Aquaponia

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“A aquicultura é atualmente o setor de produção de alimentos para animais que mais cresce e em breve fornecerá mais da metade dos frutos do mar do mundo para consumo humano”. ^[1] Tem sido utilizado em diversas culturas, principalmente para produção de alimentos e remoção de resíduos tóxicos, como os produzidos em aterros sanitários. ^[2] Diferentes tipos de bactérias e algas têm sido usados ​​para tratar essas águas residuais (como a alga Gracilaria birdiae). ^[3] A aquaponia é uma parte emergente da aquicultura que utiliza a interação natural entre bactérias, peixes e plantas para transformar resíduos em água limpa.

O que é aquaponia?

Aquaponia é um método de produção de alimentos que integra a aquicultura com a hidroponia . Esta relação simbiótica facilita um sistema sustentável com pouca contribuição necessária. Acumulam-se bactérias boas, que então convertem as toxinas produzidas a partir dos resíduos dos peixes em nutrientes utilizados pelas plantas. Ao absorver esses nutrientes, as plantas filtram a água, proporcionando aos peixes um ambiente habitável. Este ciclo ajuda a manter o aquário em bom estado tanto para os peixes quanto para as plantas.

Produzir alimentos com este método é o mais orgânico que você pode obter. Com esta configuração, não há necessidade de fertilizantes porque os resíduos dos peixes são tudo o que é necessário para as plantas crescerem. Herbicidas também não são necessários porque não há solo usado para cultivar as plantas, e podem até ser prejudiciais aos peixes. Este sistema é especialmente ótimo para áreas com baixa qualidade do solo, pois não é responsável por fornecer nutrientes às plantas. Você pode cultivar grandes quantidades de plantas em pequenas áreas, sem precisar de uma grande quantidade de terra. A aquaponia é uma ótima maneira de cultivar peixes e vegetais frescos de forma sustentável para uma família, para alimentar uma vila ou gerar lucro em um volume de agricultura comercial. Sem mencionar o fato de que você pode produzir seu próprio jantar e acompanhamento em um sistema. O melhor é que quando seus peixes ficarem grandes o suficiente, você poderá comê-los! ^[4]

História

A popularidade da aquaponia ressurgiu recentemente, ^[5] no entanto, esta obra-prima da engenharia e da biologia foi empregada pela primeira vez por civilizações antigas ^[6]. Por volta do século XIII, a civilização asteca foi a primeira a utilizar a aquaponia. Eles criaram ilhas agrícolas complexas chamadas chinampas. Essas ilhas de plantas ficavam nas águas rasas do lago e eram misturadas com dejetos animais. Esta configuração permitiu ao povo asteca tirar partido das propriedades de remoção de resíduos e de fornecimento de alimentos da aquaponia. ^[7] Policulturas também foram criadas na China e na Tailândia, onde os peixes (bem como outras espécies, como a enguia do pântano e o caracol do lago) eram colocados nos arrozais para ajudar na produção das plantas e servir como outra fonte de alimento. ^[6]

Onde a aquaponia é usada?

Desde o entusiasmo renovado da aquaponia, países de todo o mundo começaram a beneficiar; estes países, incluindo os EUA, os da América do Sul, muitas partes da Ásia, Austrália e partes de África. ^{[5] [8] [9] [10]} Mesmo na água salobra do deserto de Negev, foram instalados sistemas aquapônicos com sucesso adequado no crescimento de plantas e peixes. ^[11] A maioria das operações se enquadra em uma das seguintes categorias: pesquisa, educação, sem fins lucrativos, hobbyistas comerciais ou privados. ^[1] Embora a maioria dos sistemas sejam de pequena escala neste momento, o avanço da tecnologia levou a um "aumento constante no número de aplicações comerciais, duas grandes áreas de preocupação, nomeadamente a rentabilidade e a gestão de resíduos, estimularam o interesse na aquaponia como uma possível meios de aumentar os lucros enquanto utiliza alguns dos resíduos". Uma explicação mais detalhada de como o sistema aquapónico foi implementado nestes diferentes países pode ser encontrada em secções posteriores.

Comparação de métodos

Para compreender completamente a aquaponia, é imperativo compreender que esta utiliza métodos de aquicultura e hidroponia para cultivar as suas culturas sustentáveis. Ao aprender sobre os dois métodos, você poderá apreciar plenamente as vantagens e desvantagens desses três métodos agrícolas.

Aquicultura

A aquicultura é a utilização das relações naturais entre plantas aquáticas e animais para obter rendimentos múltiplos de forma sustentável. Como isso é conseguido? Projetando de forma inteligente, é disso que se trata a permacultura.

Passo agora a palavra a Bill Mollison, pai da permacultura, ao citar o Permaculture Design Manual, Capítulo 13.2, página 459 "The Case For Aquaculture":

"Até as últimas décadas, conseguíamos coletar peixes, moluscos e plantas suficientes de sistemas aquáticos naturais. Isso não é mais o caso, e um novo ímpeto é evidente na criação e cultura de organismos no habitat aquático.

As culturas aquáticas têm uma estabilidade indubitável e testada há muito tempo, e muitas persistiram sem contribuições externas durante milhares de anos. A estabilidade e produtividade dos sistemas de aquicultura são superiores aos sistemas de culturas terrestres até agora desenvolvidos. Dados os mesmos insumos em energia ou nutrientes, podemos esperar de 4 a 20 vezes o rendimento da água do que o da terra adjacente.

