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3.6 RAS e Aquapônica

2 years ago

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Os sistemas aquapônicos são um ramo da tecnologia aquícola de recirculação em que as culturas vegetais são incluídas para diversificar a produção de uma empresa, fornecer capacidade extra de filtração de água ou uma combinação dos dois.

Como ramo da RAS, os sistemas aquapônicos estão ligados aos mesmos fenômenos físicos, químicos e biológicos que ocorrem na RAS. Portanto, os mesmos fundamentos da ecologia da água, mecânica dos fluidos, transferência de gás, depuração da água, etc. aplicam-se em termos mais ou menos iguais à aquaponia, com exceção do controle da qualidade da água, uma vez que as plantas e os peixes podem ter requisitos específicos e diferentes.

As realidades econômicas fundamentais da RAS e da aquapônica também estão relacionadas. Ambas as tecnologias, são de capital intensivo e altamente técnico e são afetadas por economias de escala, design adequado dos componentes, dependência das condições de mercado e experiência dos operadores.

3.6.1 Bem-estar

Em sistemas aquapônicos, a absorção de nutrientes deve ser maximizada para a produção saudável de biomassa vegetal, mas sem negligenciar as melhores condições de bem-estar para os peixes em termos de qualidade da água (Yildiz et al. 2017). São igualmente importantes medidas destinadas a reduzir os riscos de introdução ou propagação de doenças ou infecções e a aumentar a biossegurança na aquaponia. Devem também ser tidos em conta os possíveis impactos dos aleloquímicos, ou seja, dos produtos químicos libertados pelas instalações. Além disso, o efeito da digestibilidade da dieta, do tamanho das partículas das fezes e do rácio de determinação na qualidade da água deve ser cuidadosamente considerado. Ainda há falta de conhecimento sobre a relação entre os níveis apropriados de minerais necessários às plantas, e o metabolismo, a saúde e o bem-estar dos peixes (Yildiz et al. 2017), o que requer mais pesquisas.

3.6.2 Diversidade microbiana e controle

Como mencionado anteriormente no capítulo, a aquapônica combina um sistema de aquicultura recirculante com uma unidade hidropônica. Uma de suas características mais importantes é a dependência de bactérias e seus produtos metabólicos. Além disso, Seção 3.2.6 .discutiu a importância das comunidades microbianas e seu controle na RAS. As bactérias servem como a ponte que conecta os excrementos de peixes, que são elevados em concentração de amônio, ao fertilizante vegetal, que deve ser uma combinação de baixo teor de amônio e alto nitrato (Somerville et al. 2014). Como os sistemas aquapônicos podem ter diferentes subunidades, ou seja, tanques de peixes, biofiltro, filtro de tambor, tanques de colonização e unidades hidropônicas, cada um com diferentes projetos possíveis e diferentes condições ótimas, as comunidades microbianas nesses componentes podem diferir consideravelmente. Isso fornece um tópico interessante de pesquisa com o objetivo final de melhorar os processos de gerenciamento do sistema. Schmautz et al. (2017) tentaram caracterizar a comunidade microbiana em diferentes áreas dos sistemas aquapônicos. Eles concluíram que as fezes de peixe continham uma comunidade separada dominada por bactérias do gênero Cetobacterium, enquanto as amostras de raízes de plantas, biofiltro e perifíton eram mais semelhantes entre si, com comunidades bacterianas mais diversas. As amostras de biofiltro continham um grande número de Nitrospira (3,9% da comunidade total) que foram encontrados apenas em baixo número no perifíton ou nas raízes das plantas. Por outro lado, apenas pequenas percentagens de Nitrosomonadales (0,64%) e Nitrobacter (0,11%) foram encontradas nas mesmas amostras. Este segundo grupo de organismos é comumente testado quanto à sua presença em sistemas aquapônicos, pois eles são principalmente responsáveis pela nitrificação (Rurangwa e Verdegem 2015; Zou et al. 2016); Nitrospira tem sido descrito apenas recentemente como nitrificador total (Daims et al. 2015), sendo capaz de converter diretamente amónio ao nitrato no sistema. A dominância de Nitrospira é, portanto, uma novidade em tais sistemas e pode estar correlacionada com uma diferença na configuração básica (Graber et al. 2014).

