Aquaponia

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"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] Ela tem sido usada em muitas culturas diferentes, principalmente para produção de alimentos e remoção de resíduos tóxicos, como aqueles produzidos por 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 usa 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 aquicultura com hidroponia . Essa relação simbiótica facilita um sistema sustentável com pouca entrada necessária. Bactérias boas se acumulam, que então convertem as toxinas produzidas a partir de resíduos de peixes em nutrientes usados ​​pelas plantas. Ao absorver esses nutrientes, as plantas filtram a água, dando aos peixes um ambiente habitável. Esse ciclo ajuda a manter o tanque em boas condições para peixes e plantas.

Produzir alimentos com este método é o mais orgânico que você pode obter. Com esta configuração, não há necessidade de fertilizante porque os resíduos de 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 aquaponia ressurgiu recentemente em popularidade, ^[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 em águas rasas de lagos e eram misturadas com resíduos animais. Essa configuração permitiu que o povo asteca aproveitasse tanto a remoção de resíduos quanto as propriedades de fornecimento de alimentos da aquaponia. ^[7] Policulturas também foram criadas na China e na Tailândia, onde peixes (assim como outras espécies, como enguias de pântano e caracóis de lagoa) eram colocados nos arrozais para auxiliar na produção das plantas e servir como outra fonte de alimento. ^[6]

Onde a aquaponia é usada?

Desde a excitação renovada da aquaponia, países ao redor do mundo começaram a se beneficiar; esses países incluem os EUA, aqueles na América do Sul, muitas partes da Ásia, Austrália e partes da África. ^{[5] [8] [9] [10]} Mesmo na água salobra do deserto de Negev, houve sistemas aquapônicos instalados com sucesso adequado no crescimento de plantas e peixes. ^[11] A maioria das operações se enquadra em uma das seguintes categorias: pesquisa, educacional, sem fins lucrativos, comerciais ou amadores privados. ^[1] Embora a maioria dos sistemas seja de pequena escala agora, o avanço da tecnologia levou a um "aumento constante no número de aplicações comerciais, duas grandes áreas de preocupação, a saber, lucratividade e gerenciamento de resíduos, estimularam o interesse na aquaponia como um possível meio de aumentar os lucros ao utilizar alguns dos produtos residuais". Uma explicação mais detalhada de como o sistema aquapônico foi implementado nesses diferentes países pode ser encontrada nas seções posteriores.

Comparação de métodos

Para entender completamente a aquaponia, é imperativo entender que ela usa ambos os métodos de aquicultura e hidroponia para cultivar suas colheitas sustentáveis. Ao aprender sobre os dois métodos, você pode apreciar completamente as vantagens e desvantagens desses três métodos de cultivo.

Aquicultura

Aquacultura é a utilização de relações naturais entre plantas aquáticas e animais para obter múltiplos rendimentos de forma sustentável. Como isso é alcançado? Projetando de forma inteligente, que é o que a permacultura trata.

Agora passo a palavra a Bill Mollison, pai da permacultura, citando o Manual de Design de Permacultura, Capítulo 13.2, página 459 "O Caso da Aquicultura":

"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.

Culturas aquáticas têm estabilidade há muito testada e inquestionável, e muitas têm persistido sem insumos externos por milhares de anos. A estabilidade e produtividade dos sistemas de aquicultura são superiores aos sistemas de culturas terrestres desenvolvidos até agora. Dadas as mesmas entradas em energia ou nutrientes, podemos esperar de 4 a 20 vezes o rendimento da água do que da terra adjacente.

A aquicultura, em suma, é uma ocupação estável e futura de sociedades responsáveis, assim como as florestas, e entre esses dois sistemas benéficos veremos uma grande redução das áreas agora entregues ao pastoreio (nota: ele está se referindo ao sobrepastoreio prejudicial) e à monocultura (nota: que é basicamente um genocídio ecológico). Ambas as últimas ocupações são empreendimentos cada vez menos favorecidos pela sociedade, e seus produtos são um risco óbvio de qualquer ponto de vista que se queira tomar (fiscal, saúde, bem-estar social, eficiência energética ou estabilidade geral da paisagem).