Em suma, a aquicultura é uma ocupação futura estável das sociedades responsáveis, tal como o são as florestas, e entre estes dois sistemas benéficos veremos uma grande redução das áreas agora entregues à pastorícia (nota: ele está a referir-se ao sobrepastoreio prejudicial) e à monocultura. (nota: que é basicamente genocídio ecológico). Ambas as últimas ocupações são empresas cada vez menos favorecidas pela sociedade, e os seus produtos constituem um risco óbvio de qualquer ponto de vista que se queira assumir (fiscal, saúde, bem-estar social, eficiência energética ou estabilidade geral da paisagem).

A aquicultura não é mais válida como monocultura de elevado consumo de energia do que os seus antecessores históricos – as grandes explorações cerealíferas ou monoculturas. É mais agradável, alegre e socialmente valioso quando encontrado como cultura comunitária de terraços de taro, e mais deprimente como fazendas intensivas de camarão ou bagre com 100 hectares. Assim, minha atitude é enfatizar o rendimento e o procedimento sensatos, mas desencorajar a perspectiva de ‘rendimento máximo de uma espécie’”.

Hidroponia

Hidroponia é um método de cultivo de plantas em solução de água mineral sem solo. Este sistema permite um método de cultivo mais eficiente, equipado com menos espaço, menos mão de obra e água. Como as plantas estão em condições hídricas ideais, elas não precisam de excesso de água, onde normalmente grande parte da água é desperdiçada. Este tipo de sistema requer uma entrada de nutrientes.

Produção de alimentos aquapônicos: criação de peixes e plantas para alimentação e lucro, Rebecca L. Nelson com contribuições de John S. Pade

Design: principais recursos e componentes

Uma das características notáveis ​​do sistema aquapônico é o imenso número de diferentes maneiras pelas quais ele pode ser construído. Apesar desta diversidade, existem cinco componentes principais em qualquer configuração aquapônica: tanque de criação, remoção de sólidos, biofiltro, subsistema hidropônico e um reservatório (Fig.1; ^[5] Todos esses componentes principais realizam as seguintes funções, "peixes finos e produção vegetal, remoção de sólidos suspensos e nitrificação bacteriana ^{[1] .}

Tanque de criação: onde os peixes são cultivados

Existem três tipos diferentes de técnicas de criação: criação sequencial, divisão de gado e unidades de criação múltiplas. Cada uma dessas técnicas diferentes tem vantagens, desvantagens e requer layouts diferentes. Por exemplo, a criação sequencial requer muitas faixas etárias diferentes de peixes em um único tanque. Esta configuração é menos complexa do que as outras técnicas de criação. No entanto, pode induzir stress nos peixes que não estão totalmente crescidos para o mercado quando outros são capturados, também torna difícil manter o registo dos registos das unidades populacionais e os peixes atrofiados evitam a captura. Outra técnica de criação é chamada de divisão de estoque. Na divisão de estoque, os peixes são divididos aleatoriamente em dois tanques diferentes quando o primeiro tanque atinge a capacidade de carga. Embora esta técnica ajude a evitar a transferência de peixes atrofiados, o stress induzido pela transferência dos peixes pode ser prejudicial para o seu crescimento global. A última técnica comum é um sistema com múltiplas unidades de criação. Neste sistema, as populações começam em idades diferentes e são transferidas para tanques maiores quando os peixes são suficientemente grandes.

Remoção de Sólidos: remoção de resíduos orgânicos maiores

O tipo de sistema de remoção de sólidos depende da quantidade de resíduos orgânicos produzidos no sistema (também conhecido como quantos peixes estão sendo criados e quantas plantas estão sendo cultivadas). Se houver mais resíduos de peixe do que o número de plantas no sistema pode manter, então é necessário um dispositivo de remoção de sólidos, como um tambor de microtela.

Esses filtros intermediários ajudam a coletar o sólido e “facilitam a conversão de amônia e outros resíduos antes de serem entregues aos vegetais hidropônicos”. ^[10] Isso entra em jogo nos sistemas de escala comercial e clarificadores têm sido usados ​​(Fig. 2). O sistema clarificador coleta sólidos na parte inferior do cone. É necessário que os peixes estejam no tanque para se alimentar dos resíduos que podem estar perto do topo e manter os canos limpos. Também é instalada uma rede após o clarificador para capturar o excesso de resíduos orgânicos que escaparam do clarificador. Esta rede precisa ser limpa uma a duas vezes por semana. É importante remover essas redes porque o acúmulo de material orgânico pode levar a condições anaeróbicas que podem matar os peixes. ^[5] Certos parâmetros de qualidade da água são necessários para criar peixes e plantas, incluindo um pH consistente, concentração de oxigênio dissolvido, dióxido de carbono, amônia, cloro, nitrito e nitrato. ^[10] O lodo coletado das redes pode ser usado para fertilizar outras culturas ou, em ambientes urbanos, pode ser usado em estações de tratamento de águas residuais para limpar a água. ^[5] Num sistema de menor escala, a remoção de resíduos pode ser desnecessária (quando existem pequenas quantidades de peixe relativamente à área de cultivo das plantas). ^[5] Nestes sistemas, geralmente há um fluxo direto de água do tanque de criação de peixes para "camas vegetais hidropônicas cultivadas em cascalho". ^[10]

