores de pá, bombas de água, entre outros tipos) e também com a aplicação de gás oxigênio com o uso de equipamentos que possibilitem uma eficiente difusão deste gás na água do sistema. Condução do fluxo de água. O fluxo de água através do sistema ocorre em parte por gravidade, em parte por bombeamento. A posição das bombas no sistema depende da distribuiçãovertical dos componentes do sistema e dos tipos de filtros e biofiltros utilizados (alguns já possuem bombas de água para seu funcionamento). No momento do planejamento, o design do sistema deve ser concebido de modo a minimizar os pontos de bombeamento para reduzir as despesas com energia e manutenção, bem como os riscos decorrentes de falhas nos componentes do sistema. Quanto mais o sistema é dependente de parafernálias, maior a chance de alguma delas quebrar e comprometer a segurança do sistema. Segurança. A operação do sistema demanda energia elétrica e a interrupção da mesma pode resultar em sérios problemas. Em cerca de 15 minutos a 1 hora a concentração de oxigênio na água pode cair para níveis letais. Desta forma, é preciso contar com um sistema de “backup” confiável. Geralmente são utilizados geradores, sistemas de alerta e até mesmo uma linha de distribuição e difusão de gás oxigênio diretamente em cada tanque. Estratégias para manter a qualidade da água Grande parte do sucesso na operação de um sistema de recirculação está na implementação de uma estratégia eficiente e econômica para o tratamento da água e na adoção de práticas adequadas de condução do cultivo. O uso de rações de alta qualidade. Esta é uma condição fundamental para o sucesso do empreendimento. Primeiro pelo fato do peixe depender completamente dos nutrientes fornecidos na ração, visto que a disponibilidade de alimento natural é mínima e insuficiente para corrigir eventuais deficiências minerais e vitamínicas de uma ração. Segundo, com o uso de rações de alta digestibilidade, o aporte de resíduos sólidos no sistema será menor, evitando sobrecargas nos componentes do sistema (filtros mecânicos, filtros biológicos e sistema de aeração). Terceiro: rações com adequado balanço energia/proteína e um bom equilíbrio em aminoácidos colaboram para reduzir a excreção de amônia pelos peixes, aliviando o trabalho das bactérias nitrificadoras no biofiltro. Remoção imediata dos sólidos do sistema. Quanto mais tempo os sólidos permanecerem dentro do sistema, maior será o consumo de oxigênio (geração de DBO – demanda biológica por oxigênio) e produção de amônia e de gás carbônico pelas bactérias e outros organismos que decompõem a matéria orgânica. Do ponto de vista econômico, o desnecessário acúmulo de amônia exige investimentos em biofiltros maiores (mais capital investido) e maior taxa de circulação de água no filtro biológico e no sistema (maior gasto com bombeamento). A nitrificação também gera acidez e consome oxigênio. Assim, a amônia gerada desnecessariamente dentro do sistema aumenta os custos com aeração e com o uso de corretivos da acidez /alcalinidade da água. Do mesmo modo, o atraso e a ineficiência na remoção dos sólidos resulta em desnecessário aumento no consumo de oxigênio em processos biológicos de decomposição da matéria orgânica. Isso demanda o emprego de uma maior potência de aeração, o que se traduz em maior investimento e maior custo operacional do sistema. Adicionalmente, o acúmulo de matéria orgânica no sistema prejudica a operação dos filtros, obriga o investidor a imobilizar mais capital com filtros de maior capacidade e aumenta a necessidade de retrolavagens e limpezas mais freqüentes. Isso implica em maior custo operacional e maior uso de água. E, finalmente, o acúmulo de matéria orgânica favorece a proliferação de organismos patogênicos, com reflexos adversos no bem estar e saúde, bem como no desempenho produtivo e sobrevivência dos animais, que pode resultar em consideráveis prejuízos ao investidor. Prover condições adequadas para a nitrificação. Diversos fatores ambientais prejudicam o trabalho das bactérias nitrificadoras. Dentre os principais merecem destaque: a) o baixo oxigênio no interior do biofiltro (ideal acima de 4mg/l); b) o baixo pH da água no biofiltro (ideal entre 7,0 e 8,0); c) acúmulo de matéria orgânica no biofiltro que favorece o desenvolvimento de bactérias heterotróficas e outros organismos que competem com as bactérias nitrificadoras pelo espaço de fixação nos substratos, por oxigênio e por nutrientes. O dimensionamento, design e construção de um biofiltro eficiente requer atenção para inúmeras informações, dentre muitas: a) carga máxima de ração que será aplicada no sistema e a qualidade desta ração (quantos quilos de resíduos sólidos deverão ser gerados diariamente); b) quão eficiente é o sistema de remoção de sólidos; c) qual a taxa de remoção de amônia esperada das diferentes opções de biofiltro e para um substrato idêntico ou semelhante