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5.9 Vantagens da Aquaponics

2 years ago

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Uma vez que existem duas tecnologias distintas, existentes e análogas que produzem peixes e plantas a altas taxas (cultura de peixe RAS e produção de plantas de cultura hidropônico/substrato), uma razão para a sua integração parece pertinente. A RAS produz peixes a taxas produtivas em termos de ganho de biomassa individual, para o peso da ração adicionado, que rivaliza, se não melhores, outros métodos de aquicultura (Lennard 2017). Além disso, as altas densidades de peixes que o RAS permite levar a maiores ganhos coletivos de biomassa (Rakocy et al. 2006; Lennard 2017). Hidroponia e cultura de substratos possuem, dentro de um contexto ambiental controlado, taxas de produção avançadas de plantas que melhoram a maioria dos outros métodos de agricultura e horticultura (Resh 2013). Portanto, inicialmente, há um requisito para a aquapônica produzir peixes e plantas a taxas iguais a essas duas tecnologias produtivas separadas; caso contrário, qualquer perda de esforço produtivo contará contra qualquer argumento de integração. Se a taxa produtiva dos peixes e das plantas num sistema aquapônico puder iguar, ou melhor, as indústrias RAS e hidropônicas, então pode ser feito outro caso para outras vantagens que possam ocorrer devido ao processo de integração.

A hidroponia padrão ou a cultura de substrato tem sido diretamente comparada com a aquapônica em termos das taxas de crescimento das plantas das duas tecnologias. Lennard (2005) comparou a produção de alface do sistema aquapônico com um controle hidropônico em vários experimentos de laboratório replicados. Ele demonstrou que a produção de alface aquapônica foi estatisticamente menor em aquapônica (4,10 kg/msup2/sup) quando comparada aos hidropônicos (6,52 kg/msup2/sup) quando se aplicou uma abordagem padrão para o projeto e manejo do sistema aquapônico de leito de mídia. No entanto, ele então realizou uma série de experimentos que isolaram parâmetros específicos do projeto (por exemplo, entrega de água subunidade hidropônica recíproca vs constante, aplicou caudal de água à subunidade hidropônica e comparando diferentes subunidades hidropônicas) ou comparando drivers específicos de manejo (por exemplo, tamponamento metodologias e espécies e as concentrações globais de nutrientes iniciais) para obter optimização e, em seguida, demonstrou que a aquaponia (5,77 kg/msup2/sup) era estatisticamente idêntica à produção de alface hidropônica (5,46 kg/msup2/sup) após optimização do sistema aquapónico com base nas melhorias sugerido por seus experimentos anteriores, o resultado sugerindo que melhorias em projetos aquapônicos acoplados ou totalmente recirculantes podem igualar taxas de produção de plantas hidropônicas padrão. Lennard (2005) também demonstrou a sobrevivência dos peixes, o SGR, a RCF e as taxas de crescimento iguais às exibidas no RAS padrão e na aquicultura extensiva para as espécies de peixes testadas (Australian Murray Cod).

Pantanella et al. (2010) também demonstraram resultados estatisticamente semelhantes na produção de alface em sistemas aquapônicos de alta densidade de peixes (5,7 kg/msup2/sup alface) e baixa densidade de peixes (5,6 kg/msup2/sup alface) em comparação com um controle hidropônico padrão (6,0 kg/msup2/sup).

Lennard (Nichols e Lennard 2010) demonstrou resultados estatisticamente iguais ou melhores para todas as variedades de alface e quase todas as produções de variedades de ervas testadas em um sistema aquapônico da técnica de película de nutrientes (NFT) quando comparado a um sistema hidropônico NFT dentro da mesma estufa.

Delaide et al. (2016) compararam a água de produção de RAS complementada com nutrientes (nutrientes foram adicionados para combinar uma mistura de nutrientes de água e um exemplo de força por Rakocy — denotado como um análogo aquapônico), água de produção RAS totalmente complementada com nutrientes (água de produção RAS com sais de nutrientes hidropônicos adicionados a encontrar uma mistura de nutrientes hídricos e uma força usada para hidroponia padrão — denotada como um análogo dissociado) e um controle hidropônico (solução-padrão de nutrientes hidropônicos) em termos de taxa de crescimento vegetal e mostrou que o análogo aquapônico da água igualava o controle hidropônico e a água analógica dissociada melhorou o controle hidropônico. No entanto, deve notar-se que estes sistemas não eram totalmente operacionais aquapônicos contendo peixes (e o conteúdo microbiano associado, completo e ativo) que foram comparados, mas simplesmente água removida de uma RAS operacional e complementada, em seguida, comparada com uma água hidropônica de controle.

Rakocy e sua equipe UVI demonstraram, com vários estudos, que as taxas de crescimento do peixe de Tilapia spp. são iguais aos padrões industriais estabelecidos pelas práticas de produção aquícola padrão (Rakocy e Hargreaves 1993; Rakocy et al. 2004a, b, 2006, 2011).

