7.3 Acoplada Aquapônica: Projeto Geral do Sistema

O princípio da aquapônica acoplada combina três classes de organismos: (1) organismos aquáticos, (2) bactérias e (3) plantas que se beneficiam umas das outras em um corpo de água fechado recirculado. A água serve como meio de transporte de nutrientes, principalmente a partir de resíduos de peixes dissolvidos, que são convertidos em nutrientes para o crescimento de plantas por bactérias. Estas bactérias (por exemplo, Nitrosomonas spec., Nitrobacter spec.) oxidam o amónio ao nitrito e, finalmente, ao nitrato. Portanto, é necessário que as bactérias recebam quantidades substanciais de amônio e nitrito para estabilizar o crescimento das colônias e a quantidade de produção de nitratos. Consequentemente, em um sistema aquapônico acoplado, os volumes são extremamente importantes, i) a unidade de aquicultura seguindo os princípios de sistemas de aquicultura recirculantes (RAS), ii) o substrato de crescimento bacteriano e iii) o espaço para as unidades vegetais e a quantidade de plantas a serem cultivadas. Juntos, eles formam a unidade aquapônica (Fig. 7.2).

Fig. 7.2 Princípio do sistema aquapônico acoplado com peixes, bactérias e plantas em uma recirculação de água totalmente fechada

Os componentes biológico-químicos específicos da água de processo têm particular importância para sistemas aquapônicos acoplados. Com alimentos ou partículas de alimentação não consumidas, os resíduos orgânicos de peixe e as bactérias dentro da água de processo, uma emulsão de nutrientes combinada com enzimas e bactérias digestivas suportam o crescimento de peixes e plantas. Há evidências de que, em comparação com sistemas autônomos, como aquicultura (peixe) e hidroponia (plantas), o crescimento de organismos aquáticos e culturas em uma aquapônica acoplada pode ser semelhante ou mesmo maior. Rakocy (1989) descreveu um rendimento ligeiramente superior de tilápia (Tilapia nilotica, 46,8 kg) em aquapônica acoplada em contraste com a cultura de peixe autônoma (41,6 kg) e ligeiros aumentos na produção de alface Summer Bibb (385,1 kg) em comparação com a produção hidropônica vegetal (380,1 kg). Knaus et al. (2018b) registraram que a aquapônica aumentou o crescimento da biomassa de O. basilicum, aparentemente devido ao aumento da geração foliar das plantas (3550 folhas em aquaponia) em comparação com hidroponia convencional (2393 folhas). Delaide et al. (2016) demonstraram que os tratamentos aquapônicos e hidropônicos de alface apresentaram crescimento vegetal semelhante, enquanto que o peso da parte aérea da solução aquapônica complementada com nutrientes teve melhor desempenho. Observações semelhantes foram feitas por Goddek e Vermeulen (2018). Lehmonen e Sireeni (2017) observaram aumento do peso radicular, área foliar e cor foliar na salada Batavia (Lactuca sativa var. capitata) e alface icebergue (L. sativa) com água aquaponica de C. gariepinus combinada com fertilizante adicional. Certas plantas como alface (Lactuca sativa), pepinos (Cucumis sativus) ou tomates (Solanum lycopersicum) podem consumir nutrientes mais rapidamente e, como resultado, florescer mais cedo em aquapônicos em comparação com hidropônicos (Savidov 2005). Além disso, Saha et al. (2016) relataram maior rendimento de biomassa vegetal em O. basilicum em combinação com lagostins Procambarus spp. e baixa fertilização inicial do sistema aquapônico.

O projeto básico do sistema aquaponico acoplado consiste em um ou mais tanques de peixes, uma unidade de sedimentação ou clarificador, substratos para o crescimento de bactérias ou biofiltros adequados e uma unidade hidropônica para o crescimento de plantas (Fig. 7.3). Estas unidades são conectadas por tubos para formar um ciclo de água fechado. Muitas vezes, após a filtração mecânica e o biofiltro, é utilizado um reservatório de bomba (uma bomba ou um sistema de loop) que, como ponto mais profundo do sistema, bombeia a água de volta para os tanques de peixes de onde flui por gravidade para a unidade hidropônica.

Fig. 7.3 Projeto técnico básico de um sistema aquapônico acoplado com aquário, sedimentador, biofiltro, unidade hidropônica e um reservatório onde a água é bombeada ou transportada de volta para os tanques de peixes e flui por gravidade ao longo dos componentes

Sistemas aquapônicos acoplados são usados em diferentes escalas. O princípio de circuito fechado pode ser usado em sistemas domésticos (mini/hobby/backyard-acoplado), unidades de demonstração (por exemplo, paredes vivas acopladas), aquapônica comercial e aquapônica (com solo) que variam de sistemas pequenos/semi-comerciais a grandes escalas (Palm et al. 2018). Um desenvolvimento recente na aquapônica incluiu fertilização parcial, que depende da tolerância das espécies de peixes. Isso, no entanto, pode resultar em um pico de nutrientes a curto prazo no sistema, mas pode ser compensado através da retenção de nutrientes pelas plantas. Na aquapônica acoplada, deve ser alcançada uma relação óptima entre a área de produção (ou volumes de peixe) da unidade aquícola e a procura de alimentos daí resultante, bem como uma quantidade adequada de plantas a cultivar na unidade hidropônica (área de produção vegetal). (Para discussões sobre o papel da evapotranspiração e da radiação solar nos sistemas, ver Chaps. [8](/comunidade/artigos/sistemas aquánicos desacoplados do capítulo 8) e [11](/community/articles/capítulos 11-aquaponics-systems-modelagem)). Para a aquapônica de cascalho, Rakocy (2012), como primeira tentativa, sugeriu “princípios da relação de componentes”, com um volume de criação de peixe de 1 msup3/sup de volume de tanque de peixes para 2 msup3/sup meio hidropônico de 3 a 6 cm de cascalho de ervilha como regra geral. Em última análise, a quantidade de peixe determina o rendimento das culturas em aquapônica acoplada. Além disso, as condições técnicas da unidade de criação de peixes devem ser adaptadas de acordo com as necessidades das espécies aquáticas cultivadas.