Biofiltração: utilizando bactérias

Uma parte vital do sistema aquapônico é a remoção da amônia que é excretada como resíduo metabólico das guelras dos peixes. ^[5] Se houver uma concentração muito alta de amônia, os peixes morrerão. ^[5] Isto é evitado através da nitrificação da amônia. Durante este processo a amônia é oxidada em nitrito e depois em nitrato. A aquaponia aproveita essas bactérias nitrificantes naturais, Nitrosomonas e Nitrobacter, que medeiam esse processo. ^[5]

Estas bactérias nitrificantes que ocorrem naturalmente gostam de crescer em biofilmes ao longo de diferentes superfícies. Para maximizar o crescimento bacteriano, os biofiltros na aquaponia são, mais comumente, construídos a partir de areia, perlita ou cascalho. ^{[5] [10]}

Sistema hidropônico: onde as plantas são cultivadas

Esses diferentes biofiltros também são importantes para reconhecer ao fazer distinções entre diferentes tipos de sistemas hidropônicos. Em instalações menores, o cascalho é usado devido aos benefícios do cálcio para as plantas. ^[5] Este tipo de sistema precisa de fluxo e refluxo constantes de água. As desvantagens deste sistema incluem o entupimento das raízes restantes, o crescimento microbiano e a falta de circulação completa da água (a falta de fluxo leva a zonas anaeróbicas e à má produção das plantas). ^[5] A falta de fluxo também pode levar à má qualidade da água e à morte de peixes. ^[10] Se o sistema aquapônico for maior e o fluxo constante de água não for uma opção, um sistema de areia é uma boa escolha. ^[5] Recomenda-se grânulos maiores de areia para evitar entupimento dos tubos. Se nem areia nem cascalho forem uma opção, a perlita é outra escolha maravilhosa. ^[5] Os sistemas à base de perlite são bons se pequenas plantas com raízes estiverem sendo cultivadas e o produtor estiver disposto a remover todos os sólidos antes de entrarem na porção hidropônica. Se isso não for feito, formarão porções anaeróbicas. ^[5]

Sump: coleta de água limpa

O reservatório é o único local onde a água é bombeada no sistema. Este é um bom lugar para adicionar água se o sistema tiver perdido alguma. ^[5]

Teoria científica: como funciona um sistema aquapônico

Aquaponia é um sistema circulante que aproveita processos biológicos naturais. Abaixo, cada parte do sistema (plantas, peixes, água e bactérias) é explicada:

Plantas: do que precisam e como crescem melhor?

Em primeiro lugar, é importante abordar as plantas que melhor se adaptam ao sistema aquapónico. Este sistema suporta melhor plantas com baixas necessidades nutricionais, como agrião, manjericão, cebolinha, espinafre, ervas e alface. ^[10] No entanto, tomates e pepinos também foram cultivados. ^[13] Se forem criadas condições anaeróbicas devido ao fraco fluxo de água, então estas zonas também poderão levar à falta de crescimento das plantas. ^[5]

Culturas de raízes

Apesar de crescerem num meio rochoso, como seixos argilosos ou cascalho, diz-se que as culturas de raízes se dão razoavelmente bem num sistema aquapónico. Uma pequena lista de plantas que poderiam ser cultivadas com aquaponia consistiria em alface, cebolinha, agrião, manjericão, repolho, tomate, abóbora e melão. No início do desenvolvimento da aquaponia, pensava-se que apenas culturas folhosas poderiam ser cultivadas. Agora, mais de 60 tipos diferentes de alimentos foram cultivados com sucesso, conforme testado pelo Centro de Diversificação de Culturas em Alberta, Canadá. ^[14]

Raízes Invasivas

Não é aconselhável plantar espécies com raízes de crescimento rápido, como a hortelã. Um sistema radicular agressivo crescerá na tubulação e tomará conta do sistema. ^[4]

O sistema cheio de mídia

Como os sistemas cheios de mídia são mais comuns para a produção caseira de alimentos, esta seção será mais detalhada no que se refere ao método cheio de mídia. Muitos componentes deste método também são usados ​​em sistemas de jangadas e NFT. As peças básicas de uma operação cheia de mídia são os canteiros, os tanques de peixes e um clarificador. É claro que também são necessárias bombas individuais, mecanismos de aeração, aquecedores/resfriadores de água, sistemas de energia de reserva e uma variedade de encanamentos usando tubulação de PVC.

Meio de crescimento

Um cascalho, perlita ou hidroton padrão de 1/4 polegada (0,66 cm), um tipo de seixo de argila comumente usado em hidroponia, pode ser usado como meio de cultivo. O cascalho é um pouco mais barato, mas o hidroton permite um plantio mais fácil em alguns casos devido à sua uniformidade.

Volume

Um peixe precisa de cerca de 10 litros ou 2,5 galões de espaço para si. Então, se você tem um aquário de 50 litros, pode ter 20 peixes. Quanto mais água você tiver, ajudará a estabilizar o sistema. O tamanho mínimo recomendado do tanque é de 250 galões ou 1.000 litros. O volume do canteiro de cultivo deve ser igual ao volume do aquário. ^[4] Sistemas menores foram feitos com vários graus de sucesso.

