5.4 Fontes de Água
A água é o meio chave utilizado nos sistemas aquapônicos porque é compartilhada entre os dois principais componentes do sistema (peixe e componentes da planta), é o principal transportador dos recursos nutritivos dentro do sistema e define o ambiente químico geral no qual os peixes e as plantas são cultivados. Portanto, é um ingrediente vital que pode ter uma influência substancial sobre o sistema.
Em um sistema aquapônico, o contexto do ambiente à base de água, a fonte de água e o que essa fonte de água contém quimicamente, fisicamente e biologicamente são uma grande influência sobre o sistema, pois estabelece uma linha de base para o que é necessário para ser adicionado ao sistema pelas várias entradas do sistema. Esses insumos, por sua vez, afetam e definem o ambiente em que os peixes e as plantas são cultivados. Por exemplo, alguns dos principais insumos em termos de nutrientes para qualquer sistema aquapônico incluem, mas não estão limitados a, a ração de peixes (um recurso nutriente primário para o sistema), os tampões aplicados (que ajudam a controlar e definir os valores de pH associados tanto aos componentes do peixe como da planta) e quaisquer componentes externos adições de nutrientes ou suplementações necessárias para atender às necessidades de nutrientes dos peixes e plantas (Lennard 2017).
Os alimentos para peixes são concebidos para fornecer a nutrição necessária para o crescimento e a saúde dos peixes e, portanto, conter misturas e quantidades de nutrientes para ajudar principalmente os peixes em cultura (Timmons et al. 2002; Rakocy et al. 2006). As plantas, por outro lado, têm diferentes necessidades de nutrientes para os peixes, e os peixes se alimentam raramente, se alguma vez, satisfazem as necessidades totais de nutrientes das plantas (Rakocy et al. 2006). Devido a isso, sistemas aquapônicos que cultivam peixes e plantas usando apenas recursos nutritivos derivados da alimentação de peixes podem produzir peixes de forma eficiente e otimizada, mas raramente fazem isso para as plantas. Os melhores sistemas aquapônicos reconhecem que o resultado final é produzir peixes e plantas a taxas de crescimento ideais e eficientes e, portanto, reconhecer também que é necessária alguma forma de nutrição adicional para satisfazer as necessidades totais de nutrientes da planta (Rakocy et al. 2006; Suhl et al. 2016).
Os sistemas aquapônicos clássicos e totalmente recirculantes dependem geralmente de alimentos para peixes (depois que os peixes consumiram essa alimentação, metabolizaram e utilizaram os nutrientes dentro dela) como a principal fonte de nutrientes para as plantas e complementam quaisquer nutrientes em falta exigidos pelas plantas através de alguma forma de regime tampão ( Rakocy et al. 2006) ou através de suplementação adicional de nutrientes (por exemplo, adição de formas de nutrientes quelatados diretamente à água de cultura ou adição de nutrientes através de pulverizações foliares) (Roosta e Hamidpour 2011).
O melhor exemplo desta abordagem aquapônica clássica de recirculação é o sistema aquapônico UVI (Universidade das Ilhas Virgens) desenvolvido pelo Dr. James Rakocy e sua equipe UVI (Rakocy e Hargreaves 1993; Rakocy et al. 2006). O design UVI adiciona principalmente nutrientes tanto para a cultura de peixe como para a cultura de plantas através de adições de alimentos para peixes. No entanto, os alimentos para peixes não contêm cálcio suficiente (Casup+/SuP) e potássio (KSUP+/SuP) para uma cultura vegetal ideal. A conversão mediada por bactérias de amônia dissolvida por resíduos de peixes em nitrato provoca a produção de íons hidrogênio em todo o sistema dentro da coluna de água, e a proliferação desses íons de hidrogênio resulta em uma queda constante no pH da água do sistema em direção ao ácido. O regime de tamponamento utilizado adiciona a falta de cálcio e potássio adicionando sais básicos (muitas vezes sais à base de carbonato, bicarbonato ou íons hidroxilo emparelhados com cálcio ou potássio) ao sistema que ajudam a controlar o pH da água do sistema a um nível que atenda aos requisitos ambientais de pH compartilhados de os peixes e as plantas, fornecendo simultaneamente o cálcio e o potássio adicionais de que as plantas necessitam (Rakocy et al. 2006). Além disso, o sistema UVI adiciona outro nutriente importante para o crescimento das plantas que não está disponível em alimentos padrão para peixes, ferro (Fe), através de adições regulares e controladas de quelato de ferro. Portanto, o potássio, o cálcio e o ferro que as plantas necessitam, que não são encontrados na ração dos peixes, estão disponíveis através destes dois mecanismos adicionais de fornecimento de nutrientes (Rakocy et al. 2006).
Os desenhos aquapônicos dissociados adotam uma abordagem para a cultura dos peixes e plantas de forma a que a água é usada pelos peixes e os nutrientes dos resíduos dos peixes são fornecidos às plantas, sem a recirculação da água de volta aos peixes (Karimanzira et al. 2016). Os projetos dissociados permitem, portanto, mais flexibilidade na personalização da química da água, após o uso dos peixes, para uma produção otimizada da planta, pois a suplementação dos nutrientes não presentes na ração dos peixes (e dos resíduos de peixes) pode ser alcançada sem preocupação com o retorno da água ao peixe (Goddek et al. 2016). Isto significa que os desenhos dissociados podem potencialmente aplicar misturas e forças de nutrientes mais exigentes à água de cultura, ao uso pós-peixe, para cultura de plantas, e isso pode ser alcançado com uma suplementação de nutrientes mais exigente e intensa.
