Aqu @teach: Projetando feeds para aquapônica
Os alimentos para peixes para aquapônicos podem ser feitos em casa ou comprados de empresas especializadas de alimentos para animais que formulam dietas específicas dependendo da espécie e idade do peixe. Normalmente, os produtores comerciais utilizam alimentos especializados, uma vez que são garantidos para satisfazer todas as necessidades nutricionais dos peixes, e tendem a ser mais rentáveis em comparação com a fabricação e formulação da própria ração. No entanto, os alimentos formulados nem sempre são perfeitos e podem ter efeitos variáveis na qualidade da água onde os peixes vivem e excretam resíduos. Só recentemente cientistas e engenheiros começaram a analisar dietas específicas para peixes em sistemas de recirculação e em unidades aquapônicas. Teoricamente, parece possível fornecer aos peixes alimentos granulados, o que os ajudará a crescer rapidamente, fornecendo nutrientes suficientes para as plantas que mais tarde se alimentarão desta água. Na prática, no entanto, as coisas são mais difíceis e dependem de muitos parâmetros complexos, como a temperatura e o pH da água reciclada, bem como a microbiota nos intestinos de peixe e nos biofiltros. Um praticante de aquapônica deve conhecer os conceitos básicos da composição da ração, a fim de ter alguma maneira de julgar qual alimento seria melhor para começar. Embora não seja necessário projetar feeds a partir do zero, os alunos devem ser capazes de escolher o melhor feed para este sistema depois de ler as seções a seguir.
Crescimento de peixes e retenção de nitrogênio
O azoto que acabará por ser eliminado como amoníaco pelos peixes provém da proteína na ração. Embora exista algum nitrogênio em outros componentes da alimentação animal, quase todo o nitrogênio absorvido pelos peixes e eliminado como resíduo é proveniente de aminoácidos, uma vez que, como o próprio nome sugere, todos eles contêm nitrogênio na composição química.
Se soubermos a porcentagem de nitrogênio na alimentação, podemos então calcular a quantidade aproximada que será excretada como amônia na água por um processo semelhante ao da micção. Esse amoníaco será posteriormente transformado em nitrato que será fornecido às plantas. Deve-se notar aqui, no entanto, que os peixes realmente não urinam, mas, ao contrário da maioria dos mamíferos, eliminam resíduos nitrogenados através de seus brânquios (semelhantes aos nossos pulmões). Nas seções a seguir seguiremos a fonte e o destino do nitrogênio em um sistema aquapônico, baseado em Seawright et al. (1998), que foram um dos primeiros grupos a publicar estudos sobre ciclagem de nutrientes em sistemas aquapônicos, várias décadas atrás. Em seu artigo eles fornecem uma equação para calcular o balanço de nitrogênio no sistema, que usaremos como guia. Após o cálculo do azoto presente na ração, calculamos quanto é retido nos peixes, perdido como alimento não consumido e perdido nas fezes, para acabar com a concentração de amoníaco na água circundante.
Fonte de nitrogênio
A alimentação é a principal fonte de nitrogênio em nosso sistema aquapônico. Para calcular a quantidade total de nitrogênio colocada no tanque através da alimentação, primeiro precisamos saber a quantidade exata de ração utilizada, em gramas ou quilogramas. Em seguida, precisamos saber a porcentagem de proteína na alimentação. Esta indicação é normalmente indicada no rótulo dos alimentos para animais ou disponível junto do produtor dos alimentos para animais. Tal como mencionado nas secções anteriores, os alimentos para peixes têm proporções elevadas de proteínas, normalmente entre 25% e 50%. Uma vez que sabemos a porcentagem de proteína, podemos calcular a porcentagem de nitrogênio dividindo-a por 6,25. Usamos esse número uma vez que os nutricionistas assumem que 1/6,25 ou aproximadamente 16% de todas as proteínas são nitrogênio. Assim, para uma alimentação para tilápia com 35% de proteína sabemos que tem 35%\ * 16% = 5,6% nitrogênio. Se adicionarmos, por exemplo, 120 gramas de ração ao tanque em um dia, estamos adicionando 120\ * 5,6% = 6,72 g de nitrogênio.
Absorção de nitrogênio pelos peixes
O peixe absorverá nitrogênio em seus depósitos de proteína, que é principalmente seu músculo. No entanto, a maior parte do peso corporal dos peixes é água, de modo que o peso tem de ser descontado, uma vez que o azoto só está presente no que pode ser chamado de “peso seco do músculo”. Em geral, e com base nos resultados do nosso laboratório e nos achados da literatura (por exemplo, Seawright et al. 1998), o peso seco da tilápia é de cerca de 27% do seu peso corporal ou, por outro lado, 73% do músculo da tilápia é água.
