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Sistema de Recirculação Aquícola

Os Sistemas de Recirculação Aquícolas ( RAS ) são usados ​​em aquários domésticos e em escala comercial para produção de peixes onde a troca de água é limitada e o uso da biofiltragem é necessário para reduzir a toxicidade da amônia. [1] Outros tipos de filtragem e controle ambiental muitas vezes também são necessários para manter a água limpa e fornecer um habitat adequado para os peixes. [2] O principal benefício do RAS é a capacidade de reduzir a necessidade de água fresca e limpa, mantendo um ambiente saudável para os peixes. Para ser operado economicamente o RAS comercial deve ter altas densidades de estocagem de peixes, e muitos pesquisadores estão atualmente realizando estudos para determinar se o RAS é uma forma viável de aquicultura intensiva.[3]


Recirculating aquaculture systems at the Virginia Tech Department of Food Science and Technology
Recirculating aquaculture systems at the Virginia Tech Department of Food Science and Technology

Processo de tratamento de água do sistema RAS editar

 
Biofiltro e desgaseificador ao ar livre em uma fazenda de aquicultura


Uma série de processos de tratamento é utilizada para manter a qualidade da água em operações de piscicultura intensiva. Essas etapas geralmente são feitas em ordem ou às vezes em conjunto. Depois da água sair do local de criação dos peixes como os tanques de criação, a água é primeiro tratada para retirada dos sólidos antes de entrar em um biofiltro para conversão da amônia em nitrato, e em seguida oxigenação e em alguns casos esterilização e/ou aquecimento. Cada um desses processos pode ser concluído usando uma variedade de métodos e equipamentos diferentes, mas, independentemente disso, todos devem ocorrer para garantir um ambiente saudável que maximize o crescimento e a saúde dos peixes.

 
Processos de tratamento de água necessários em um sistema de recirculação de aquicultura.

Biofiltragem editar

Ver artigo principal: Biofiltragem

Todos os RAS dependem da biofiltragem para converter amônia (NH4+ e NH3 ) excretada pelos peixes em nitrato. [4]  A amônia é um produto residual do metabolismo dos peixes e em altas concentrações (> 0,02 mg/L) são tóxicas para a maioria dos peixes. [5] Bactérias nitrificantes são quimioautotróficos que convertem amônia em nitrito e depois em nitrato. Um biofiltro fornece um substrato para a comunidade bacteriana, o que resulta no crescimento de um biofilme espesso dentro do filtro. [4] A água é bombeada através do filtro e a amônia é utilizada pelas bactérias para obter energia. O nitrato é menos tóxico que a amônia (>100 mg/L), e pode ser removido por um biofiltro desnitrificante ou por reposição de água. Condições ambientais estáveis ​​e manutenção regular são necessárias para garantir que o biofiltro esteja operando com eficiência.

Remoção de sólidos editar

Além de tratar os resíduos líquidos excretados pelos peixes, os resíduos sólidos também devem ser tratados, isso é feito concentrando e liberando os sólidos para fora do sistema. [6] A remoção de sólidos reduz o crescimento de bactérias, a demanda de oxigênio e a proliferação de doenças . O método mais simples para remoção de sólidos é a criação de sistemas de decantação onde a velocidade relativa da água é lenta e as partículas podem se depositar no fundo do tanque, onde são lavadas ou aspiradas manualmente usando um sifão. No entanto, esse método não é viável para operações de RAS em que uma área de cobertura pequena é desejada. A remoção típica de sólidos RAS envolve um filtro de areia ou filtro de partículas onde os sólidos ficam alojados e podem ser periodicamente lavados para fora do filtro. [7] Outro método comum é o uso de um filtro de tambor mecânico onde a água passa por uma tela de tambor rotativo que é periodicamente limpa por bicos de pulverização pressurizados, e a polpa resultante é tratada ou enviada pelo ralo. Para remover partículas extremamente finas ou sólidos coloidais um fracionador de proteínas pode ser usado com ou sem adição de ozônio (O3 ).

