aquaponics
12.4 Maraponics e Haloponics
Embora a aquapônica de água doce seja a técnica aquapônica mais descrita e praticada, os recursos de água doce para a produção de alimentos (agricultura e aquicultura) estão se tornando cada vez mais limitados e a salinidade do solo está aumentando progressivamente em muitas partes do mundo (Turcios e Papenbrock 2014). Isto levou a um maior interesse e/ou a uma mudança para fontes de água alternativas (por exemplo, água salobra a salina altamente salina, bem como água do mar) e a utilização de peixes euryhaline ou de água salgada, plantas halofíticas, algas marinhas e glicófitas pouco tolerantes ao sal (Joesting et al.
· Aquaponics Food Production Systems12.3 Algaepônica
12.3.1 Fundo As microalgas são fotoautotróficos unicelulares (variando de 0,2 μm a 100 μm) e são classificadas em vários grupos taxonômicos. Microalgas podem ser encontradas na maioria dos ambientes, mas são encontradas principalmente em ambientes aquáticos. O fitoplâncton é responsável por mais de 45% da produção primária mundial, além de gerar mais de 50% do OSub2/sub atmosférico. Em geral, não há grande diferença na fotossíntese de microalgas e plantas superiores (Deppeler et al.
· Aquaponics Food Production Systems12.2 Aeroponia
12.2.1 Fundo A Administração Nacional de Aeronáutica e Espacial dos EUA (NASA) descreve a aeroponia como o processo de cultivo de plantas suspensas no ar sem solo ou meios de comunicação, proporcionando uma produção limpa, eficiente e rápida de alimentos. A NASA também observa que os _cultivos podem ser plantados e colhidos durante todo o ano sem interrupção, e sem contaminação por solo, pesticidas e resíduos, e que os sistemas aeropônicos também reduzem o uso de água em 98%, o uso de fertilizantes em 60% e eliminam o uso de pesticidas completamente.
· Aquaponics Food Production Systems12.1 Introdução
Este capítulo discute uma série de principais tecnologias aliadas e alternativas que expandem ou têm o potencial de expandir a funcionalidade/produtividade de sistemas aquapônicos ou são tecnologias associadas/autônomas que podem ser ligadas à aquapônica. A criação e o desenvolvimento destes sistemas têm no seu núcleo a capacidade, entre outras coisas, de aumentar a produção, reduzir o desperdício e a energia e, na maioria dos casos, reduzir o consumo de água. Ao contrário da aquapônica, que pode ser vista como estando em um estágio de meio/adolescência de desenvolvimento, as novas abordagens discutidas abaixo estão em sua infância.
· Aquaponics Food Production Systems11.8 Discussão e conclusões
Aquaponics são sistemas técnicos e biológicos complexos. Por exemplo, possíveis explicações para peixes que não crescem adequadamente podem ser pequenas rações alimentares, qualidade adversa da água, problemas técnicos que causam estresse, etc. Devido à biologia inerentemente lenta, investigações científicas sobre a validade dessas explicações seriam tediosas e exigiriam vários ensaios experimentais para obter todos os fatores importantes e suas interações, exigindo um monte de instalações, experiência, tempo de pesquisa e ativos financeiros.
· Aquaponics Food Production Systems11.7 Ferramentas de Modelação
Na aquapônica, fluxogramas ou diagramas de estoque e fluxo (SFD) e diagramas de loop causal (CLDs) são comumente usados para ilustrar a funcionalidade do sistema aquapônico. A seguir, fluxograma e CLDs serão descritos. 11.7.1 Fluxogramas Para obter uma compreensão sistêmica da aquapônica, os fluxogramas com os componentes mais importantes da aquapônica são uma boa ferramenta para mostrar como o material flui no sistema. Isso pode ajudar, por exemplo, a encontrar componentes ausentes e fluxos desequilibrados e influenciar principalmente os determinantes dos subprocessos.
· Aquaponics Food Production Systems11.6 Modelação Aquapônica Multi-loop
Os desenhos aquánicos tradicionais compreendem unidades aquacultura e hidropônicas que envolvem a recirculação de água entre ambos os subsistemas (Körner et al. 2017; Graber e Junge 2009). Em tais sistemas aquapônicos de um ciclo, é necessário fazer trocas entre as condições de ambos os subsistemas em termos de pH, temperatura e concentrações de nutrientes, uma vez que peixes e plantas compartilham um ecossistema (Goddek et al. 2015). Em contrapartida, os sistemas aquánicos de ciclo duplo dissociados separam as unidades RAS e hidropônicas umas das outras, criando ecossistemas isolados com vantagens inerentes tanto para plantas como para peixes.
· Aquaponics Food Production Systems11.5 Modelação de Estufas HP
O uso da água das culturas e a absorção de nutrientes são um subsistema central da aquapônica. A parte HP é complexa, uma vez que a absorção pura de água e nutrientes dissolvidos não seguem simplesmente uma relação linear bastante simples, como, por exemplo, o crescimento dos peixes. Para criar um modelo totalmente funcional, é necessário um simulador completo de estufa. Isso envolve sistemas submodelos de física de estufa, incluindo controladores climáticos e biologia de culturas, cobrindo processos interativos com estressores biológicos e físicos.
· Aquaponics Food Production Systems11.4 Modelação da Digestão Anaeróbica
Fig. 11.10 Simulação de TAN (XSubnHx-N,1/Sub) em [mg/l] durante 2 dias = 2880 min com Q = 300 l/min (azul) e Q = 200 l/min (laranja) Fig. 11.11 Simulação de nitrato-N (XSubNO3-N,1/Sub) em [mg/l] durante 50 dias = 72.000 min com Qsubexc/sub = 300 l/dia (amarelo), Qsubexc/sub = 480 l/dia (laranja) e Qsubexc/sub = 600 l/dia (azul) A digestão anaeróbica (DA) do material orgânico é um processo que envolve as etapas sequenciais da hidrólise, acidogênese, acetogênese e metanogênese (Batstone et al.
· Aquaponics Food Production Systems11.3 Modelação RAS
A aquicultura mundial atingiu 50 milhões de toneladas em 2014 (FAO 2016). Dada a crescente população humana, há uma crescente demanda por proteínas de peixe. O crescimento sustentável da aquicultura requer novas tecnologias (bio), tais como sistemas de aquicultura de recirculação (RAS). As RAS têm um baixo consumo de água (Orellana 2014) e permitem a reciclagem de produtos excretores (Waller et al. 2015). As RAS fornecem condições de vida adequadas para os peixes, como resultado de um tratamento de água em várias etapas, como separação de partículas, nitrificação (biofiltração), troca gasosa e controle de temperatura.
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