Sistema de lavagem/enchimento

Ao usar um canteiro de cultivo, a mídia deve ser inundada e drenada periodicamente. Existem vários métodos pelos quais isso pode ser feito.

Um fluxo adequado é crucial para o fornecimento de oxigênio às raízes e à colônia de bactérias. ^[4] Existem vários métodos para mover a água dos canteiros de volta para o aquário. Isso inclui um sifão de sino, um transbordamento, uma válvula de vaso sanitário ou apenas uma bomba com temporizador. Diversas maneiras podem ser usadas para fornecer quantidades adequadas de água, nutrientes e oxigênio à água em um sistema cheio de mídia. A chave é ter uma taxa de fluxo que circule a água através do sistema e não permita o acúmulo de níveis tóxicos de amônia e nitritos.

Nutrientes para plantas

Dependendo do seu sistema, pode ser necessário adicionar certos nutrientes à água. Ferro, cálcio, magnésio, potássio e boro. Estes podem ser adicionados na forma quelatada à água a cada três semanas ou mais. A suplementação da aquaponia com vermicultura , conforme descrito acima , pode contornar essa necessidade.

A Friendly Aquaponics criou um guia para identificar deficiências de nutrientes nas plantas

Peixe: requisitos para a melhor produção de pescado

Certos peixes são melhores porque são mais tolerantes às mudanças. A tilápia é o peixe mais utilizado no sistema. ^{[10] [5]} Os peixes que foram incluídos no sistema incluem "tilápia, truta, perca, carvão do Ártico e robalo... a tilápia é tolerante a condições flutuantes da água, como pH, temperatura, oxigênio e sólidos dissolvidos". ^[10] É importante monitorizar estas diferentes condições mencionadas anteriormente (amónia, nitrito, nitrato, pH, oxigénio dissolvido, dióxido de carbono) para garantir a maior taxa de crescimento dos peixes. ^[10] Estas condições podem ser medidas direta ou indiretamente através da “densidade populacional dos peixes, taxa de crescimento dos peixes, taxa de alimentação e volume”. ^[10]

Peixe como alimento

Dependendo do clima em que você vive, é melhor usar peixes nativos da sua região. Isso permite que a menor quantidade de energia seja colocada no aquecimento ou resfriamento dos tanques de peixes. Também é recomendável escolher uma raça de peixe resistente que possa sobreviver às flutuações na qualidade ou temperatura da água. Lembre-se de que alguns peixes comem seus companheiros quando ficam maiores e devem ser separados em tanques separados. ^[4]

Alimentando

A alimentação dos peixes é o principal insumo para um sistema aquapônico, portanto a escolha dos alimentos é crucial para a sustentabilidade. ^[14]

Existem várias opções para fornecer comida aos seus peixes. A maioria dos sistemas poderia combinar vantajosamente vários destes -

• Comida de peixe em pellets . A alimentação dos peixes pode ser feita com ração granulada de alta qualidade feita de peixe e soja. Esta é a forma mais comum e bem testada de alimentar peixes em sistemas aquapónicos, mas tem a desvantagem de exigir um contributo externo constante, o que aumenta consideravelmente o custo de funcionamento do sistema. As seguintes opções podem ser usadas para aproximar o sistema de um sistema de malha totalmente fechada
• Algas . As algas crescem endemicamente em quase todos os corpos de água parada e fornecem algum alimento para os peixes. Colocar uma malha de plástico (como uma caixa de frutas vazia) em seu aquário fornece uma superfície para o crescimento das algas. Infelizmente, mesmo nas melhores circunstâncias, é difícil satisfazer plenamente as necessidades alimentares dos peixes apenas com algas.
• A ração para peixes pode ser produzida nos canteiros de cultivo, se a raça de peixe escolhida comer folhas verdes.
• A lentilha-d'água também é uma excelente escolha, pois pode ser cultivada na superfície de um tanque auxiliar e depois colhida e congelada conforme necessário. ^[4] A lentilha-d'água cresce rapidamente, tem alto teor de proteínas e nutrientes para os peixes e existe uma espécie que se adapta à maioria dos climas. Além disso, a lentilha absorve amônia, um subproduto do peixe, fornecendo um alimento rico em proteínas que pode ser usado como alimento para certos tipos de peixes. ^[15]
• Vermes . Algumas pessoas praticam a vermicultura juntamente com a aquaponia. Isso permite que as partes não comestíveis das plantações (ou outros resíduos orgânicos que você tenha por perto, como cortes de grama ou qualquer outra coisa) sirvam de alimento para as minhocas. Os vermes podem então ser usados ​​como alimento para os peixes. O composto produzido na minhoca pode ser utilizado para cultivar plantas fora do sistema aquapônico, ou pode ser utilizado para fazer chá composto que pode ser adicionado ao elemento hidropônico do sistema. Isto diversifica os nutrientes que as plantas recebem, fornecendo principalmente boro que, de outra forma, poderia faltar.