A aquicultura não é mais válida como uma monocultura de alto uso de energia do que seus predecessores históricos - as grandes fazendas de grãos ou monoculturas. Ela é mais agradável, convivial e socialmente valiosa quando encontrada como cultura comunitária de taro-terraço, e mais deprimente como fazendas intensivas de camarão ou bagre de 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 uma solução de água mineral sem solo. Este sistema permite um método de cultivo mais eficiente que é equipado com menos espaço, menos trabalho e água. Como as plantas estão em condições ideais de água, 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 características e componentes

Uma das características notáveis ​​do sistema aquapônico é o imenso número de maneiras diferentes de ser construído. Apesar dessa diversidade, há cinco componentes principais em qualquer configuração aquapônica: tanque de criação, remoção de sólidos, filtro biológico, subsistema hidropônico e um reservatório (Fig.1; ^[5] Todos esses componentes principais realizam as seguintes funções, "produção de peixes e plantas, remoção de sólidos suspensos e nitrificação bacteriana. ^[1]

Tanque de criação: onde os peixes são criados

Existem três tipos diferentes de técnicas de criação: criação sequencial, divisão de estoque e múltiplas unidades de criação. Cada uma dessas técnicas diferentes tem benefícios, desvantagens e requer diferentes layouts. Por exemplo, a criação sequencial requer muitas faixas etárias diferentes de peixes em um único tanque. Essa configuração é menos complexa do que as outras técnicas de criação. No entanto, pode induzir estresse nos peixes que não estão totalmente crescidos para o mercado quando outros são capturados, também dificulta o acompanhamento dos registros de estoque e peixes atrofiados evitam a captura. Outra técnica de criação é chamada de divisão de estoque. Na divisão de estoque, os peixes são divididos em dois tanques diferentes aleatoriamente quando o primeiro tanque atinge a capacidade de carga. Embora essa técnica ajude a evitar a transferência de peixes atrofiados, o estresse induzido pela transferência dos peixes pode ser prejudicial ao seu crescimento geral. A última técnica comum é um sistema com múltiplas unidades de criação. Nesse sistema, as populações começam em idades diferentes e são transferidas para tanques maiores quando os peixes são grandes o suficiente.

Remoção de Sólidos: remoção de resíduos orgânicos maiores

O tipo de sistema de remoção de sólidos depende de quanto resíduo orgânico é produzido no sistema (também conhecido como quantos peixes estão sendo criados e quantas plantas estão sendo cultivadas). Se houver mais resíduos de peixes do que pode ser mantido pelo número de plantas no sistema, então um dispositivo de remoção de sólidos, como um tambor de micro tela, é necessário.

Esses filtros intermediários ajudam a coletar o sólido e "facilitam a conversão de amônia e outros resíduos antes de entregá-los 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. Ele requer que os peixes estejam no tanque para se alimentar dos resíduos que podem estar perto do topo e manter os canos limpos. A rede também é instalada após o clarificador para capturar o excesso de resíduos orgânicos que escaparam do clarificador. Essa 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] Em um sistema de menor escala, a remoção de resíduos pode ser desnecessária (onde há pequenas quantidades de peixes em relação à área de cultivo de plantas). ^[5] Nesses sistemas, geralmente há um fluxo direto de água do tanque de criação de peixes para "canteiros de vegetais hidropônicos cultivados em cascalho". ^[10]