ao que se planeja usar no biofiltro que será construído; d) qual a taxa de passagem da água através do biofiltro; e) qual a disponibilidade de água para eventuais diluições da água do sistema. Monitoramento e correção da qualidade da água. Monitoramento contínuo do oxigênio, amônia total e gás carbônico nos tanques de cultivo; do pH e da alcalinidade total (que tendem a abaixar ao longo do tempo); de outros parâmetros complementares (nitrito, nitrato, íons cloretos, sólidos em suspensão, entre outros). O operador do sistema deve dispor de equipamentos confiáveis para monitorar a qualidade da água. Além disso, deve conhecer os princípios, interações e processos físicos, químicos e biológicos que determinam a qualidade da água nos sistemas de recirculação. Também deve se aprimorar no conhecimento de estratégias utilizadas na correção da qualidade da água (os princípios que regem a aeração; o uso de cal e calcário para corrigir o pH e a alcalinidade, bem como para reduzir a concentração de gás carbônico na água; aplicação de sal (cloreto) para se prevenir contra níveis elevados de nitrito; (dentre outras). (O Quadro 1 mostra os indicadores de qualidade de água nos sistemas de recirculação) Monitoramento e manutenção preventiva. Devem ser monitorados o nível e fluxo de água nos tanques e filtros; o comportamento, resposta alimentar e crescimento dos peixes; o estado sanitário dos animais (presença de parasitos e sinais de doenças); os equipamentos que mantém o sistema em operação (bombas, filtros, registros, difusores, biofiltro, geradores, etc) Quadro 1 CONSIDERAÇÕES FINAIS A tecnologia para a produção de organismos aquáticos em sistemas fechados com tratamento e reuso de água já é uma realidade em diversos países e está disponível em literatura técnica e científica do setor. Em poucos anos é de se esperar que o aprimoramento no design, nos equipamentos, na tecnologia de tratamento da água e nas estratégias de manejo da criação possibilite que estes sistemas sejam implantados e operados com menor custo e maior eficiência, resultando na produção de pescado a preço compatível com o obtido em outros sistemas de criação. Enquanto isso, qualquer decisão de investir nestes sistemas deve ser tomada com cautela. Verifique as informações recebidas quanto aos preços de venda e demanda de mercado dos produtos alvo do projeto. Visite outros empreendimentos semelhantes para colher impressões sobre o que deu certo e o que deu errado. Submeta o plano de produção e o esboço do projeto à apreciação do maior número possível de profissionais. Não deixe de fazer um detalhado estudo da viabilidade econômica sob diferentes cenários. UM EXEMPLO DE COMO DIMENSIONAR UM SISTEMA DE RECIRCULAÇÃO Existem diversos caminhos para se dimensionar um sistema de recirculação. Para isso, muitas variáveis e coeficientes são considerados. No exemplo aqui apresentado vamos partir da premissa de que o sistema será composto por diversos tanques, todos eles compartilhando um único sistema de tratamento. Ou seja, a água de todos os tanques se mistura. O sistema deste exemplo deverá suportar uma taxa de alimentação contínua equivalente a 100kg de ração/dia. Esta taxa é o ponto básico e mais importante neste dimensionamento. • Em média, 1kg de raçãogera um consumo de 400g de oxigênio, uma carga de 300g de sólidos totais e um aporte de 30g de amônia no sistema. • Portanto, os 100 kg de ração/dia geram: 3kg de amônia, 30 kg de sólidos totais e um consumo de 40kg de O2/dia (peixes e microorganismos). O oxigênio é reposto através da aeração. Os sólidos são removidos nos decantadores e filtros mecânicos. A amônia será oxidada a nitrato no biofiltro. • Dos 30 kg de sólidos totais/dia, 15kg (decantáveis) e 7 kg em suspensão, ou seja, 22 kg de sólidos, devem ser removidos pelo filtro mecânico. No momento de solicitar o dimensionamento e orçamento de um filtro mecânico o montante de sólidos que deverá ser retirado é uma informação importante. Se os tanques forem providos de drenos coletores de sólidos e cones de sedimentação, o filtro mecânico trabalhará quase que exclusivamente na remoção de sólidos em suspensão. Com isso o custo do tratamento de água será menor (economia no investimento e na operação do filtro). Após a concentração e remoção dos sólidos do sistema, estes podem ser transformados em fertilizantes através do processo de compostagem. Também podem ser usados para a produção de gás. • O biofiltro remove 0,3g de amônia/m2/dia. Assim, a área mínima de substrato no biofiltro deve ser 3.000g / 0,3g = 10.000m2. Um substrato de esferas plásticas de 3mm tem área específica de 1.690m2/m3. Se usado no biofiltro, o volume de esferas plásticas deverá ser de 5,9m3 (10.000m2/1.690m2/m3). No caso do uso de pedriscos, que têm superfície específica de 420m2/m3, o volume de substrato no biofiltro deverá ser cerca de 24m3. • Um sistema de aeração por ar difuso (sopradores