Berçário

Embora os alevinos possam ser adquiridos, eles não precisam ser a única fonte para povoar os tanques de peixes. Para continuar com a ideia de um sistema de circuito fechado, um tanque viveiro pode ser montado e o acasalamento facilitado para que a população de peixes se sustente. Em alguns casos, é importante mover os filhotes para um aquário separado porque os adultos irão comê-los. ^[4]

Água

Num sistema aquapônico, a qualidade da água está diretamente correlacionada com a qualidade das plantas. As plantas precisam de certos minerais para prosperar, e esses minerais são fornecidos pelos resíduos dos peixes. Numa situação de cultivo não hidropônico, os minerais vêm do solo. Num sistema hídrico fechado, como a aquaponia, os minerais que entram no sistema são altamente regulados. Ao cultivar plantas no solo, você corre o risco de as plantas absorverem minerais tóxicos, ^[16] e posteriormente consumi-los em seu produto final. Portanto, a aquaponia é uma forma mais pura de agricultura biológica, proporcionando um maior nível de regulamentação, resultando num produto de maior qualidade.

Clarificadores, Mineralização, Desgaseificação e Biofiltração

A manutenção da qualidade da água é crítica para todas as partes do sistema. Um fator particularmente importante é o equilíbrio do pH, porque diferentes partes do sistema prosperam em um determinado pH. Portanto, alguns compromissos devem ser feitos. Os peixes geralmente gostam de um pH de 7,5 a 8, enquanto as plantas se dão melhor entre 6,0 e 6,5 e a colônia de bactérias funciona com mais eficiência entre 7,0 e 8,0. O consenso para um pH geral é 7,0 para que o sistema funcione da melhor forma. ^[14]

Alcançar níveis aceitáveis ​​de qualidade da água requer componentes diferentes, dependendo do tipo de configuração aquapónica instalada. Existem três tipos principais: balsa, técnica de filme nutricional (NFT) e leitos cheios de mídia. Os sistemas de jangadas, também chamados de flutuação, canal profundo e fluxo profundo, cultivam as plantas em placas flutuantes de isopor em um tanque separado do aquário de peixes. A NFT cultiva plantas em canais longos e estreitos, com uma fina película de água fluindo através deles para levar nutrientes às raízes das plantas. Canteiros cheios de mídia são simplesmente recipientes cheios de meio de cultivo, como cascalho, perlita ou hidroton, nos quais as raízes das plantas são mantidas e depois passam por uma sequência de inundação e drenagem para levar nutrientes às raízes. ^[14] Os dois primeiros métodos são mais comuns em operações de tamanho comercial, enquanto o último método é mais comumente usado em operações de quintal, produzindo alimentos em pequena escala para alimentar cerca de uma família.

Um clarificador é usado para remover sólidos da coluna de água. Isso pode ser feito de várias maneiras. Decantadores cônicos e bacias de decantação facilitam a decantação dos sólidos da coluna d'água; baseiam-se no conceito de elevada gravidade específica, em comparação com a água em que se encontram. ^[14] Basicamente, isto significa que afundam e podem ser capturados no fundo de um instrumento clarificador, seja ele uma bacia de decantação ou um clarificador cónico . Outra forma de remover os sólidos é um filtro de tambor de microtela que remove a matéria orgânica em um processo de retrolavagem. A remoção de sólidos só é necessária nos sistemas de jangada e NFT porque em um leito cheio de mídia, os sólidos são capturados na mídia, onde podem então ser biodegradados sem interferir na função de quaisquer outros componentes do sistema. ^[14] Ocasionalmente, ter um clarificador em um sistema cheio de mídia é útil quando há muitos resíduos sólidos presentes.

Agora, você deve estar se perguntando como o sistema funciona se os sólidos, que são essencialmente o fertilizante do sistema, forem removidos. Antes do clarificador, os sistemas raft e NFT precisam de um tanque de mineralização preenchido com algum tipo de meio poroso. Nessa área, bactérias heterotróficas convertem os resíduos em elementos que são facilmente aproveitados pelas plantas. Este processo também cria gases como sulfatados de hidrogênio, metano e nitrogênio. Portanto, é necessário um tanque de desgaseificação para ajudar a liberá-los no ar. ^[14] Novamente, isso não é necessário em um leito cheio de mídia porque os sólidos permanecem no sistema presos na mídia.

A biofiltração fornece um local para a colônia de bactérias viver. Não é necessário em sistemas de jangadas e cheios de mídia porque há área de superfície suficiente para que as bactérias colonizem a um nível saudável. No entanto, num sistema NFT, deve ser fornecido espaço de colonização extra para que uma colónia saudável se estabilize. Esta extensão é chamada de biofiltro. ^[14]

Aeração

A aeração adequada da água é vital para a qualidade de vida dos peixes. Sem oxigênio suficiente, os peixes podem morrer em 45 minutos. ^[4] Mesmo que a morte não seja imediata, os danos nas guelras podem ser permanentes e, lentamente, a população de peixes diminuirá. É exatamente por esse ponto que é importante ter um sistema de energia reserva. Os arejadores de água podem ser comprados em uma loja de suprimentos para aquários, mas devem ser alimentados por eletricidade. Assim, se houver uma falha elétrica, o oxigênio deixará de ser fornecido à água e resultarão em danos à população de peixes.