Estes e outros estudos demonstraram que a aquaponia, independentemente da configuração (acoplada e dissociada), tem potencial para produzir taxas de produção de plantas iguais ou melhores do que a hidroponia padrão e taxas de produção de peixe de um padrão semelhante ao RAS. Por conseguinte, o requisito acima referido para a aquaponia igualar os seus análogos da indústria (RAS e hidroponia) parece ter sido devidamente comprovado, pelo que as outras vantagens da aquapônica devem ser consideradas.

O uso eficiente da água é regularmente atribuído à aquapônica. Lennard (2005) afirmou que a economia de água associada a um sistema de teste aquapônico otimizado (laboratório) foi de 90% ou maior quando comparada a um sistema padrão de controle de aquicultura RAS, no qual a água foi trocada para controlar as acumulações de nitratos, enquanto as plantas nos aquánicos realizaram o mesmo requisito. Por conseguinte, demonstrou que a aquaponia proporciona um benefício substancial de poupança de água em comparação com a aquicultura RAS padrão. Curiosamente, este valor de 90% de poupança de água foi posteriormente declarado amplamente dentro da comunidade aquapônica global em um contexto de uso de plantas (por exemplo, a aquapônica usa 90% menos água do que a produção de plantas à base de solo (Graber e Junge 2009)) — um exemplo de como o argumento científico pode ser incorretamente adotado pela participantes não científicos da indústria.

McMurtry (1990) demonstrou uma taxa de consumo de água em seu sistema aquapônico de aproximadamente 1% do exigido em um sistema similar de cultura de lagoas. Rakocy (1989) demonstrou taxas de consumo de água semelhantes de 1% em comparação com a aquicultura baseada em lagoas. Rakocy e Hargreaves (1993) afirmaram que a taxa diária de substituição de água para o sistema aquapônico UVI foi de aproximadamente 1,5% do volume total do sistema e Love et al. (2015a, b) afirmaram uma taxa aproximada de 1% do volume de água do sistema por dia para seu sistema de pesquisa aquapônica.

A comparação da aquapônica com a RAS pode realizar economias substanciais de água e a aquapônica usa pequenas quantidades de água de substituição diariamente. Um sistema aquapônico bem projetado procurará usar a água da forma mais eficiente possível e, portanto, apenas substituirá a água perdida por evapotranspiração vegetal (Lennard 2017). De fato, foi proposto que a água possa até ser recuperada daquela perdida devido à evapotranspiração vegetal através da utilização de alguma forma de esquema ou tecnologia de coleta de conteúdo de água do ar (Kalantari et al. 2017). Os sistemas aquapônicos acoplados parecem fornecer um maior potencial para conservar e reduzir o uso da água (Lennard 2017). Se a dinâmica de nutrientes entre a produção de peixe e o uso da planta pode ser equilibrada, a única perda de água é através da evapotranspiração vegetal, e porque a água é integralmente compartilhada entre os componentes do peixe e da planta, os volumes diários de água de maquiagem simplesmente representam toda a água perdida das plantas do sistema (Lennard 2017 ). Os desenhos aquapônicos dissociados apresentam uma proposta mais difícil, pois os dois componentes não estão integralmente ligados e o uso diário de água do componente peixe não corresponde ao uso diário de água do componente vegetal (Goddek et al. 2016; Goddek e Keesman 2018). Portanto, o uso de água e as taxas de substituição para sistemas aquapônicos não estão completamente resolvidos e provavelmente nunca serão devidos às grandes diferenças nas abordagens de projeto do sistema.

A utilização eficiente de nutrientes é atribuída ao método aquapônico e citada como uma vantagem da abordagem aquapônica (Rakocy et al. 2006; Blidariu e Grozea 2011; Suhl et al. 2016; Goddek et al. 2015). Isto ocorre geralmente porque a aquicultura padrão RAS utiliza os nutrientes dentro da ração de peixes para cultivar o peixe, sendo o restante enviado para resíduos. Os peixes metabolizam grande parte da alimentação alimentada, mas utilizam apenas cerca de 25 a 35% dos nutrientes adicionados (Timmons et al. 2002; Lennard 2017). Isto significa que até 75% dos nutrientes adicionados à RAS exclusivamente para peixes são desperdiçados e não utilizados. A Aquaponics procura utilizar os nutrientes desperdiçados na RAS para a produção vegetal e, portanto, diz-se que a aquapônica utiliza os nutrientes adicionados de forma mais eficiente porque duas culturas são produzidas a partir de uma única fonte de entrada (Rakocy e Hargreaves 1993; Timmons et al. 2002; Rakocy et al. 2006; Lennard 2017). A extensão do uso de nutrientes de resíduos de peixes difere entre os vários métodos aquapônicos. O modelo UVI totalmente recirculante não utiliza a maioria dos resíduos de peixes sólidos gerados na componente de peixe e os envia para resíduos (Rakocy et al. 2006), o modelo Lennard totalmente recirculante leva isso um passo adiante, utilizando todos os resíduos gerados pelo componente de peixe (resíduos dissolvidos diretamente e sólidos através de remineralização microbiana externa com substituição do sistema principal) (Lennard 2017). Muitas abordagens dissociadas também tentam utilizar todos os resíduos gerados pela componente de peixe, através da utilização direta de resíduos dissolvidos e, novamente, através da remineralização microbiana externa com substituição do sistema principal (Goddek et al. 2016; Goddek e Keesman 2018). Todos estes métodos e abordagens demonstram que o principal condutor para o método aquapónico consiste em utilizar o maior número possível de nutrientes adicionados e, portanto, tentar utilizar os nutrientes adicionados da forma mais eficiente possível.