e difusores), por exemplo, pode incorporar cerca de 0,3kg 02/HP/hora. Portanto, em funcionamento contínuo, cada HP de potência do sistema incorpora 7,2 kg de oxigênio /dia (0,3kg/HP/h x 24h). Para repor os 40kg de oxigênio consumidos é necessário um sistema de aeração de 5,5 HP. • Se os peixes estão sendo alimentados ao redor de 3% da biomassa/ dia, a biomassa instantânea (carga de peixes a qualquer momento no sistema) pode ser estimada em 3.330kg (100kg de ração x 100 / 3). Se o plano é manter no sistema uma densidade média ao redor de 20kg/m3, o volume somado dos tanques de cultivo deverá ser próximo a 170m3 (3.330kg / 20kg/m3). • Considerando na estabilização do sistema a manutenção de uma taxa média de alimentação ao redor de 100kg de ração/dia e uma expectativa de conversão alimentar de 1,5:1, o sistema deverá produzir cerca de (100kg x 360 dias) / 1,5 = 24.000kg de peixe/ano (24 toneladas/ano). • Se a carga média de peixe é mantida ao redor de 20kg/m3 e o consumo médio de oxigênio dos peixes é próximo de 0,2g/kg/hora, cerca de 4g de O2/m3/h são consumidos. Se a água de retorno aos tanques chega com 6mg O2/l (6g/m3) e deve sair com um mínimo de 3mg O2/l (3g/m3), podem ser consumidos 3g de O2/m3 de água que chega ao tanque. Assim para manter um nível estável de oxigênio somente com a água de entrada nos tanques, a taxa de recirculação de água no sistema deverá ser de 1,5 troca por hora. No caso do exemplo aqui apresentado, o sistema possui cerca de 170m3 e a vazão mínima de retorno de água pelo sistema de bombeamento deverá ser próxima a 250m3/hora. Esta vazão somente pode ser reduzida se a aeração for aplicada individualmente em cada tanque. • Outro parâmetro importante que deve ser conhecido é o tempo máximo para acionamento de um sistema de "backup", caso falte energia. Por exemplo, tilápias de 100g consomem cerca de 0,2g de O2/kg/h. Se um tanque está estocado a 10kg/m3 e o fornecimento de água e aeração é interrompido, em uma hora serão consumidos 2g de oxigênio/m3. Se o oxigênio inicial no tanque estava em 6mg/l (6g/m3) e poderia chegar até um nível crítico de 2mg/l (2g/m3), podem ser consumidos até 4g/m3. Assim, o tempo máximo para o acionamento do “backup” será de 2 horas. Em sistemas de recirculação o tempo crítico para acionamento do “backup” pode variar de 15 minutos a uma ou duas horas, dependendo da carga de peixe nos tanques. EM ANEXO : TEXTO SOBRE AQUAPONIA SISTEMA DE PRODUÇÃO EM BIOFLOCOS CONCEITOS A estimativa de aumento da população em um cenário de 5 décadas obriga a produção aquícola a um aumento de pelo menos 5 vezes, apenas para manter o atual consumo per capta / ano. Portanto, este aumento da produção deve ser planejada tendo como meta o mínimo impacto ambiental e uso otimizado dos recursos naturais. Neste contexto, de produção aquícola em crescimento, pesca estagnada e preocupações ambientais como não poluição de corpos de água e utilização parcimoniosa da mesma surge uma nova tecnologia de produção aquícola, o biofloco. Bioflocos são partículas orgânicas em suspensão na água ou aderidas às paredes dos tanques de produção. Estas partículas englobam material orgânico particulado, sobre o qual se desenvolvem microalgas, organismos microscópicos diversos (protozoários, rotíferos, fungos, oligoquetos), dentre outros microorganismos, em especial uma grande diversidade de bactérias heterotróficas. A criação de peixes em sistemas com bioflocos é uma derivação dos sistemas com recirculação de água, na qual não se utiliza filtros mecânicos, nem filtros biológicos convencionais. Os resíduos orgânicos gerados na produção (as fezes, o muco dos peixes e as sobras de ração) são desintegrados e mantidos em suspensão dentro dos próprios tanques, servindo como substrato ao desenvolvimento das bactérias heterotróficas. Estas bactérias se encarregam da depuração da qualidade da água, utilizando compostos nitrogenados potencialmente tóxicos aos peixes (como a amônia, o nitrito e o nitrato) para a síntese de proteína e biomassa microbiana, que enriquecem os bioflocos. Para que isso ocorra de forma eficiente, é necessário manter adequados níveis de oxigênio, pH e alcalinidade nos tanques de criação. Outro ponto importante é assegurar uma relação C/N próxima a 20:1 nos resíduos orgânicos presentes na água, o que é feito através da adição de uma fonte adicional de carbono e/ou, da alimentação dos peixes com ração contendo níveis mais baixos de proteína. A relação C/N dos resíduos depende muito dos níveis de proteína da ração utilizada. Quanto mais proteína, maior o teor de nitrogênio na ração, resultando em resíduos com baixa relação C/N. Uma ração com 16% de proteína possui relação C:N próxima de 20:1, ideal para a formação de bioflocos. No entanto, as rações usadas nas criações de peixes geralmente contêm níveis de proteína acima de 28%, ou seja, uma relação C/N menor do que 11:1. Assim, o carbono