Componentes essenciais de uma unidade aquapônica

Todos os sistemas aquapônicos compartilham vários componentes comuns e essenciais. Estes incluem: um aquário, um filtro mecânico, um biofiltro e recipientes hidropônicos. Todos os sistemas usam energia para circular a água através de tubos e encanamentos enquanto arejam a água. Conforme introduzido acima, existem três projetos principais das áreas de cultivo da planta, incluindo: cultivar camas, crescer tubos e crescer canais. Esta seção discute os componentes obrigatórios, incluindo os tanques de peixes, filtro mecânico, biofiltro, encanamento e bombas. As seções a seguir são dedicadas às técnicas hidropônicas separadas, e uma comparação é feita para determinar a combinação mais adequada de técnicas para diferentes circunstâncias.

Tanque de peixes

Tanques de peixes são um componente crucial em cada unidade. Como tal, os tanques de peixes podem representar até 20% do custo total de uma unidade aquapônica. Os peixes exigem certas condições para sobreviver e prosperar, e, portanto, o tanque de peixes deve ser escolhido com sabedoria. Existem vários aspectos importantes a considerar, incluindo a forma, o material e a cor.

Forma do tanque

Embora qualquer forma de tanque de peixes funcione, tanques redondos com fundos planos são recomendados. A forma redonda permite que a água circule uniformemente e transporta resíduos sólidos para o centro do tanque por força centrípeta. Os tanques quadrados com fundos planos são perfeitamente aceitáveis, mas exigem uma remoção de resíduos sólidos mais ativa. A forma do tanque afeta muito a circulação da água, e é bastante arriscado ter um tanque com má circulação. Tanques artisticamente moldados com formas não geométricas com muitas curvas e curvas podem criar pontos mortos na água sem circulação. Estas áreas podem recolher resíduos e criar condições anóxicas e perigosas para os peixes. Se for utilizado um reservatório de forma estranha, pode ser necessário adicionar bombas de água ou bombas de ar para garantir a circulação adequada e remover os sólidos. É importante escolher um tanque que se adapte às características das espécies aquáticas criadas porque muitas espécies de peixes de fundo apresentam melhor crescimento e menos stress com espaço horizontal adequado.

Material

É recomendado um plástico forte inerte ou fibra de vidro devido à sua durabilidade e longa vida útil. Metal não é possível por causa da ferrugem. Plástico e fibra de vidro são convenientes de instalar (também para encanamento) e são bastante leves e manobráveis. As calhas de rega animal são comumente usadas, pois tendem a ser baratas. Se estiver usando recipientes de plástico, certifique-se de que eles são resistentes a UV porque a luz solar direta pode destruir o plástico. Em geral, os tanques de polietileno de baixa densidade (PEBD) são preferíveis devido à sua alta resistência e características de grau alimentar. Com efeito, o PEBD é o material mais utilizado para tanques de armazenamento de água para usos civis. Outra opção é uma lagoa no solo. As lagoas naturais são muito difíceis de gerenciar para a aquapônica porque os processos biológicos naturais, já ocorrendo dentro do substrato e lama no fundo, podem ser difíceis de manipular e os nutrientes já são frequentemente utilizados por plantas aquáticas. As lagoas de cimento ou forradas de plástico são muito mais aceitáveis e podem ser uma opção barata. As lagoas no solo podem dificultar as operações de encanamento, e o design do encanamento deve ser cuidadosamente considerado antes de embarcar nesta opção. Um dos tanques de peixes mais simples é um buraco cavado no chão, revestido com tijolos ou blocos de concreto e, em seguida, forrado com um forro impermeável, como o plástico de polietileno. Outras opções incluem recipientes em segunda mão, tais como banheiras, barris ou recipientes para granel intermediários (GRG). É muito importante garantir que o recipiente não tenha sido usado anteriormente para armazenar material tóxico. Contaminantes, como produtos químicos transmitidos por solventes, terão penetrado no próprio plástico poroso e são impossíveis de remover com a lavagem. Assim, escolha recipientes usados com cuidado e conheça o vendedor, se possível.

Cor

As cores brancas ou outras claras são fortemente recomendadas, uma vez que permitem uma visualização mais fácil dos peixes, a fim de verificar facilmente o comportamento e a quantidade de resíduos depositados no fundo do reservatório (figuras 4.22- 4.24). Tanques brancos também refletirão a luz solar e manterão a água fresca. Alternativamente, o exterior dos tanques de cor mais escura pode ser pintado de branco. Em áreas muito quentes ou frias, pode ser necessário isolar ainda mais termicamente os tanques.

Capas e sombreamento

Todos os tanques de peixes devem ser cobertos. As tampas de sombra impedem o crescimento de algas. Além disso, as coberturas impedem que os peixes saltem para fora (muitas vezes ocorre com peixes recém-adicionados ou se a qualidade da água é inferior ao ideal), impedem que folhas e detritos entrem e impedem que predadores, como gatos e aves, ataquem os peixes. Muitas vezes, as redes de sombreamento agrícolas que bloqueiam 80-90 por cento da luz solar são usadas. O pano de sombra pode ser anexado a uma moldura de madeira simples para fornecer peso e tornar a tampa fácil de remover.

Failsafe e redundância

Não deixe o aquário perder a água; os peixes morrerão se o aquário drenar acidentalmente. Embora alguns acidentes sejam inevitáveis (por exemplo, uma árvore caindo no tanque), a maioria das mortes catastróficas de peixes são o resultado de um erro humano. Certifique-se de que não há nenhuma maneira de o tanque drenar sem uma escolha deliberada do operador. Se a bomba de água estiver localizada no tanque de peixes, certifique-se de levantar a bomba do fundo para que o tanque nunca possa ser bombeado para secar. Use um tubo vertical dentro do tanque para garantir um nível mínimo de água. Esta questão é discutida mais pormenorizadamente na secção 4.2.6.