Um arejador tipo aquário não é a única maneira de adicionar oxigênio ao aquário. Em um sistema cheio de mídia, a água que flui para fora dos canteiros pode ser organizada de modo que caia de uma altura suficiente para respingar de volta no aquário, misturando o ar na água. Novamente, se houvesse uma falha de energia, a bomba que causava a aeração também falharia; não importa quais medidas sejam tomadas para fornecer oxigênio adequado, é necessário um backup elétrico.

Bactérias: como essas bactérias ajudam?

Uma parte vital do sistema aquapônico é a remoção da amônia que é excretada como resíduo metabólico das guelras dos peixes. ^[5] Se houver uma concentração muito alta de amônia, os peixes morrerão. ^[5] Isto é evitado através da nitrificação da amônia. Durante este processo a amônia é oxidada em nitrito e depois em nitrato. A aquaponia aproveita essas bactérias nitrificantes que ocorrem naturalmente, Nitrosomonas e Nitrobacter, que medeiam esse processo ^[5] ). Bactérias das raízes de diferentes tipos de plantas aquapônicas foram isoladas para determinar as cepas de bactérias presentes e sua função no sistema. ^{[17] [10] [18] [5]} Em um tipo de rizoplano de tratamento de água da família dos juncos, Phragmites communis, foi feito um estudo taxonômico que determinou que uma cepa de Nitrosomonascommunis e Nitrosomas europaea (ambas bactérias oxidantes de amônio) estavam presentes nas raízes. ^[17]

Colônia de Bactérias

A colônia de bactérias que habita todo o sistema é responsável pela conversão de nitritos e amônia em nitratos, que podem então ser aproveitados pelas plantas. Sem esta conversão, os nitritos e, até certo ponto, a amónia, atingiriam níveis tóxicos e matariam os peixes e as plantas. ^[14]

Construindo a Colônia Natural

Essas bactérias são encontradas naturalmente no ar e na água e não precisam ser adicionadas ao sistema. O acúmulo da colônia natural pode levar de 20 a 30 dias, ^[14] às vezes até 8 semanas. ^[4] Eventualmente, como acontece com todos os sistemas naturais, os componentes entrarão em equilíbrio e permanecerão estáveis ​​com pouca manutenção.

Iniciando o seu próprio

Contudo, para acelerar o processo de colonização, um fertilizante de ureia pode ser adicionado em quantidades muito pequenas como fonte de amônia. ^[4]

Sistemas Aquapônicos de baixa ou nenhuma potência

Se quiser construir um sistema com pouca ou nenhuma necessidade de energia (como se estivesse promovendo a aquaponia em um país em desenvolvimento), então uma "Válvula de Inundação" poderia ser usada. ^[20] Este sistema funciona apenas com uma bomba que bombeia água do aquário para a "Válvula de inundação… [e] funcionará com vazões inferiores a 100 galões por hora". ^[20] Um projeto específico para este sistema ainda não foi divulgado, mas ele opera de maneira semelhante a uma "válvula de vaso sanitário padrão". ^[20]

Outros projetos não possuem válvulas, mas sim com trabalho manual. Um sistema aquapônico foi construído gratuitamente na Tailândia e não requer entrada elétrica. ^[21] Os seguintes itens são necessários: um tanque para segurar os peixes (como uma grande banheira de plástico), recipiente para as plantas, meios para elevar as plantas acima do aquário e um dispositivo de irrigação. ^[21] Para iniciar este sistema, é importante colocar o peixe pelo menos uma semana antes. Além disso, antes de regar as plantas, agite o tanque de criação de peixes e encha o regador. Neste sistema, o aquário de criação de peixes precisará ser limpo periodicamente. Por fim, é importante inundar os contêineres pelo menos três vezes ao dia. ^[21]

Operação e manutenção

A operação e a manutenção variarão entre todos os diferentes designs. Em geral, os diferentes níveis de nutrientes e pH devem ser monitorados. ^[22] Também é importante limpar qualquer “lama” acumulada nas tubulações entre os diferentes componentes do sistema. ^[23] Nas demais seções onde foram mencionados diferentes sistemas, há mais detalhes sobre técnicas de manutenção.

Avaliação do sistema

Muitos lugares do mundo não têm acesso fácil a verduras ou peixe fresco. ^[21] Alguns desses locais estão localizados em nossos próprios quintais, em partes dos centros urbanos que não possuem mercearias próximas. A avaliação do sistema aquapónico tem de ter em conta a importância que estes recursos, talvez escassos (peixe fresco e verduras), podem proporcionar a uma comunidade. ^[24] A tilápia contém gordura, proteína e ferro, que são partes importantes da dieta humana. ^[25]

Se tentarmos avaliar o benefício econômico dos sistemas, “até o momento, poucos estudos avaliaram a lucratividade de operações de pequena e grande escala”. ^[1] Ainda não está claro se a segurança alimentar seria uma preocupação, uma vez que existe um “risco de contaminação cruzada, incluindo a propagação de Salmonella e Escherichia coli quando peixes e outros animais estão perto dos produtos”. ^[1] No entanto, sabe-se que os lucros aumentam devido ao seguinte: 1) os nutrientes das plantas são produzidos "de graça" pelos peixes 2) grandes biofiltros são muitas vezes desnecessários 3) as necessidades de água diminuem 4) custos gerais para operar o sistema e para a infra-estrutura são partilhados por ambos os sistemas. ^[26]