Biofiltração: utilizando bactérias

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

Essas bactérias nitrificantes naturais gostam de crescer em biofilmes ao longo de diferentes superfícies. Para maximizar o crescimento bacteriano, os biofiltros em aquaponia são, mais comumente, construídos 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 configurações menores, o cascalho é usado por causa de seu benefício de cálcio para as plantas. ^[5] Este tipo de sistema precisa de fluxo e refluxo constantes de água. As desvantagens deste sistema incluem entupimento de raízes restantes, crescimento microbiano e falta de circulação completa de água (a falta de fluxo leva a zonas anaeróbicas e baixa produção de 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] Grânulos maiores de areia são recomendados para evitar o entupimento dos tubos. Se nem areia nem cascalho forem uma opção, a perlita é outra escolha maravilhosa. ^[5] Os sistemas baseados em perlita são bons se pequenas plantas com raízes estiverem sendo cultivadas e o produtor estiver disposto a remover todos os sólidos antes que entrem na porção hidropônica. Se isso não for feito, porções anaeróbicas se formarão. ^[5]

Sump: coleta de água limpa

O reservatório é o único lugar 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 elas precisam e como crescem melhor?

Em primeiro lugar, é importante abordar as plantas que são mais bem adaptadas ao sistema aquapônico. Este sistema suporta melhor plantas que têm baixas necessidades de nutrientes, como agrião, manjericão, cebolinha, espinafre, ervas e alface. ^[10] No entanto, tomates e pepinos também foram cultivados. ^[13] Se condições anaeróbicas forem criadas devido ao fluxo de água insuficiente, essas zonas também podem levar à falta de crescimento das plantas. ^[5]

Culturas de raízes

Apesar de crescerem em um meio rochoso, como seixos de argila ou cascalho, diz-se que as raízes se dão razoavelmente bem em um sistema aquapônico. 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 as culturas folhosas poderiam ser cultivadas. Agora, mais de 60 tipos diferentes de alimentos foram cultivados com sucesso, conforme tentado pelo Crop Diversification Center em Alberta, Canadá. ^[14]

Raízes Invasivas

Não é aconselhável plantar uma espécie com raízes de crescimento rápido, como a hortelã. Um sistema radicular agressivo crescerá na tubulação e ultrapassará o sistema. ^[4]

O Sistema Cheio de Mídia

Como os sistemas de mídia são mais comuns para a produção de alimentos em casa, esta seção será elaborada, pois diz respeito ao método de mídia. Muitos componentes deste método também são usados ​​em sistemas de raft e NFT. As peças básicas de uma operação de mídia são os canteiros de cultivo, os tanques de peixes e um clarificador. Claro, bombas individuais, mecanismos de aeração, aquecedor/resfriador de água, sistemas de energia de reserva e uma variedade de encanamentos usando tubulação de PVC também são necessários.

Meio de cultivo

Um cascalho padrão de 1/4 de polegada (0,66 cm), perlita ou hydroton, 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 hydroton 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 galões, você pode ter 20 peixes. Quanto mais água você tiver, porém, ajudará a estabilizar o sistema. O tamanho mínimo recomendado do aquário é 250 galões, ou 1000 litros. O volume do canteiro de cultivo deve ser o mesmo que o volume do aquário. ^[4] Sistemas menores foram feitos com vários graus de sucesso.

Sistema de descarga/enchimento

Ao usar um canteiro de cultivo, a mídia deve ser periodicamente inundada e drenada. Há 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 cultivo de volta ao aquário. Isso inclui um sifão de sino, um transbordamento, uma válvula de vaso sanitário ou apenas uma bomba ajustada em um temporizador. Várias maneiras podem ser usadas para fornecer quantidades adequadas de água, nutrientes e oxigênio à água em um sistema preenchido com mídia. A chave é ter uma taxa de fluxo que circule a água pelo sistema e não permita que níveis tóxicos de amônia e nitritos se acumulem.