A independência do solo tem sido citada como uma vantagem do método aquapônico (Blidariu e Grozea 2011; Love et al. 2015a, b). A vantagem percebida é que, como o solo não é necessário, o sistema ou instalação aquapônica pode estar localizado onde o operador escolher, e não onde o solo adequado está presente (Love et al. 2015a, b). Portanto, o método aquapônico é independente da localização baseada na disponibilidade do solo, o que é uma vantagem sobre a agricultura baseada no solo.

Tem sido argumentado que a aquaponia oferece uma vantagem ao imitar sistemas naturais (Blidariu e Grozea 2011; Love et al. 2014). Isso é apoiado pela natureza ecológica da abordagem aquapônica, conforme descrito na Seção 5.7 acima, com as vantagens associadas relacionadas a comunidades microflorais diversificadas e densas (Lennard 2017).

A aquicultura tem um potencial impacto ambiental direto devido à liberação de águas residuais ricas em nutrientes para o ambiente circundante — geralmente, ambientes aquáticos (Boyd e Tucker 2012). Alguns métodos hidropônicos também podem possuir esse potencial. No entanto, a aquaponia pode exibir impacto ambiental direto reduzido ou negado de fluxos de resíduos ricos em nutrientes porque o principal componente gerador de resíduos (ou seja, o peixe) está integrado a um componente de uso de nutrientes (isto é, as plantas) (Rakocy et al. 2006; Blidariu e Grozea 2011; Goddek et al. 2015; Lennard 2017) . No entanto, alguns métodos aquapônicos produzem resíduos (por exemplo, o modelo UVI), mas estes são geralmente tratados e reutilizados para outras práticas agrícolas no local da instalação aquapônica (Timmons et al. 2002; Rakocy et al. 2006). Muitos métodos aquánicos dependem do uso de alimentos para aquicultura padrão, que contêm concentrações variáveis de sódio, geralmente através do uso de farinha de peixe ou óleo de peixe como ingrediente (Timmons et al. 2002). O sódio não é utilizado pelas plantas e, portanto, pode acumular-se ao longo do tempo em sistemas aquapônicos, o que pode levar à necessidade de alguma forma de substituição da água, de modo que o sódio não se acumula para concentrações que afetam as plantas (Lennard 2017). No entanto, foi relatado que algumas espécies de alface tiveram a capacidade de absorver sódio, quando foram expostas à água de aquicultura (Goddek e Vermeulen 2018).

Sistemas aquapônicos acoplados ou totalmente recirculantes compartilham integralmente o recurso hídrico entre os dois componentes principais (peixe e planta). Devido a esta natureza aquática totalmente conectada e recirculante, os sistemas aquapônicos acoplados exibem um mecanismo de autocontrole em termos de incapacidade de aplicar com segurança herbicidas e pesticidas às plantas; se forem aplicados, sua presença pode afetar negativamente os peixes (Blidariu e Grozea 2011). Defensores totalmente recirculantes vêem esta incapacidade de aplicar pesticidas e herbicidas como uma vantagem, o argumento é que garante um produto sem pulverização (Blidariu e Grozea 2011). Defensores da aquapônica dissociada também buscam não aplicar herbicidas ou pesticidas; no entanto, devido ao fato de que a água não é recirculada de volta para os peixes das plantas, a capacidade de aplicar agrotóxicos e herbicidas às plantas está presente (Goddek 2017). Portanto, a aplicação ou a falta de aplicação de agrotóxicos e herbicidas ao componente vegetal de desenhos aquapônicos é vista de forma diferente por grupos que defendem diferentes abordagens de desenho.

Existe a percepção de que a presença de peixes e plantas no mesmo sistema aquático proporciona efeitos sinérgicos positivos para a saúde dos peixes e da fitossanidade (Blidariu e Grozea 2011). Isso tem sido demonstrado indiretamente pela capacidade da aquapônica em alguns estudos para produzir taxas de crescimento de plantas superiores às observadas em hidroponia padrão (Nichols e Lennard 2010; Delaide et al. 2016). No entanto, não foi estabelecido qualquer nexo de causalidade directo entre a presença de peixes e plantas e qualquer resultado positivo para o peixe ou a fitossanidade.


Aquaponics Food Production Systems

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