Em seguida, precisamos saber a taxa de conversão de feed (FCR). A RCF é a relação entre o alimento fornecido dividido pelo peso ganho. O inverso da RCF é chamado de eficiência alimentar, ou o ganho de peso dividido pela ração ingerida. A RCF é tipicamente em torno de 1-2 em peixes. A eficiência alimentar, por outro lado, pode ser vista como 1 dividido pela RCF. Ou seja, para um índice de conversão de 1,5, a eficiência alimentar é de 1/1,5 = 66,73%. Por outro lado, cerca de dois terços da ração consumida pelo peixe será absorvida pelo músculo do peixe e contada como crescimento.
É claro que seria melhor ter uma alta eficiência alimentar (perto de 100%); quanto maior for, mais vantajosa será economicamente. No entanto, os peixes têm um limite máximo de quanto músculo eles podem acumular ao longo do tempo. À medida que o músculo cresce, a quantidade de proteína crescerá (bem como a quantidade de nitrogênio total no músculo), mas a proporção de proteína no músculo permanecerá mais ou menos estável. A percentagem total de azoto em relação ao peso corporal é de cerca de 8,8% na tilápia. Isso pode variar entre espécies, mas é um bom número aproximado.
Assim, dependendo da alimentação fornecida, podemos estimar quanto nitrogênio será retido nos peixes. Se fornecermos 120 g de ração usando os valores sugeridos acima, então o nitrogênio retido nos peixes será encontrado multiplicando a ração pelo peso seco, pela eficiência alimentar e pela porcentagem de nitrogênio no músculo do peixe, ou seja, 120g\ * 27%\ * 66,73%\ * 8,8% = 1,90 gramas de nitrogênio da ração permanecerão em O peixe.
Nitrogênio perdido em sólidos
Além de serem perdidos como urina, os resíduos de azoto podem ser perdidos através das fezes. Podemos medir o teor de proteína ou nitrogênio das fezes, uma vez que se acumula no filtro de sólidos do nosso sistema, ou podemos sifá-lo diariamente e armazená-lo. Os resíduos sólidos também podem conter alimentos que não foram ingeridos, mas, como mencionado acima, é difícil medir exactamente a quantidade de alimentos não consumidos pelos peixes, pelo que juntamos fezes e alimentos não consumidos como resíduos sólidos. Antes da análise, os resíduos sólidos são secos para calcular o peso seco e, em seguida, o teor de nitrogênio é medido. Num sistema RAS, a quantidade total de sólidos é de cerca de 10%, ou seja, 10% dos alimentos fornecidos aos peixes acabam como resíduos sólidos (incluindo fezes de peixe e pellets que não são ingeridos). Quando analisado, verificou-se que o teor de azoto das fezes era de 4,8%.
Como explicamos anteriormente, a proteína é 16% de nitrogênio, ou é isso que os nutricionistas estimam. Assim, se tivermos apenas uma medida de nitrogênio, para obter a quantidade de proteína de que veio originalmente precisamos “retrocalcular” dividindo a quantidade de nitrogênio por 16%, o que é o mesmo que multiplicá-lo por 6,25% (1/16 = 0,0625 ou 6,25%). Assim, no caso em que o teor de nitrogênio das fezes era de 4,8%, a quantidade de proteína seria 4,8%\ * 6,25% = 30%.
Finalmente, para calcular o total de gramas de nitrogênio perdido em sólidos pela quantidade de alimento que fornecemos ao tanque, precisamos multiplicar a quantidade de alimento (120 g) pela porcentagem de alimento perdido em sólidos (fezes e ração não consumida), e a porcentagem de nitrogênio nos sólidos (4,8%). Digamos que a porcentagem de ração perdida em sólidos é de 10%, o nitrogênio perdido em sólidos nesse caso seria: 120g\ * 10%\ * 4,8% = 0,576 g de nitrogênio na alimentação é perdido como sólidos. Novamente, este é apenas um exemplo, e essa porcentagem pode variar dependendo do sistema e de outras condições.
Nitrogênio dissolvido em água como amônia
Em seguida, podemos usar os cálculos acima para quantificar o nitrogênio dissolvido na água, que é essencialmente perdido como resíduos de amônia. Primeiro adicionamos o azoto absorvido pelo peixe e perdido nas fezes, subtraindo-o do azoto aplicado através da ração. O nitrogênio restante é a quantidade perdida ou dissolvida na água. No caso acima, 6,72 — (1,90 + 0,576) = 4,24 g NH3. Ou seja, 63,1% (4.24/6,72) do azoto da alimentação é convertido em NH3. É excretado pela brânquia como NH3 , mas, dependendo do pH da água, é convertido em NH4 . O termo TAN indica azoto de amoníaco total, ou a combinação de NH3 + NH4 . Na Figura 6, fornecemos um exemplo de resultados de nosso laboratório, onde o nitrogênio total foi calculado na ração e, em seguida, medido nos peixes, fezes e água.
Figura 5: Exemplo de uma análise do ciclo de nitrogênio em tilápia utilizando quatro alimentos diferentes baseados em diferentes fontes de proteína (farinha de peixe, soja, glúten de milho e concentrado de ervilha)
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