Nutrientes vegetais

Dependendo do seu sistema, pode ser necessário adicionar certos nutrientes à água. Ferro, cálcio, magnésio, potássio e boro. Eles 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

Peixes: requisitos para a melhor produção de peixes

Certos peixes são melhores porque são mais tolerantes a mudanças. A tilápia é o peixe mais comumente usado no sistema. ^{[10] [5]} Os peixes que foram incluídos no sistema incluem "tilápia, truta, perca, salmão ártico e robalo... a tilápia é tolerante a condições flutuantes da água, como pH, temperatura, oxigênio e sólidos dissolvidos". ^[10] Essas diferentes condições mencionadas antes (amônia, nitrito, nitrato, pH, oxigênio dissolvido, dióxido de carbono) são importantes para monitorar para garantir a maior taxa de crescimento dos peixes. ^[10] Essas condições podem ser medidas direta ou indiretamente por meio da "densidade de estocagem de 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 área. Isso permite que a menor quantidade de energia seja colocada no aquecimento ou resfriamento dos tanques de peixes. Também é recomendado escolher uma raça resistente de peixes que possa sobreviver a flutuações na qualidade da água ou temperatura. Tenha em mente que alguns peixes comem seus companheiros quando eles ficam maiores e devem ser separados em tanques separados. ^[4]

Alimentação

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

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

• Ração para peixes em pellets . A alimentação dos seus peixes pode ser feita com uma ração em pellets de alta qualidade feita de peixe e soja. Esta é a forma mais comum e bem testada de alimentar peixes em sistemas aquapônicos, mas tem a desvantagem de exigir uma entrada externa constante, o que aumenta consideravelmente o custo de operação do sistema. As seguintes opções podem ser usadas para aproximar o sistema de um sistema de circuito totalmente fechado
• Algas . As algas crescem endemicamente em quase qualquer corpo de água parada e fornecem algum alimento para os peixes. Colocar uma malha de plástico (como uma caixa de frutas vazia) no seu aquário fornece uma superfície para as algas crescerem. Infelizmente, mesmo nas melhores circunstâncias, é difícil atender totalmente às necessidades alimentares dos peixes apenas com algas.
• A comida 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, depois colhida e congelada conforme necessário. ^[4] A lentilha-d'água cresce rapidamente, tem alto teor de proteína e nutrientes para os peixes, e há uma espécie dela que se adapta à maioria dos climas. Além disso, a lentilha-d'água absorve amônia, um subproduto dos peixes, fornecendo um alimento rico em proteínas que pode ser fornecido a certos tipos de peixes. ^[15]
• Minhocas . Algumas pessoas praticam vermicultura junto com aquaponia. Isso permite que as partes não comestíveis das plantações (ou outros resíduos orgânicos que você tem por perto, como aparas de grama ou o que for) sejam alimentadas às minhocas. As minhocas podem então ser alimentadas aos peixes. O composto produzido na minhocaria pode ser usado para cultivar plantas fora do sistema aquapônico, ou pode ser usado para fazer chá de composto que pode ser adicionado ao elemento hidropônico do sistema. Isso diversifica os nutrientes que as plantas recebem, particularmente fornecendo boro que de outra forma poderia estar faltando.

Berçário

Embora os alevinos possam ser comprados, 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 de berçário pode ser montado e o acasalamento facilitado para que a população de peixes se sustente. É importante mover os filhotes para um tanque separado em alguns casos porque os adultos os comerão. ^[4]