Oxigenação editar

A reoxigenação da água do sistema é parte crucial para a obtenção de altas densidades de produção. Os peixes precisam de oxigênio para metabolizar os alimentos e crescer, assim como as comunidades de bactérias no biofiltro. Os níveis de oxigênio dissolvido podem ser aumentados através de dois métodos, aeração e oxigenação . Na aeração, o ar é bombeado através de uma pedra de ar ou dispositivo similar que cria pequenas bolhas na coluna de água, resultando em uma área de superfície alta onde o oxigênio pode se dissolver na água. Em geral, devido às baixas taxas de dissolução do gás e à alta pressão do ar necessária para criar pequenas bolhas, esse método é considerado ineficiente e a água é oxigenada pelo bombeamento de oxigênio puro. Vários métodos são usados ​​para garantir que durante a oxigenação todo o oxigênio se dissolva na coluna de água. O cálculo cuidadoso e a consideração devem ser dados à demanda de oxigênio de um determinado sistema, e essa demanda deve ser atendida com equipamento de oxigenação ou aeração. [8]

Controle de pH editar

Em todos os RAS o pH deve ser cuidadosamente monitorado e controlado. A primeira etapa de nitrificação no biofiltro consome a alcalinidade e reduz o pH do sistema. [9] Manter o pH em uma faixa adequada (5,0-9,0 para sistemas de água doce) é crucial para manter a saúde dos peixes e do biofiltro. O pH é tipicamente controlado pela adição de alcalinidade na forma de cal (CaCO3 ) ou hidróxido de sódio (NaOH). Um pH baixo levará a altos níveis de dióxido de carbono dissolvido (CO2 ), que pode ser tóxico para os peixes. [10] O pH também pode ser controlado pela desgaseificação do CO2 em uma coluna empacotada ou com um aerador, isso é necessário em sistemas intensivos, especialmente onde a oxigenação em vez de aeração é usada em tanques para manter os níveis de O2. [11]

Controle de temperatura editar

Todas as espécies de peixes têm uma temperatura preferida acima e abaixo da qual esse peixe sofrerá efeitos negativos para a saúde e, eventualmente, a morte. Espécies de água quente, como Tilápia e Barramundi , preferem água a 24°C ou mais quente, enquanto espécies de água fria, como truta e salmão , preferem a temperatura da água abaixo de 16°C. A temperatura também desempenha um papel importante nas concentrações de oxigênio dissolvido (OD), com temperaturas mais altas da água tendo valores mais baixos de saturação de OD. A temperatura é controlada através do uso de aquecedores submersos, bombas de calor , chillers e trocadores de calor. [12] Todos os quatro podem ser usados ​​para manter um sistema operando na temperatura ideal para maximizar a produção de peixes.

Biossegurança editar

Surtos de doenças ocorrem mais facilmente quando se lida com as altas densidades de estocagem de peixes normalmente empregadas em RAS intensivas. Os surtos podem ser reduzidos operando vários sistemas independentes com o mesmo prédio e isolando o contato água a água entre os sistemas, limpando o equipamento e o pessoal que se move entre os sistemas. [13] Além disso, o uso de um sistema de tratamento de água por ultravioleta (UV) ou ozônio reduz o número de vírus e bactérias flutuantes na água do sistema. Esses sistemas de tratamento reduzem a carga de doenças que ocorre em peixes estressados ​​e, assim, reduzem a chance de um surto.