Outra forma de avaliar o sistema é analisar a eficiência de remoção de nutrientes pelas plantas. Isto foi feito por muitos cientistas. Numa dessas experiências, os cientistas testaram a excreção e absorção de azoto nos sistemas aquapónicos, observando o desempenho do crescimento, o rendimento da alface e a retenção de nutrientes. ^[27] Em outro experimento, o sistema aquapônico foi configurado para analisar a remoção de nitrogênio por tomates e pepinos. Verificou-se que a maior remoção foi feita pelo tomate e o sistema geral teve “69% da remoção de nitrogênio pelo sistema geral podendo assim ser convertido em frutos comestíveis”. ^[28] Os rendimentos de certas culturas também podem ser usados ​​para avaliar a produtividade do sistema. Em Graber et al. eles analisaram quatro culturas diferentes de tomate e descobriram que seus rendimentos eram maiores em sistemas aquapônicos quando comparados aos sistemas hidropônicos (Fig. 6).

Para obter o maior benefício econômico por meio da maior absorção de nutrientes, um estudo descobriu que "o maior crescimento das plantas foi observado no sistema de tanque de recirculação, onde a taxa de alimentação dos peixes e os subsequentes nutrientes dissolvidos eram maiores. Nesse sistema, o capim-cordão - biomassa Spartina a produção foi 25% superior à dos pântanos construídos e a absorção de azoto foi duas vezes superior à dos pântanos naturais. A análise económica preliminar mostrou que a produção vegetal pode gerar rendimentos suplementares, uma vez que as plantas têm um valor relativamente elevado". ^[23]

Impactos

Diferentes organizações em todo o mundo criaram sistemas aquapónicos em partes do mundo em desenvolvimento para fornecer plantas e peixes frescos a comunidades sub-representadas. Uma dessas organizações, o Comitê Internacional de Resgate, construiu um sistema aquapônico com dois tanques de criação de peixes de 700 galões abastecidos com tilápia e usou as águas residuais produzidas para cultivar plantas frescas. ^[30]

Nas comunidades urbanas, a aquapónica tem sido utilizada para fornecer produtos frescos baratos a indivíduos que não têm acesso fácil aos mesmos e, em alguns casos, os indivíduos obtiveram lucros com os sistemas aquapónicos urbanos. ^[31] Actualmente, a Universidade de Amherst Massachusetts está a trabalhar num projecto de aquaponia no Uganda que fornecerá proteínas de alta qualidade aos residentes da comunidade. ^[32] Veja o vídeo em https://www.cns.umass.edu/about/news/2012/danylchuk-holingsworth-develop-aquaponics-for-developing-countries . O Instituto de Tecnologia de Massachusetts também está trabalhando em um projeto no Vietnã que fornece tilápia e arroz a uma província local chamada Hoa Binh. ^[33]

Disseminação

Fatos e informações sobre aquaponia podem ser encontrados em toda a Internet (como aqui: http://theaquaponicsource.com/learn-about-aquaponics/ ) onde um indivíduo pode aprender sobre a ciência por trás do sistema, como configurar seu próprio sistema aquapônico e converse (por meio de blogs) com outras pessoas que já experimentaram sua própria configuração aquapônica. Desde o entusiasmo renovado da aquapónica, países de todo o mundo começaram a beneficiar do sistema aquapónico. Nos EUA, a Universidade Estadual da Carolina do Norte e a Universidade das Ilhas Virgens têm sido grandes intervenientes no avanço da tecnologia. ^[5] Os países da América do Sul, muitos dos quais sofrem de extrema falta de água, são os principais candidatos para este sistema integrado de aquicultura e horticultura devido ao seu uso eficiente da água (Bishop, 2009). Japão, Taiwan, Bangladesh, bem como muitos outros países da Ásia, adotaram a aquapônica devido às possibilidades de produção barata de alimentos orgânicos em um espaço condensado. Na Austrália, os cientistas têm feito experiências com diferentes espécies de peixes para cultivar devido à proibição da tilápia (o peixe mais utilizado no sistema). ^[10] Instalações aquapónicas de fácil manutenção, baratas e eficientes foram construídas em África. ^[20] A aquaponia está presente em quase todos os continentes do globo. ^{[10] [21] [20] [5] [34]} A maioria das operações se enquadra em uma das seguintes categorias: pesquisa, educacional, sem fins lucrativos, amadores comerciais ou privados (a maioria dos sistemas são de pequena escala). ^[1]

Desafios com disseminação

Uma das principais restrições deste sistema é que ele pode ter custos iniciais bastante elevados, requer uma grande quantidade de terreno para sistemas em escala comercial e geralmente há uma “falta de modelos em grande escala e de pessoal treinado”. ^[1]

Redesenhar

A quantidade de nutrientes fornecidos pelos peixes não pode ser convertida com rapidez suficiente, em alguns casos, pelas bactérias nitrificantes, de nitrato em nitrogênio que pode ser utilizado pelas plantas (Tyson et al., 2007). Sabe-se que o pH altera a taxa de nitrificação, mas o equilíbrio entre o pH “bom” para as bactérias, peixes e plantas é difícil no sistema atual, ou seja, cada um tem um pH ideal diferente. ^{[35] [36]}