Água

Em um 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. Em uma situação de cultivo não hidropônico, os minerais vêm do solo. Em um sistema hidropônico 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, subsequentemente, consumi-los em seu produto final. Portanto, a aquaponia é uma forma mais pura de agricultura orgânica, fornecendo um nível mais alto de regulamentação, resultando em um 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 7,5-8, enquanto as plantas se saem melhor em 6,0-6,5, e a colônia de bactérias funciona mais eficientemente em 7,0-8,0. 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 aquapônica instalada. Existem três tipos principais: raft, Nutrient Film Technique (NFT) e leitos cheios de mídia. Os sistemas de raft, também chamados de float, deep channel e deep flow, cultivam as plantas em placas de isopor flutuantes em um tanque separado do aquário. O NFT cultiva as plantas em canais longos e estreitos com uma fina película de água fluindo por eles para levar nutrientes às raízes das plantas. Os leitos cheios de mídia são simplesmente recipientes cheios de um meio de cultivo, como cascalho, perlita ou hidroton, nos quais as raízes das plantas são mantidas, então elas 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. Os clarificadores cônicos e as bacias de decantação facilitam a decantação dos sólidos da coluna de água; eles são baseados no conceito de alta gravidade específica, em comparação com a água em que estão. ^[14] Basicamente, isso significa que eles afundam e podem ser capturados no fundo de um instrumento de clarificação, seja uma bacia de decantação ou um clarificador cônico. Outra maneira 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 raft e NFT porque em um leito cheio de mídia, os sólidos são capturados na mídia, onde podem então se biodegradar 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 pode estar se perguntando como o sistema funciona se os sólidos, que são essencialmente o fertilizante do sistema, forem removidos. Antes do clarificador, os sistemas de balsa e NFT precisam de um tanque de mineralização que seja preenchido com algum tipo de meio poroso. Nessa área, bactérias heterotróficas convertem os resíduos em elementos que são prontamente usados ​​pelas plantas. Esse processo também cria gases como hidrogênio sulfetado, metano e nitrogênio. Portanto, um tanque de desgaseificação é necessário para ajudar a liberá-los no ar. ^[14] Novamente, isso não é necessário em um leito cheio de meio porque os sólidos permanecem no sistema presos no meio.

A biofiltração fornece um local para a colônia de bactérias viver. Não é necessária em sistemas de raft e de meio cheio porque há área de superfície suficiente para as bactérias colonizarem a um nível saudável. No entanto, em um sistema NFT, espaço de colonização extra deve ser fornecido para que uma colônia saudável se estabilize. Essa 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 cairá. Este ponto é exatamente o motivo pelo qual ter um sistema de energia de reserva é importante. Os aeradores de água podem ser comprados em uma loja de suprimentos para aquários, mas devem ser alimentados por eletricidade. Portanto, se houver uma falha elétrica, o oxigênio deixará de ser fornecido à água e ocorrerão 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 sai dos canteiros de cultivo pode ser organizada de modo que caia de uma altura suficiente para respingar de volta no aquário, misturando ar na água. Novamente, se houvesse uma falha de energia, a bomba que causa a aeração também falharia; não importa quais medidas sejam tomadas para fornecer oxigênio adequado, um backup elétrico é necessário.

Bactérias: como essas bactérias ajudam?

Uma parte vital do sistema aquapônico é a remoção da amônia que é excretada como um resíduo metabólico das guelras dos peixes. ^[5] Se houver uma concentração muito alta de amônia, os peixes morrerão. ^[5] Isso é evitado pela nitrificação da amônia. Durante esse processo, a amônia é oxidada em nitrito e depois em nitrato. A aquaponia aproveita essas bactérias nitrificantes naturais, Nitrosomonas e Nitrobacter, que mediam 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 usados ​​pelas plantas. Sem essa conversão, os nitritos, e até certo ponto a amônia, 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, 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 em todos os sistemas naturais, os componentes entrarão em equilíbrio e permanecerão estáveis ​​com pouca manutenção.

Começando o seu próprio

Entretanto, 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 taxas de fluxo menores que 100 galões por hora". ^[20] Um projeto específico para este sistema ainda não foi lançado, mas ele opera de forma semelhante a uma "válvula de vaso sanitário padrão". ^[20]

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

Operação e manutenção

A operação e a manutenção variam entre todos os diferentes projetos. Em geral, os diferentes níveis de nutrientes e pH devem ser monitorados. ^[22] Também é importante limpar qualquer acúmulo de "lodo" nos canos entre os diferentes componentes do sistema. ^[23] Nas outras seções onde diferentes sistemas foram mencionados, há mais detalhes sobre técnicas de manutenção.