acaba sendo um elemento limitante para o desenvolvimento da biomassa bacteriana e formação dos bioflocos. Por isso o criador deve realizar aplicações periódicas de uma fonte rica em carbono (açúcar, melaço, farinhas de trigo e de mandioca, quirera de arroz, fubá, resíduos de padaria ou pastifício, entre outras possibilidades). Estas aplicações geralmente são definidas com base na concentração de nitrogênio na água dos tanques. A criação de peixes em sistemas de biofloco é uma derivação dos sistemas de recirculação de água somada à tecnologia de tratamento aeróbico de esgotos, no qual não se utiliza filtros mecânicos, nem filtros biológicos convencionais. Os resíduos orgânicos gerados na produção (as fezes, o muco dos peixes e as sobras de ração) são desintegrados e mantidos em suspensão dentro dos próprios tanques, servindo como substrato ao desenvolvimento das bactérias heterotróficas. Estas bactérias se encarregam da depuração da qualidade da água, utilizando compostos nitrogenados potencialmente tóxicos aos peixes (como amônia, o nitrito, e o nitrato) para síntese de proteína e biomassa microbiana, que enriquece os bioflocos. Para que isso ocorra de forma eficiente, é necessário manter adequados níveis de oxigênio, pH ealcalinidade nos tanques de criação. Outro ponto importante é assegurar uma relação C/N próxima a 20:1 nos resíduos orgânicos presentes na água, o que é feito através da adição de uma fonte adicional de carbono e/ou, da alimentação dos peixes com ração contendo níveis mais baixos de proteína. Os primeiros trabalhos sobre a cultura de tilápias em tanques de suspensão ativa (bioflocos), ou meio heterotrófico, indicaram que os peixes desenvolveram-se bem com uma dieta contendo baixa proteína e complementada com estas partículas em suspensão, levando à redução nos custos de alimentação e a um aumento na eficiência ecológica e econômica do uso da água. O meio de cultivo heterotrófico ainda é pouco difundido, mas vem sendo utilizado com sucesso em fazendas de camarão cinza. Neste sistema é imprescindível a utilização de técnicas e domínio da comunidade bacteriana heterotrófica através do balanceamento e manutenção de altas relações Carbono:Nitrogênio. O aporte de carbono nos meios heterotróficos pode ocorrer de diversas formas, com destaque para o melaço, sub-produto da fabricação do açúcar de cana, empregado como promotor de crescimento bacteriano em viveiros de cultivo no Brasil e no Mundo. No cultivo heterotrófico trabalha-se com trocas mínimas de água, tendendo a regimes de troca zero. Com esse procedimento reduz-se a entrada de patógenos e descarga de efluentes ricos em nutrientes, apesar de se adotar densidades de estocagem mais altas que os sistemas tradicionais. Alguns pesquisadores afirmam que cultivos baseados em comunidades bacterianas heterotróficas promovem uma maior estabilidade hidrobiológica. Os sistemas com troca zero, com altas densidades de estocagem, foram inicialmente desenvolvidos como alternativa para resolver os problemas de qualidade de água, onde a manutenção dos parâmetros ideais baseia-se no desenvolvimento e controle das bactérias heterotróficas do próprio meio. Nesses sistemas o acúmulo de nitrogênio tóxico é prevenido através da retirada da amônia pela comunidade bacteriana. Quanto mais matéria orgânica disponível, mais ativas serão as bactérias decompositoras. No entanto, o excesso de sólido suspenso total pode ser um problema, obrigando uma retirada deste excesso. Organismos heterotróficos são aqueles que não possuem a capacidade de sintetizar seu próprio alimento, ou seja, necessitam da presença de matéria orgânica para sua nutrição. Os componentes orgânicos são formados por organismos mortos, fezes dos animais cultivados e alimentos não consumidos. Os microrganismos presentes no ambiente colonizam os substratos e assimilam os compostos nitrogenados, originados durante o processo de decomposição da matéria orgânica, formando flocos. Como já foi dito, o biofloco tem a capacidade de desintoxicar a amônia e o nitrito, além de fornecer alimentação suplementar para os organismos de cultivo. Embora os bioflocos sejam insuficientes para sustentar o crescimento sem a adição de ração, sua presença aumenta significativamente as taxas de crescimento, ganho de peso e reduz o fator de conversão alimentar (FCA) em comparação com a água oligotrófica. Normalmente apenas 25 a 40% de proteína dietética fornecida é retida nos peixes criados em sistemas intensivos, sendo o restante perdido para o sistema como amônia e N orgânico nas fezes e resíduos de alimentos. Por outro lado, a decomposição microbiana de matéria orgânica leva à produção de novas bactérias, no valor de 40-60% da matéria orgânica metabolizada (Avnimelech, 1999), tornando esta matéria orgânica uma proteína de alto valor biológico. Em uma relação ideal de C/N, o nitrogênio inorgânico é imobilizado na célula