Sistemas caseiros

Há muitas maneiras de alguém construir um sistema aquapônico em casa. Pode ser um projeto divertido e gratificante, especialmente se for usado para ensinar as ciências da vida às crianças. Investir em um sistema caseiro para fins de produção de alimentos é algo totalmente diferente. Há muitas coisas que podem dar errado em um sistema aquapônico porque existem muitas variáveis ​​no sistema. A qualidade da água é a preocupação número um na aquapônica e pode sofrer grandes alterações se apenas uma parte do sistema estiver desequilibrada ou com defeito. Portanto, é importante neste investimento, como em qualquer outro, compreender quais são os riscos antes de iniciar um projeto. Abaixo estão alguns itens a serem observados e maneiras de ajudar a projetar um sistema eficiente. Mas este, como qualquer documento, está incompleto. Se você decidir construir seu próprio sistema, sem dúvida encontrará novos problemas. Porém, não desanime, pois existem soluções e se você continuar lendo e trabalhando, as respostas para a produção de alimentos acessíveis estão disponíveis.

Para montar um sistema aquapônico você precisará de alguns itens. Um kit pode ser adquirido em organizações como www.backyardaquaponics.com. ^[37] O sistema também pode ser construído com materiais próprios. Os componentes básicos são um aquário ou uma banheira velha, uma bomba submersível, um tubo de PVC para transportar a água da bomba para a câmara de bactérias, uma bomba de ar e pedras de ar. ^[38] Sistemas de pequena escala também são ótimos projetos para salas de aula. Os alunos podem aprender habilidades de resolução de problemas envolvidas com as tecnologias em jogo. ^[39] Outros aspectos educacionais incluem ciclos naturais, nitrificação, biologia, anatomia dos peixes, nutrição, agricultura, matemática e negócios. Escolas nos Estados Unidos e em outros países estão usando a aquaponia para experiências educacionais de nível escolar até universitário. ^[14]

Barrelponia

O Manual Barrelponia . Barrelponics é aquaponia em barril. Pequeno, mas escalável. Se você quiser uma descrição completa de como construir um sistema barrilpônico, pdf [1] oferecido por Hughey. ^[40]

Este é um exemplo de sistema no Sierra Nevada College. Aproveitar!

Sistema Aquapônico da Sierra Nevada College

Fonte da fazenda

Farm Fountain combina aquaponia e escultura. Aplica a aquaponia como método de cultivo vertical para economizar espaço. Como construir o seu próprio

Dicas finais

Ao projetar um novo sistema, é importante compreender que a qualidade da água será literalmente o sangue vital do sistema. Sem a vazão e o transporte de água adequados, o sistema funcionará mal, se é que funcionará. Em seu vídeo de instruções Aquaponics Made Easy, Murry Hallam aponta que em pequenos sistemas aquapônicos é melhor não ter um sistema menor que 1000L (265 galões). Isto ocorre porque abaixo disso a quantidade de água no sistema é menos estável, com menos água para atuar como amortecedor quando as temperaturas variam ou quando há um aumento nos resíduos de peixes.

Mover essa quantidade de água também pode consumir muita energia e, portanto, ao projetar um sistema construído em casa, concentre-se em maneiras de usar a gravidade para promover a transferência de água de uma parte do sistema para outra. Uma boa maneira de fazer isso na fase de planejamento é desenhar diagramas que mostrem exatamente onde estará o nível da água em cada tanque. Dessa forma, você sabe onde ordenar as coisas no sistema e, no final do diagrama, quanta elevação vertical você precisará alcançar para mover a água através do sistema.

Projetos relacionados

Leitura adicional

• Informações sobre aquaponia no FAST
• Aquaponia de quintal . Inclui um fórum próspero
• Growing Power, uma organização sem fins lucrativos dedicada a educar as pessoas sobre o cultivo de alimentos
• Friendly Aquaponics contém planos para sistemas
• Artigos do Aquaponics Journal
• Artigo sobre aquaponia da Wikipedia , seção de leitura adicional
• Sistema aquapônico básico (faça você mesmo) (Wikiversity)
• Help With Aquaponics Contém planos para construir e operar sistemas aquapônicos
• O blog Aquaponics Ideas fornece informações e ideias sobre aquaponia
• Farming Aquaponics #1 Recurso para Guias de Aquaponia

Referências

Dados da página

Parte de	Engr308 Tecnologia e Meio Ambiente
Palavras-chave	produção de alimentos , agricultura , agricultura sustentável , água
ODS	ODS02 Fome zero
Autores	Kristine Nachbor , Cassandra Ruff , Ibrahim Sail , Alison Morse
Licença	CC-BY-SA-3.0
Organizações	HBCSL
Linguagem	Inglês (pt)
Traduções	Russo , Turco , Alemão , Coreano , Árabe , Chinês , Grego , Espanhol , Vietnamita , Lituano
Relacionado	10 subpáginas , 53 páginas link aqui
Apelido	Sistema aquapônico
Impacto	18.318 visualizações de página
Criada	20 de setembro de 2007 por Anônimo1
Modificado	18 de junho de 2024 por Felipe Schenone
Citar como	Kristine Nachbor , Cassandra Ruff , Ibrahim Sail , Alison Morse (2007–2024). "Aquaponia" . Apropédia . Recuperado em 27 de junho de 2024 .
Consultas de API	básico , semântico , html , arquivos , mais