Avaliação do sistema

Muitos lugares no mundo não têm acesso fácil a verduras ou peixes frescos. ^[21] Alguns desses lugares estão localizados em nosso próprio quintal, em partes de centros urbanos que não têm supermercados por perto. A avaliação do sistema aquapônico tem que levar em conta a importância que esses recursos, talvez escassos (peixes frescos e verduras), podem fornecer a uma comunidade. ^[24] A tilápia contém gordura, proteína e ferro, que são partes importantes na dieta humana. ^[25]

Se tentar 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, pois há um "risco de contaminação cruzada, incluindo a disseminação 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) os grandes biofiltros são frequentemente desnecessários 3) as necessidades de água são reduzidas 4) os custos gerais para operar o sistema e para a infraestrutura são compartilhados por ambos os sistemas. ^[26]

Outra maneira de avaliar o sistema é analisar a eficiência da remoção de nutrientes pelas plantas. Isso foi feito por muitos cientistas. Em um desses experimentos, os cientistas testaram a excreção e absorção de nitrogênio nos sistemas aquapônicos observando o desempenho do crescimento, os rendimentos de 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. Foi descoberto que a maior remoção foi por tomates e o sistema geral teve "69% da remoção de nitrogênio pelo sistema geral, podendo assim ser convertido em frutas comestíveis". ^[28] Os rendimentos de certas culturas também podem ser usados ​​para avaliar a produtividade do sistema. Em Graber et al. eles analisaram quatro diferentes culturas de tomate e descobriram que seus rendimentos eram maiores em sistemas aquapônicos quando comparados aos hidropônicos (Fig. 6).

Para obter o maior benefício econômico por meio da maior absorção de nutrientes, um estudo descobriu que "o maior crescimento de plantas foi observado no sistema de tanque de recirculação, onde a taxa de alimentação dos peixes e os nutrientes dissolvidos subsequentes foram maiores. Nesse sistema, a produção de biomassa de capim-cordão -Spartina foi 25% maior do que em pântanos construídos e a absorção de nitrogênio foi o dobro da dos pântanos naturais. A análise econômica preliminar mostrou que a produção de plantas pode gerar renda suplementar, pois as plantas têm valor relativamente alto". ^[23]

Impactos

Diferentes organizações ao redor do mundo criaram sistemas aquapônicos em partes do mundo em desenvolvimento para fornecer plantas e peixes frescos para comunidades sub-representadas. Uma dessas organizações, o International Rescue Committee, 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]

Em comunidades urbanas, a aquaponia tem sido usada para fornecer produtos frescos e baratos a indivíduos que não têm acesso fácil a eles e, em alguns casos, os indivíduos têm lucrado com sistemas aquapônicos urbanos. ^[31] Atualmente, a Universidade de Amherst, Massachusetts, está trabalhando em um projeto de aquaponia em Uganda que fornecerá proteína de alta qualidade para os moradores 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 está fornecendo tilápia e arroz para 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 de aquaponia e conversar (por meio de blogs) com outros indivíduos que já experimentaram sua própria configuração de aquaponia. Desde a excitação renovada da aquaponia, países ao redor do mundo começaram a se beneficiar do sistema de aquaponia. Nos EUA, a North Carolina State University e a University of the Virgin Islands têm sido grandes participantes no avanço da tecnologia. ^[5] Os países da América do Sul, muitos dos quais sofrem com 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 aquaponia devido às possibilidades de produzir alimentos orgânicos de forma barata em um espaço condensado. Na Austrália, os cientistas têm feito experiências com diferentes espécies de peixes para criação devido à proibição da tilápia (o peixe mais comumente usado no sistema). ^[10] Instalações aquapônicas de fácil manutenção, baratas e eficientes foram construídas na 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, comerciais ou amadores privados (a maioria dos sistemas é de pequena escala). ^[1]

Desafios com a Disseminação

Uma das principais limitações deste sistema é que ele pode ter custos iniciais bastante elevados, requer uma grande quantidade de terra 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 para nitrogênio que pode ser usado 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, o que significa que cada um tem um pH ideal diferente. ^{[35] [36]}