Vantagens editar

  • Requerimentos de água reduzidos em comparação com os sistemas de aquacultura de raceway ou lagoas. [14]
  • Necessidades de terra reduzidas devido à alta densidade de estocagem [15]
  • Flexibilidade de seleção do local e independência de uma grande fonte de água limpa. [16]
  • Redução do volume de efluentes de águas residuais. [17]
  • Aumento da biossegurança e facilidade no tratamento de surtos de doenças. [13]
  • Capacidade de monitorar e controlar de perto as condições ambientais para maximizar a eficiência da produção. Da mesma forma, independência do clima e das condições ambientais variáveis. [1]

Desvantagens editar

Alto investimento inicial em materiais e infraestrutura. [18]

  • Altos custos operacionais principalmente devido à eletricidade e manutenção do sistema. [18]
  • Necessidade de pessoal altamente treinado para monitorar e operar o sistema. [18]
  • Maiores emissões de gases de efeito estufa do que a aquicultura sem recirculação. [19]

Tipos especiais de RAS editar

Aquaponia editar

Ver artigo principal: Aquaponia

A combinação de plantas e peixes em um RAS é chamada de aquaponia. Nesse tipo de sistema, a amônia produzida pelos peixes não é apenas convertida em nitrato, mas também é removida pelas plantas da água. [10] Em um sistema de aquaponia, os peixes fertilizam efetivamente as plantas, criando um sistema de circuito fechado onde muito pouco resíduo é gerado e os insumos são minimizados. Aquaponiaoferece a vantagem de poder colher e vender várias colheitas. Existem opiniões contraditórias sobre a adequação e segurança dos efluentes RAS para sustentar o crescimento das plantas em condições de aquaponia. Conversões futuras, em vez de 'atualizações', de fazendas RAS operacionais para empreendimentos aquapônicos semi-comerciais não devem ser dissuadidas por insuficiência de nutrientes ou argumentos de segurança de nutrientes. Incentivar os resíduos agrícolas da RAS por meio de aquaponia semi-comercial é incentivado. Nutrientes bloqueados em águas residuais e lodo RAS têm nutrientes suficientes e seguros para sustentar o crescimento das plantas em condições de aquaponia. [20]

Aquários editar

Ver artigo principal: Aquários

Aquários domésticos e aquários comerciais interiores são uma forma de RAS onde a qualidade da água é cuidadosamente controlada e a densidade de peixes é relativamente baixa. Nesses sistemas, o objetivo é exibir os peixes em vez de produzir alimentos. No entanto, biofiltros e outras formas de tratamento de água ainda são usados ​​para reduzir a necessidade de troca de água e manter a clareza da água. [21] Assim como no RAS tradicional, a água deve ser removida periodicamente para evitar que nitrato e outros produtos químicos tóxicos se acumulem no sistema. Aquários costeiros geralmente têm altas taxas de troca de água e normalmente não são operados como RAS devido à sua proximidade a um grande corpo de água limpa.