bacteriana, enquanto substratos orgânicos são metabolizados. A conversão de amônia em proteína microbiana necessita de menos oxigênio dissolvido em comparação com necessidade de oxigênio para nitrificação (Avnimelech, 2006), sugerindo a preferência de comunidade heterotrófica, em vez de bactérias nitrificantes no sistema de biofloco. Além disso, a taxa de crescimento e rendimento da biomassa microbiana por unidade de substrato é 10 vezes maior para os heterótrofos do que bactérias nitrificantes (Hargreaves, 2006). Esta competição também existe entre bactérias heterotróficas e autotróficas, entretanto, a disponibilidade de resíduos orgânicos fornece substrato favorecendo uma dominância da comunidade heterotrófica. O substrato do crescimento da comunidade heterotrófica é a produção de proteína microbiana. A proteína (biomassa bacteriana) resultante da conversão de detritos orgânicos é consumida pelas tilápias durante o cultivo. Além das proteínas os flocos contêm um número importante de macro nutrientes (cálcio, fosforo, potássio e magnésio) e micronutrientes (cobre, ferro, manganês e zinco), assim como aminoácidos e ácidos graxos essenciais. Esse consumo contribui duplamente para a dinâmica do cultivo, pois além de constituir uma fonte para a nutrição das tilapias é um eficiente instrumento de reciclagem dos nutrientes através da biomassa de animais cultivados. FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE BIOFLOCOS Muito importante para este sistema é o controle dos parâmetros de qualidade de água. Principalmente os parâmetros relacionados aos componentes da amônia total do ambiente (Amônia, nitrito e nitrato). Toda a eficiência deste sistema de cultivo encontra-se na avaliação destes parâmetros de qualidade de água, sendo este protocolo o “calcanhar de Aquiles” deste sistema. O oxigênio dissolvido disponível é outro fator muito importante, uma vez que, neste sistema, não só os peixes mas também as bactérias são totalmente dependentes de oxigênio dissolvido disponível para suas funções vitais e sua produtividade. Estima-se que as bactérias heterotróficas necessitem de 2 a 3mg/l de O2 dissolvido para converter 70 a 80% da matéria orgânica disponível no meio, ou seja, de amônia até nitrato. Somado a este consumo, temos o consumo dos próprios peixes, que apresentam ótimo desempenho zootécnico com O2 dissolvido, no mínimo, em torno de 3 mg/l. Sendo assim, o sistema de bioflocos apresenta segurança produtiva com oxigênio dissolvido acima de 5 a 6 mg/l. O pH tende a se acidificar durante o processo em virtude da redução das bases de carbonatos da água (aumento da produção bacteriana). Além das reações químicas prejudiciais ao sistema causadas pelo pH baixo, as condições orgânicas da tilápia também não são compatíveis com pH abaixo de 6, sendo obrigatório a correção constante desta alcalinidade e pH do sistema. O pH deve ser mantido entre 6 e 8 e a alcalinidade nunca deve ficar abaixo de 50 mg/l. Sendo totalmente aeróbico, este sistema não aceita que regiões ou partes dos tanques de cultivo apresentem anaerobiose ou níveis de oxigênio dissolvido abaixo de 4,5mg/l. Nestas situações existe produção de derivados de enxofre que são altamente tóxicos e letais para os peixes. Por isso, acompanhamento do parâmetro sulfeto é outra obrigação. Este parâmetro deve ser sempre o mais próximo possível de 0 mg/l. Não menos importante, a temperatura representa um importante fator a ser controlado. Como em qualquer sistema biológico, o calor é indicativo de produtividade. No caso do sistema de bioflocos aplicados à tilapicultura, o ideal é ficar entre o intervalo térmico de 25 e 28 graus célsius. Para tal temperatura, a construção de estufas em cima dos tanques representa a forma mais econômica de alcançar tal intervalo. Ativação do sistema Uma vez que todo o sistema de aeração esteja instalado, isso significa uma potência de 1,5 a 2 HP pra cada 100m3 de água, os peixes podem ser estocados e iniciar a ativação do sistema de bioflocos. A ativação do sistema compreende o fornecimento de carbono disponível, objetivando a relação 20:1 C/N na água. Isso fomenta a formação das comunidades bacterianasheterotróficas. A fonte de carbono mais utilizada é o melaço em pó e em menor proporção o farelo de trigo. Durante os primeiros 3 a 5 dias de ativação, o cálculo de melaço é baseado na quantidade de ração fornecida ao lote de tilapia estocado. Exemplo - utilizando uma eficiência de retenção alimentar de 40% , ou seja, 60% do alimento fornecido não é aproveitado pelo animal e vai para o meio aquático. - em 1000g de ração de 36% de proteína bruta, aproximadamente 50% é constituída de carbono e 5,8% e nitrogênio. (o nitrogênio corresponde a 16% da proteína dietética = 0,16 X 0,36 = 0,058 = 5,8%) - desta forma (com 60% de perda), vão para o meio aquático: 1000g x 50% (porcentagem de carbono na ração) x 60% = 300g de C ; e vão para o meio: 