Schmautz et al. (2017) também enfatizaram que o aumento da presença de Nitrospira não se correlaciona necessariamente com maior atividade desses organismos no sistema, uma vez que suas atividades metabólicas não foram mensuradas. Além disso, muitas espécies de bactérias e coliformes estão inerentemente presentes em biofiltros recirculantes aquapônicos que realizam transformações de matéria orgânica e resíduos de peixes. Isso implica a presença de muitos microorganismos que podem ser patógenos para plantas e peixes, bem como para pessoas. Para tanto, alguns microrganismos têm sido considerados indicadores de segurança para produtos e qualidade da água no sistema (Fox et al. 2012). Alguns destes indicadores de segurança são Escherichia coli e Salmonella spp. Recentemente, foram realizadas pesquisas muito necessárias para verificar a segurança microbiana dos produtos aquapônicos (Fox et al. 2012; Sirsat e Neal 2013). Uma direção futura para a análise da atividade microbiana em aquapônica foi identificada por Munguia-Fragozo et al. (2015), que revisaram as tecnologias Omic para análise microbiana da comunidade. Concluíram que a análise metagenómica e metatranscriptómica será crucial em futuros estudos de diversidade microbiana em biossistemas aquapónicos.

  • De um período de consolidação tecnológica a uma nova era de implementação industrial, a tecnologia RAS desenvolveu-se consideravelmente ao longo das últimas duas décadas. Nos últimos anos assistimos a um aumento do número e da escala das explorações aquícolas em recirculação. Com o aumento da aceitação da tecnologia, melhorias em relação às abordagens tradicionais de engenharia, inovações e novos desafios técnicos continuam surgindo.

  • Aquaponics combina um sistema de aquicultura de recirculação com uma unidade hidropônica. RAS são sistemas complexos de produção aquática que envolvem uma série de interações físicas, químicas e biológicas.

  • Oxigênio dissolvido (OD) é geralmente o parâmetro de qualidade da água mais importante em sistemas aquáticos intensivos. No entanto, a adição de oxigênio suficiente à água de criação pode ser alcançada de forma relativamente simples e, assim, o controle de outros parâmetros da água se torna mais desafiador.

  • As concentrações elevadas de dióxido de carbono dissolvido (COSub2/sub) têm um efeito negativo no crescimento dos peixes. A remoção de COSub2/sub da água para concentrações inferiores a 15 mg/L é um desafio devido à sua alta solubilidade e à eficiência limitada do equipamento de desgaseificação.

  • O amoníaco tem sido tradicionalmente tratado em sistemas de recirculação com biofiltros nitrificantes. Algumas tecnologias emergentes estão sendo exploradas como alternativas à remoção de amônia.

  • Os biosólidos em RAS são originários de alimentos para peixes, fezes e biofilmes e são um dos parâmetros de qualidade da água mais críticos e difíceis de controlar. Um sistema de tratamento multi-passo onde sólidos de diferentes tamanhos e removidos através de diferentes mecanismos, é a abordagem mais comum.

  • O ozônio, como um poderoso oxidante, pode ser usado em RAS para eliminar microorganismos, nitritos e substâncias húmicas. A ozonização melhora o desempenho do filtro microscreen e minimiza o acúmulo de matéria dissolvida que afeta a cor da água.

  • Os reactores de desnitrificação são reactores biológicos que são tipicamente operados em condições anaeróbias e geralmente administrados com algum tipo de fonte de carbono, tais como etanol, metanol, glicose e melaço. Uma das aplicações mais notáveis dos sistemas de desnitrificação na aquicultura é a RAS de “troca zero”.

  • Nos sistemas de produção aquícola, as comunidades microbianas desempenham um papel significativo na reciclagem de nutrientes, degradação da matéria orgânica e tratamento e controle de doenças. O papel da desinfecção da água na RAS está sendo desafiado pela ideia de usar água microbialmente madura para controlar patógenos oportunistas.

  • No RAS intensivo, o bem-estar animal está intimamente ligado ao desempenho dos sistemas. O principal objetivo da pesquisa de bem-estar animal na RAS tem sido construir e operar sistemas que maximizem a produtividade e minimizem o estresse e a mortalidade.


Aquaponics Food Production Systems

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