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9.1 Introdução
Os sistemas Aquaponic oferecem várias vantagens quando se trata de produzir alimentos de forma inovadora e sustentável. Além dos efeitos sinérgicos do aumento da concentração aérea de COSub2/sub para culturas em estufa e da diminuição do consumo total de energia térmica ao cultivar peixes e culturas no mesmo espaço (Körner et al. 2017), a aquapônica tem duas vantagens principais para a ciclagem de nutrientes. Em primeiro lugar, a combinação de um sistema de aquicultura recirculante com a produção hidropônica evita a descarga de efluentes aquícolas enriquecidos em azoto dissolvido e fósforo em águas subterrâneas já poluídas (Buzby e Lin 2014; Guangzhi 2001; van Rijn 2013) e, em segundo lugar, permite a fertilização de as culturas sem solo com o que pode ser considerado uma solução orgânica (Goddek et al.
· Aquaponics Food Production Systems8.7 Impacto ambiental
Com base no Exemplo 8.2, há evidências de que o tratamento de lodo em digestores pode ter um impacto benéfico na reutilização de nutrientes, especialmente fósforo. Os sistemas biorreatores, como um sistema sequencial de reatores UASB em dois estágios, podem aumentar a eficiência da reciclagem de fósforo em até 300% ([Chap. 10](/comunidade/artigos/capítulos 10-tratamentos aeróbicos-para-aquapônica-redução-e-mineralização)). Anteriormente, em [Chap. 2](/comunidade/artigos/capítulos 2-aquaponics-closing-the-ciclo-on-limited-água-e-e-nutriente-recursos), discutimos o paradoxo do fósforo em relação à escassez de fosfato e problemas de eutrofização.
· Aquaponics Food Production Systems8.6 Impacto Econômico
Tecnologias que geram menos lucro, mas são melhores para o meio ambiente geralmente só são implementadas quando os operadores recebem um incentivo sob a forma de subsídios ou políticas os forçam a fazê-lo. No caso dos sistemas aquaponicos de uma linha, o apelo reside na nova tecnologia e na abordagem do sistema para a utilização sustentável dos recursos e não no seu potencial económico. No entanto, publicações recentes fornecem evidências para ganhos de produção: folhas verdes crescem melhor em ambientes desacoplados do que em sistemas hidropônicos estéreis (Delaide et al.
· Aquaponics Food Production Systems8.5 Monitoramento e controle
No controle de feedback clássico, como o controle PI ou PID (Proporcional-Integral-Derivative), as variáveis controladas (CV) são medidas diretamente, comparadas com um setpoint, e posteriormente alimentadas de volta ao processo através de uma lei de controle de feedback. Na Fig. 8.10, os sinais, sem o argumento de tempo, são denotados por uma pequena letra, em que y é a variável controlada (CV) que é comparada com o sinal de referência (setpoint) r.
· Aquaponics Food Production Systems8.4 Dimensionamento de sistemas multi-loop
Dimensionar um sistema aquapônico requer equilibrar a entrada e a saída de nutrientes. Aqui, aplicamos basicamente o mesmo princípio que o dimensionamento de um sistema de um loop. No entanto, esta abordagem é um pouco mais complicada, mas será totalmente ilustrada com a ajuda de um exemplo. Fig. 8.5 Esquema que mostra o balanço de massa dentro de um sistema aquaponico de quatro ciclos; onde msubfeed/sub são os nutrientes dissolvidos adicionados ao sistema através de alimentação.
· Aquaponics Food Production Systems8.3 Laço de destilação/dessalinização
Em sistemas aquapônicos dissociados, há um fluxo unidirecional da RAS para a unidade hidropônica. Na prática, as instalações absorvem água fornecida pela RAS, que por sua vez é coberta com água fresca (ou seja, torneira ou chuva). A saída necessária da unidade RAS é igual à diferença entre a água que sai do sistema HP através de instalações (e através da unidade de destilação) e a água que entra na unidade hidropônica a partir do reactor de mineralização, se o sistema incluir um reactor (Fig.
· Aquaponics Food Production Systems8.2 Loop de mineralização
No RAS, as lamas sólidas e ricas em nutrientes devem ser removidas do sistema para manter a qualidade da água. Ao adicionar um ciclo adicional de reciclagem de lodo, a acumulação de resíduos RAS pode ser convertida em nutrientes dissolvidos para reutilização pelas plantas em vez de descartados (Emerenciano et al. 2017). Dentro dos biorreatores, os microrganismos podem quebrar esse lodo em nutrientes biodisponíveis, que podem ser posteriormente entregues às plantas (Delaide et al.
· Aquaponics Food Production Systems8.1 Introdução
Conforme discutido em Chaps. 5 e [7](/comunidade/artigos/sistemas aquapônicos acoplados com capítulos 7), os sistemas aquapônicos de circuito único são bem pesquisados, mas esses sistemas têm uma eficiência geral inferior (Goddek et al. 2016; Goddek e Keesman 2018). À medida que a aquapônica se expande para a produção industrial, tem havido ênfase no aumento da viabilidade econômica de tais sistemas. Uma das melhores oportunidades para otimizar a produção em termos de rendimento de colheita pode ser alcançada desacoplando os componentes dentro de um sistema aquaponico para garantir condições de crescimento ideais para peixes e plantas.
· Aquaponics Food Production Systems7.9 Algumas Vantagens e Desvantagens da Aquapônica Acoplada
A discussão a seguir revela uma série de prós e desafios fundamentais da aquapônica acoplada da seguinte forma: Pro: Sistemas aquapônicos acoplados têm muitos benefícios na produção de alimentos, especialmente economizando recursos em diferentes escalas de produção e em uma ampla gama de regiões geográficas. O principal objetivo deste princípio de produção é o uso mais eficiente e sustentável de recursos escassos, como alimentos para animais, água, fósforo como um nutriente vegetal limitado e energia.
· Aquaponics Food Production Systems7.8 Problemas de Planejamento e Gerenciamento do Sistema
A aquapônica acoplada depende dos nutrientes fornecidos pelas unidades de peixe, seja um RAS intensivo comercial ou tanques abastecidos em condições extensas em operações menores. A densidade de peixes neste último é muitas vezes de 15 a 20 kg/msup3/sup (tilápia, carpa), mas a extensa produção de bagres africanos pode ser maior até 50 kg/msup3/sup. Tais diferentes densidades de estoque têm influência significativa nos fluxos de nutrientes e na disponibilidade de nutrientes para as plantas, na exigência de controle e ajuste da qualidade da água, bem como nas práticas de manejo apropriadas.
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