Sistemas construídos em casa

Há muitas maneiras de alguém construir um sistema aquapônico em casa. Pode ser um projeto divertido e gratificante, especialmente se for usado para ensinar crianças sobre ciências biológicas. Investir em um sistema construído em casa para fins de produção de alimentos é algo completamente diferente. Há muitas coisas que podem dar errado em um sistema aquapônico porque há muitas variáveis ​​no sistema. A qualidade da água é a principal preocupação na aquaponia, e pode sofrer grandes mudanças se apenas uma parte do sistema estiver desequilibrada ou com defeito. Portanto, é importante com este investimento, como qualquer outro, entender quais são os riscos antes de começar um projeto. Abaixo estão descritas algumas coisas a serem observadas e maneiras de ajudar a projetar um sistema eficiente. Mas isso, como qualquer documento, é incompleto. Se você decidir construir seu próprio sistema, sem dúvida encontrará novos problemas. Não desanime, porém, as soluções estão por aí e se você continuar lendo e trabalhando, as respostas para a produção de alimentos acessíveis estão por aí.

Para montar um sistema aquapônico, você precisará de alguns itens. Um kit pode ser comprado de organizações como www.backyardaquaponics.com. ^[37] O sistema também pode ser construído usando seus próprios materiais. Os componentes básicos são um aquário ou uma banheira velha, uma bomba submersível, cano de PVC para mover 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 de sala 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 de peixes, nutrição, agricultura, matemática e negócios. Escolas nos Estados Unidos e em outros países estão usando aquaponia para experiências educacionais do ensino fundamental ao ensino superior. ^[14]

Barrilpônicos

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

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

Sistema de aquaponia da Sierra Nevada College

Fonte da fazenda

Farm Fountain combina aquaponia e escultura. Ela aplica a aquaponia como um método de cultivo vertical para economizar espaço. Como construir sua própria

Dicas finais

Ao projetar um novo sistema, é importante entender 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 ressalta que em pequenos sistemas aquapônicos é melhor não ter um sistema menor que 1000L (265 galões). Isso ocorre porque abaixo disso a quantidade de água no sistema é menos estável, com menos água para atuar como um buffer quando as temperaturas variam ou quando há um pico de resíduos de peixes.

Mover essa quantidade de água pode consumir muita energia também, então, 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 a outra. Uma boa maneira de fazer isso na fase de planejamento é desenhar diagramas que mostrem exatamente onde o nível da água estará em cada tanque. Dessa forma, você sabe onde no sistema ordenar as coisas e, no final do diagrama, quanta elevação vertical você precisará atingir para mover a água pelo sistema.

Projetos relacionados

Leitura adicional

• Informações sobre aquaponia na 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
• A Aquaponia Amigável contém planos para sistemas
• Artigos de revistas sobre aquaponia
• Artigo sobre aquaponia na Wikipédia , seção Leituras Adicionais
• Sistema básico de aquaponia (DIY) (Wikiversidade)
• Ajuda com aquaponia Contém planos para construir e executar sistemas aquapônicos
• Aquaponics Ideas Blog fornece informações e ideias sobre aquaponia
• Cultivo de Aquaponia #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 (en)
Traduções	Vietnamita , alemão , árabe , turco , russo , grego , português , lituano , coreano , espanhol
Relacionado	11 subpáginas , 52 páginas link aqui
Alias	Sistema aquapônico
Impacto	17.988 visualizações de página ( mais )
Criado	20 de setembro de 2007 por Anonymous1
Modificado	18 de junho de 2024 por Felipe Schenone
Citar como	Kristine Nachbor , Cassandra Ruff , Ibrahim Sail , Alison Morse (2007–2024). "Aquaponia" . Appropedia . Recuperado em 27 de agosto de 2024 .
Consultas de API	básico , semântico , html , arquivos , mais