Em ambos os casos (projetos de sistemas aquapônicos recirculantes e dissociados), uma compreensão da qualidade química da água de origem é vital para que as concentrações ideais de nutrientes para as plantas possam ser alcançadas. Se, por exemplo, a água de origem contiver cálcio (um caso frequentemente visto quando os recursos de água subterrânea são utilizados), isso afetará e alterará o regime de tamponamento aplicado aos desenhos aquánicos recirculantes e a extensão da suplementação de nutrientes aplicada a um desenho dissociado porque o cálcio presente na a água de origem compensará qualquer suplementação necessária para as necessidades de cálcio vegetal (Lennard 2017). Ou, se a água fonte contém concentrações elevadas de sódio (Nasup+/SUP) (novamente, muitas vezes visto com recursos hídricos subterrâneos e um nutriente plantas não usam e que podem se acumular em águas do sistema), é importante saber quanto está presente para que métodos de manejo possam ser aplicados para evitar potenciais plantas toxicidade dos nutrientes (Rakocy et al. 2006). A natureza química da água de origem, portanto, é vital para a saúde e gestão global do sistema aquapônico.
Em última análise, porque a química da água de origem pode afetar o gerenciamento de nutrientes do sistema aquapônico e porque os operadores aquapônicos gostam de ter a capacidade de manipular água aquapônica e química de nutrientes em alto grau, uma fonte de água com pouca, se houver, química de água associada é altamente desejável (Lennard 2017). Neste sentido, a água da chuva ou a água tratada para remoção química (por exemplo, osmose reversa) é a melhor fonte de água para a aquapônica em um contexto químico da água (Rakocy et al. 2004a, b; Lennard 2017). As águas subterrâneas também são adequadas, mas deve garantir-se que não contêm produtos químicos ou sais em concentrações demasiado elevadas para serem práticas (por exemplo, concentrações elevadas de magnésio ou ferro) ou contêm espécies químicas que não são utilizadas pelos peixes ou plantas (por exemplo, concentrações elevadas de sódio) (Lennard 2017). As águas fluviais também podem ser adequadas como água de fonte aquapônica, mas, tal como para outras fontes de água, devem ser testadas quanto à presença e concentrações químicas. As fontes de água da cidade (isto é, água reticulada e fornecida para fins domésticos e de consumo) são amplamente aplicadas em aquaponics (Love et al. 2015a, b) e também são aceitáveis se contiverem concentrações aceitáveis de nutrientes, sal ou química. No caso dos recursos hídricos fornecidos pela cidade ou pelo município, deve notar-se que muitos abastecimentos têm alguma forma de esterilização aplicada para tornar a água potável para os seres humanos. Se esta fonte de água for utilizada para a aquapônica, é importante garantir que quaisquer produtos químicos que possam ser aplicados para atingir a esterilização (por exemplo, cloro, cloramina, etc.) não estejam presentes em concentrações que possam prejudicar os peixes, plantas ou microrganismos no sistema aquapônico (Lennard 2017).
A química associada à água de fonte não é o único fator que precisa ser considerado ao fornecer água de fonte para uso aquapônico. Muitas águas naturais também podem conter microrganismos microbianos e outros que podem afetar a saúde ecológica geral do sistema aquapônico ou apresentar um risco discernível para a saúde humana. As águas pluviais raramente contêm micróbios; no entanto, os vasos ou tanques em que a água da chuva pode ser armazenada podem conter ou permitir a proliferação microbiana. As águas subterrâneas são geralmente boas em termos de presença microbiana, mas também podem conter cargas microbianas elevadas, especialmente se forem provenientes de áreas associadas à criação animal ou ao tratamento de resíduos humanos. As águas fluviais também podem conter cargas microbianas elevadas devido à produção agrícola ou ao tratamento de resíduos humanos e devem ser novamente verificadas através de análises microbianas detalhadas (Lennard 2017).
Uma vez que a natureza química e microbiana da água de origem utilizada em sistemas aquánicos pode ter efeitos potenciais na química e microbiologia da água do sistema, recomenda-se que qualquer fonte de água aplicada seja esterilizada e tratada para remoção química (por exemplo, osmose reversa, destilação, etc.) antes de ser utilizada em um sistema aquapônico (Lennard 2017). Se a esterilização for aplicada universalmente, a chance de introduzir micróbios estranhos e indesejados no sistema é substancialmente reduzida. Se for aplicado tratamento e filtração de água, quaisquer produtos químicos, sais, nutrientes indesejados, pesticidas, herbicidas, etc., serão removidos e, portanto, não podem contribuir negativamente para o sistema.
Uma fonte de água limpa, livre de micróbios, sais, nutrientes e outros produtos químicos permite que o operador aquapônico manipule a água do sistema para conter a mistura de nutrientes e a força que eles necessitam sem o medo de que quaisquer influências externas possam afetar o funcionamento do sistema ou a saúde e força do peixe e plantas e é um requisito vital para qualquer operação aquapônica comercial.