1000g x 5,8% (porcentagem de nitrogênio na ração) x 60% = 34,8g de N - 300g de C / 34,8g de N = 8,6/1 da relação C/N, faltando desta forma 11,4 partes de carbono para completar a relação 20/1. - a quantidade de carbono pode ser achada de duas forma agora, ou fazendo uma regra de três para encontrar a correspondência em gramas de 11,4 partes de carbono ou multiplicando 34,8g por 20 (= 696g) e subtraindo os 300g que já foram fornecidos de carbono. Sendo assim, faltam completar 396g de carbono para a relação 20/1. - uma vez que a composição de melaço contem 40% de carbono, teremos um total de 990g de melaço (melaço em pó é a melhor fonte de carbono para este sistema) fornecidos ao meio. O tempo desta ativação vai depender da temperatura média da água: mais próximo de 25oC, estender para 5 dias; mais próximo de 28oC, manter os 3 dias. Durante a ativação, recomenda-se a adição de farelo de trigo na dosagem de 5% do total de melaço. Utilizando exemplo acima seriam aprox.. 50g de farelo de trigo além dos 990g de melaço por dia. O sistema de bioflocos, assim como a manutenção da sanidade das tilapias, são mais eficientes em ambiente salobro. Recomenda-se 4ppt de sal neste sistema. No entanto, a própria ração fornecida incorpora um teror de salinidade na água que se acumula com o tempo. Desta forma, iniciamos o sistema com 2 ppt e devemos manter entre 4 e 6ppt. Quando chegar a 8 ppt é recomendado uma renovação de água para retornar a 4 ppt. Estabilização do sistema Após o período de ativação, a correção de carbono é feita baseada nos parâmetros de qualidade de água, mais precisamente na concentração de amônia total do sistema. Este período corresponde à estabilização do sistema e pode durar por mais 40 a 50 dias. O sistema de bioflocos se estabiliza logo após a descida da concentração de nitrito no meio, que é posterior à descida da concentração de amônia no meio (ver gráfico abaixo) Ou neste abaixo que é uma anotação de um projeto real: Para que este gráfico represente perfeitamente a evolução da estabilização do sistema, é imprescindível o controle ambiental e as corretas dosagens de carbono no meio. Como já dito acima, após os 3 a 5 dias de ativação do sistema, iniciamos a correção de carbono baseado na concentração de amônia no meio. A concentração de amônia (em mg/l) deve ser medida todos os dias de manhã e fazer a correção com melaço utilizando a seguinte conta: Exemplo - utilizando tanque de 100m3 ; - a amônia ambiental apresentou resultado de 1,5mg/l; - pegar o valor de amônia e multiplicar por 6 = 1,5 x 6 = 9 mg/l = 9 g/m3; - como o taque possui 100m3, a quantidade de carbono será de 9 x 100 = 900g de C, que convertendo pra melaço = 2250g (lembrando que 40% do melaço = Carbono) - essa correção deve ser feita diariamente até a curva de amônia descer e chegar a zero (gráficos acima). Depois disto, esta correção deve ser feita com o intervalo de 2 ou 3 dias (de acordo com o perfil do sistema). - todas as vezes que esta avaliação for feita e a amônia medida for entre 0,5mg/l e 1 mg/l, adotar 1mg/l como base de cálculo e proceder com a aplicação do melaço. Durante a crescente de nitrito, ocorre redução da ingestão alimentar e mortalidade do lote. Essa mortalidade pode chegar a 50% do lote estocado. “Muito importante: a estabilização do sistema de bioflocos deve ser considerada como investimento devido à esta mortalidade. Recomenda- se também fazer a estabilização em um terço das estruturas. Após a maturação do sistema deve-se fazer a inoculação do sistema maduro nos outros dois terços.” Maturação do sistema Após o decréscimo da curva de concentração de nitrito (conforme gráfico acima) o sistema estará maturado. O nitrato apresentará curva ascendente constante, mas este parâmetro não apresenta um problema para a saúde dos animais e do sistema. Apenas quando este parâmetro ultrapassa a concentração de 100 a 150mg/l é que se recomenda uma renovação da água do sistema. Manutenção do sistema A manutenção do sistema corresponde às aplicações de melaço a cada 3 dias (se não houver nenhuma subida de nitrito) ou 2 dias (com alguma tendência do nitrito subir). Faz parte também desta manutenção a aplicação de cal hidratada, sempre que o pH estiver próximo de 6. A dose diária de cal hidratada não deve passar de 50mg de cal por litro por dia. Recomenda-se dividir a aplicação da cal em duas doses diárias. A dose da parte da tarde deve ser aplicada após a conferência do pH, uma vez que o mesmo costuma apresentar níveis mais altos à tarde quando comparado com a manhã. Como pode ser visto no gráfico abaixo, existe uma tendência real de redução de pH e alcalinidade. A Cal, aplicada da forma acima descrita, tem o efeito de corrigir este dois parâmetros. O oxigênio dissolvido deve estar sempre acima de 5,5 mg/l. Tomar cuidado ao aplicar o melaço, pois o mesmo causa uma grande depleção da concentração de oxigênio dissolvido. Para