Veja também editar

Ligações externas editar

Referências editar

  1. ↑ a b «Recirculating aquaculture system». Wikipedia (em inglês). 11 de fevereiro de 2022. Consultado em 6 de abril de 2022 
  2. ↑ Lawson, Thomas B. (1995). Fundamentals of Aquacultural Engineering. Boston, MA: Springer US. OCLC 851784117 
  3. ↑ «Recirculating aquaculture systems: The future of fish farming?». Christian Science Monitor. 24 de fevereiro de 2010. ISSN 0882-7729. Consultado em 6 de abril de 2022 
  4. ↑ a b Hall, Antar Gamble (1 de dezembro de 1999). «A Comparative Analysis of Three Biofilter Types Treating Wastewater Produced in Recirculating Aquaculture Systems» (em inglês). Consultado em 6 de abril de 2022 
  5. ↑ Stickney, Robert R. (1994). Principles of aquaculture. New York: Wiley. OCLC 28549231 
  6. ↑ Summerfelt, Robert C.; Penne, Chris R. (1 de setembro de 2005). «Solids removal in a recirculating aquaculture system where the majority of flow bypasses the microscreen filter». Aquacultural Engineering (em inglês) (3): 214–224. ISSN 0144-8609. doi:10.1016/j.aquaeng.2005.02.003. Consultado em 6 de abril de 2022 
  7. ↑ Chen, Shulin; Timmons, Michael B.; Aneshansley, Daniel J.; Bisogni, James J. (maio de 1993). «Suspended solids characteristics from recirculating aquacultural systems and design implications». Aquaculture (2-3): 143–155. ISSN 0044-8486. doi:10.1016/0044-8486(93)90440-a. Consultado em 6 de abril de 2022 
  8. ↑ «Traditional Recirculation and Water Re-use Systems». Oxford: John Wiley & Sons. 11 de fevereiro de 2013: 190–200. Consultado em 6 de abril de 2022 
  9. ↑ Losordo, T.; Delong, D.; Guerdat, T. (2009). «Advances in technology and practice for land-based aquaculture systems: tank-based recirculating systems for finfish production». Elsevier: 945–983. Consultado em 6 de abril de 2022 
  10. ↑ a b «Original PDF». dx.doi.org. Consultado em 6 de abril de 2022 
  11. ↑ Kundahl, George G., ed. (24 de julho de 2014). «Regimental Commander, April–October 1862». University of North Carolina Press. doi:10.5149/9780807895702_kundahl.9. Consultado em 6 de abril de 2022 
  12. ↑ Aquaculture engineering. Odd-Ivar Lekang 2nd ed ed. Chichester, West Sussex, U.K.: Wiley-Blackwell. 2013. OCLC 834614036 
  13. ↑ a b Yanong, Roy (31 de dezembro de 1969). «Fish Health Management Considerations in Recirculating Aquaculture Systems - Part 1: Introduction and General Principles». EDIS (1). ISSN 2576-0009. doi:10.32473/edis-fa099-2003. Consultado em 6 de abril de 2022 
  14. ↑ Martins, C.I.M.; Eding, E.H.; Verdegem, M.C.J.; Heinsbroek, L.T.N.; Schneider, O.; Blancheton, J.P.; d’Orbcastel, E. Roque; Verreth, J.A.J. (novembro de 2010). «New developments in recirculating aquaculture systems in Europe: A perspective on environmental sustainability». Aquacultural Engineering (em inglês) (3): 83–93. doi:10.1016/j.aquaeng.2010.09.002. Consultado em 6 de abril de 2022 
  15. ↑ Hall, A.G.; Hallerman, E.M.; Libey, G.S. (1 de junho de 2002). «Water Quality Impacts of Three Biofilter Designs in Recirculating Aquaculture Systems». International Journal of Recirculating Aquaculture (0). ISSN 2572-9160. doi:10.21061/ijra.v3i1.1457. Consultado em 6 de abril de 2022 
  16. ↑ Urban aquaculture. Barry A. Costa-Pierce. Wallingford, Oxfordshire, UK: CAB International. 2005. OCLC 232157281 
  17. ↑ Starr, Ken; Deyo, Yvonne (1 de junho de 2016). «Weldon Spring, Missouri, Site Annual Report for Calendar Year 2015 June 2016». Consultado em 6 de abril de 2022 
  18. ↑ a b c Montanari, Luca; Suraneni, Prannoy; Khanzadeh Moradllo, Mehdi; Wilson, Cameron; Amirkhanian, Armen; Tsui Chang, Marisol; Villani, Chiara; Reese, Steven; Weiss, W. (maio de 2021). «Examining Cost-Saving Measures in Material Selection for Continuously Reinforced Concrete Pavement: Volume 4». Consultado em 6 de abril de 2022 
  19. ↑ Tilman, David; Clark, Michael (novembro de 2014). «Global diets link environmental sustainability and human health». Nature (em inglês) (7528): 518–522. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/nature13959. Consultado em 6 de abril de 2022 
  20. ↑ Lunda, Roman; Roy, Koushik; Másílko, Jan; Mráz, Jan (1 de setembro de 2019). «Understanding nutrient throughput of operational RAS farm effluents to support semi-commercial aquaponics: Easy upgrade possible beyond controversies». Journal of Environmental Management (em inglês): 255–263. ISSN 0301-4797. doi:10.1016/j.jenvman.2019.05.130. Consultado em 6 de abril de 2022 
  21. ↑ Boruchowitz, David E. (2001). The simple guide to freshwater aquariums. Neptune City, N.J.: T.F.H. OCLC 48646498 
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