evitar tal problema, recomenda-se dividir a dose diária de melaço em duas ou três aplicações. Planilhas de acompanhamento Oxigênio dissolvido: durante todo o processo de ativação e maturação, o oxigênio deve ser acompanhado de manha e de tarde; durante a manutenção do sistema recomenda-se o acompanhamento também com duas vezes ao dia, sendo mais importante a verificação da manhã. pH: durante todo o processo de ativação e maturação, o oxigênio deve ser acompanhado de manha e de tarde; durante a manutenção do sistema recomenda-se o acompanhamento também com duas vezes ao dia, sendo mais importante a verificação da manhã. Temperatura: manter sempre duas medições, sendo uma de manha e a segunda por volta das 16 horas da tarde. Alcalinidade total: uma vez a cada 3 dias. Sulfetos: uma vez por semana. (em pontos de, aparente, menor oxigenação) Cone de Imhoff: este equipamento mede a densidade do biofloco. É importante para evitar o excesso de flocos na água (pois pode ser prejudicial ao sistema respiratório das tilapias). A faixa crítica encontra-se entre 200 a 400 ml de floco em 1 litro de água. O cone apresenta marcação de mililitros na sua coluna (máximo de 1000 ml). Para avaliar a densidade dos flocos com este equipamento deve-se: - Coletar a água próximo às borbulhas de ár feitas pela a aeração; - esperar 15 minutos para os flocos decantarem. - e fazer a leitura direto na escala do Cone de Imhoff - entre 2 a 100 ml/l (1ml = 10 a 30 mg) Ver foto abaixo. Salinidade: aferição semanal. (salinômetro) Orthofosfato: aferição semanal. Obs: esses dois últimos são importantes para o equilíbrio do sistema (bom funcionamento do mesmo). Série nitrogenada Amônia total: na ativação do sistema – uma verificação no dia zero, uma no dia 3 e outra no dia 5 (se for até 5 dias de ativação); na estabilização do sistema – verificação diária até que a amônia fique abaixo de 0,5mg/l; na maturação do sistema – verificação a cada 2 dias ou a cada 3 dias (dependendo do comportamento do sistema); na manutençãodo sistema – verificação a cada 3 dias. Nitrito: na ativação do sistema – uma verificação no dia zero, uma no ultimo dia da ativação (dia 3 ou dia 5); na estabilização do sistema – verificação a cada 2 dias até iniciar subida da concentração de nitrito; na maturação do sistema – verificação diária quando ultrapassar 2mg/l até a concentração zerar; na manutenção do sistema – verificação a cada 2 ou 3 dias (dependendo do comportamento do sistema). Nitrato: uma vez por semana a partir do dia zero. Para este acompanhamento de qualidade de água diário, faz necessário planilhas de anotação e kits de acompanhamento de qualidade de água. ANEXO AQUAPONIA: A INTEGRAÇÃO ENTRE PISCICULTURA E A HIDROPONIA1 1. INTRODUÇÃO O sucesso da aquicultura depende basicamente da qualidade da água de abastecimento, da qualidade e da quantidade dos alimentos fornecidos, do tempo de residência do efluente dentro dos sistemas de criação, das espécies criadas, da densidade de estocagem e da biomassa dos organismos. A conservação e a sustentabilidade ambiental podem ser alcançadas, através de práticas adequadas da aquicultura e por regulamentações e políticas eficientes. Uma das principais práticas seria o aproveitamento de efluentes em outras finalidades, tais como irrigação de plantações, hidroponia e a aquaponia. A crescente população mundial associada ao aumento da demanda por água impõe enorme pressão sobre os setores envolvidos na produção de alimentos. A sustentabilidade deixa de ser uma bandeira política e moral e passa a ser uma necessidade. Consequentemente, a produção de alimentos com perda mínima de água e nutrientes é também uma necessidade, sendo a aquaponia uma das possibilidades para que isso ocorra. Apesar de a literatura acadêmica brasileira ser escassa sobre a aquaponia, há literatura abundante no exterior sobre o assunto, com destaque para países como Austrália, Estados Unidos, Israel e México. Observa-se que os países citados têm sérias dificuldades com a oferta de água, o que os obriga a buscar alternativas viáveis para a produção de alimentos com o máximo aproveitamento de água. A aquaponia tem sido predominantemente difundida por todo o mundo através de produtores em escala domiciliar, sendo por muitos referidos como “Backyard Aquaponics”, termo em inglês para “Aquaponia de Quintal”. A aquaponia é uma modalidade de cultivo de alimentos que envolve a integração entre a aquicultura e a hidroponia em sistemas de recirculação de água e nutrientes. Além disso, a aquaponia apresenta-se como alternativa real para a produção de alimentos de maneira menos impactante ao meio ambiente devido a suas características de sustentabilidade. Assim, dentro deste contexto sustentável, pequenos produtores podem produzir peixes e hortaliças utilizando-se de tambores e caixas de água, por exemplo (Figura 1) A prática de produção de alimentos, em especial hortaliças, na própria residência, doravante referida como agricultura urbana, é muito comum por todo o mundo, e tem sido bastante incentivada por contribuir com a sustentabilidade ao diminuir a pressão de demanda sobre o setor produtivo de alguns produtos. Todavia, há severas restrições referentes à agricultura urbana, principalmente no risco de contaminação dos solos urbanos e da própria água a ser utilizada na irrigação se esta não for tratada. Este risco não está somente presente em propriedades domiciliares, mas também em propriedades rurais no entorno dos centros urbanos. Evidencia-se, portanto um conflito entre a demanda por produtos locais, frescos, altamente perecíveis, com vida de prateleira limita, como no caso de hortaliças folhosas, e a capacidade sustentável real de produção local. Neste sentido, a aquaponia apresenta-se como alternativa viável para a composição de uma possível solução para este conflito, uma vez que não há o contato da água com o solo, possivelmente contaminado, e há a possibilidade da utilização de água tratada pelas centrais de abastecimento de água locais (opção mais comum) ou pelo tratamento da água de abastecimento por ozonização ou radiação ultravioleta minimizando os riscos de contaminação. O volume de água necessário para abastecer um sistema de aquaponia é baixo, se comparado aos sistemas tradicionais de olericultura e aquicultura que necessitam de irrigação e renovação constante de água. Uma vez abastecido e em funcionamento, um sistema de aquaponia pode ficar por muitos meses sem a necessidade de troca de água, sendo necessária apenas a reposição da água evaporada e evapotranspirada. A sanidade dos cultivos e a mitigação dos impactos ambientais destacam-se dentre os novos desafios, senão como os maiores desafios para a florescente aquicultura brasileira. Patógenos utilizam a própria água de cultivo para difundir-se entre áreas e zonas de produção. Diversos resíduos orgânicos e inorgânicos de aquicultura são liberados no meio ambiente muitas vezes sem tratamento algum. Produções localizadas nas partes inferiores dos cursos de água muitas vezes estão expostas aos patógenos e aos contaminantes presentes na água, advindos de produções localizadas nas partes superiores daquele corpo de água, e esta mesma lógica de risco e impacto pode ser aplicada aos reservatórios, aos lagos, aos estuários e às baías, uma vez que compartilham do mesmo corpo de água. O crescente impacto ambiental e o crescente risco de contaminação dos corpos de água utilizados para a produção aquícola são algumas das consequências do aumento da produção e da quantidade de unidades produtivas no modelo de produção adotado no Brasil. Os riscos podem ser locais e imperceptíveis à população e até mesmo aos técnicos e produtores envolvidos, ou podem ter efeitos devastadores como os casos ocorridos com o salmão chileno quando do surto de anemia infecciosa do salmão, com o camarão de Santa Catarina quando do surto de mancha branca ou das perdas causadas pela Necrose Hipodérmica Hematopoiética Infecciosa no camarão do Nordeste. A aquicultura em recirculação, incluindo a aquaponia, apresenta-se como parte da solução para os desafios supracitados na produção comercial aquícola. Evidências desta possibilidade estão nos altos investimentos realizados por aquicultores em sistemas de recirculação no Brasil e o crescente interesse em sistemas de recirculação de água para a produção de alevinos. Outra possibilidade de aproveitamento vantajosa do sistema produtivo de alimentos em aquaponia é a substituição de sistemas de produção de hortaliças em hidroponia clássica por aquaponia. Tal processo vem ocorrendo com sucesso no interior de São Paulo, em cidades com tradição hidropônica como São Roque. Nestas cidades algumas propriedades que trabalhavam com hidroponia clássica, em que nutrientes são dissolvidos em água e posteriormente ofertados às hortaliças, estão substituindo, com sucesso, suas hidroponias por aquaponias. O rendimento vegetal comparado entre cultivos em aquaponia, hidroponia e em solo, tem demonstrado equivalência em rendimento de variedades plantadas em hidroponia e aquaponia, ambas com rendimento superior ao cultivo em solo em diversos parâmetros. A aquaponia oferece uma série de benefícios por ser uma modalidade de cultivo integrado, onde uma segunda cultura aproveita os subprodutos de uma primeira cultura em seu benefício e em benefício do meio. A aquaponia apresenta-se como um sistema de criação de peixes “Super Intensivo com Recirculação de Água” (SIRA), cujas principais vantagens são o controle da qualidade da água, a minimização dos resíduos orgânicos resultantes da aquicultura, redução na proliferação de algas e fungos que podem conferir sabor desagradável ao pescado, manutenção anual das condições ambientais propícias para a criação, possibilidade
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