Filtragem - mecânica e biológica

Filtragem mecânica

Para RASs, a filtração mecânica é indiscutivelmente o aspecto mais importante** do projeto. A filtração mecânica é a separação e remoção de resíduos sólidos e suspensos de peixes de tanques de peixes. É essencial remover estes resíduos para a saúde do sistema, uma vez que os gases nocivos são libertados por bactérias anaeróbias se os resíduos sólidos forem deixados para se decompor dentro dos tanques de peixes. Além disso, os resíduos podem obstruir os sistemas e interromper o fluxo de água, causando condições anóxicas às raízes da planta. A aquapônica em pequena escala normalmente tem densidades de estoque mais baixas do que os métodos intensivos de RAS para os quais esses filtros mecânicos foram originalmente projetados, mas algum nível de filtração mecânica é essencial para tanques aquapônicos saudáveis, independentemente do tipo de método hidropônico utilizado.

Existem vários tipos de filtros mecânicos. O método mais simples é uma tela ou filtro localizado entre o tanque de peixes e o leito de cultivo. Esta tela captura resíduos sólidos e precisa ser enxaguada com frequência. Da mesma forma, a água que sai do aquário pode passar por um pequeno recipiente de material particulado, separado do leito de mídia; este recipiente é mais fácil de enxaguar periodicamente. Estes métodos são válidos para algumas unidades aquapônicas de pequena escala, mas são insuficientes em sistemas maiores com mais peixes onde a quantidade de resíduos sólidos é relevante. Existem muitos tipos de filtros mecânicos, incluindo tanques de sedimentação, clarificadores de fluxo radial, filtros de areia ou talão e filtros defletores; cada um deles pode ser usado de acordo com a quantidade de resíduos sólidos que precisam ser removidos. No entanto, como esta publicação se concentra em aquaponics de pequena escala, clarificadores ou separadores mecânicos, são os filtros mais apropriados. Clarificadores, em geral, podem remover até 60 por cento do total de sólidos removíveis. Para mais informações sobre diferentes métodos de filtração mecânica, consulte a secção de leitura adicional no final desta publicação.

Separadores mecânicos (clarificadores)

Um clarificador é um recipiente dedicado que usa as propriedades da água para separar partículas. Geralmente, a água que está se movendo mais devagar é incapaz de transportar tantas partículas quanto a água que está fluindo mais rápido. Portanto, o clarificador é construído de forma a acelerar e diminuir a velocidade da água para que as partículas se concentrem no fundo e possam ser removidas. Em um clarificador de redemoinho, a água do tanque de peixes entra perto do meio inferior do clarificador através de um tubo. Este tubo é posicionado tangencialmente para o recipiente, forçando assim a água a girar em um movimento circular dentro do recipiente. A força centrípeta criada pelo movimento circular da água força os resíduos sólidos na água para o centro e fundo do recipiente, porque a água no centro do vórtice é mais lenta do que a do lado de fora. Uma vez que este resíduo é coletado no fundo, um tubo anexado ao fundo do recipiente pode ser aberto periodicamente, permitindo que o resíduo sólido seja liberado para fora do recipiente.

A água clarificada sai do clarificador na parte superior, através de um grande tubo de saída com fenda coberto com um filtro de malha secundário, e flui para o biofiltro ou para os leitos de mídia. As figuras 4.25-4.27 mostram exemplos de separadores mecânicos simples para unidades pequenas a grandes. Os resíduos sólidos presos e removidos contêm nutrientes e são muito úteis para os sistemas ou para plantas de jardim em geral; a mineralização de resíduos sólidos é discutida na seção seguinte. Uma diretriz geral para unidades de pequena escala é dimensionar o recipiente separador mecânico para ser cerca de um sexto do volume do tanque de peixes, mas isso depende da densidade de estoque e do projeto exato. O apêndice 8 contém instruções detalhadas, passo a passo, sobre a construção de cada parte destes sistemas.

Uma filtração mecânica preliminar adequada é especialmente importante para unidades NFT e DWC usadas para prender e remover resíduos sólidos. Sem este processo preliminar, resíduos sólidos e suspensos se acumularão nos tubos e canais de cultivo e entupirão as superfícies radiculares. O acúmulo de resíduos sólidos causa bloqueios em bombas e componentes de encanamento. Finalmente, os resíduos não filtrados também criarão manchas anaeróbias perigosas no sistema. Essas manchas anaeróbias podem abrigar bactérias que produzem sulfureto de hidrogênio, um gás muito tóxico e letal para peixes, produzido a partir da fermentação de resíduos sólidos, que muitas vezes podem ser detectados como um cheiro de ovo podre.

Biofiltração

A biofiltração é a conversão de amônia e nitrito em nitrato por bactérias vivas. A maioria dos resíduos de peixe não é filtrável usando um filtro mecânico porque os resíduos são dissolvidos diretamente na água, e o tamanho dessas partículas é muito pequeno para ser removido mecanicamente. Portanto, para processar este resíduo microscópico, um sistema aquapônico usa bactérias microscópicas. A biofiltração é essencial na aquapônica porque o amoníaco e o nitrito são tóxicos mesmo em baixas concentrações, enquanto as plantas precisam dos nitratos para crescer. Em uma unidade aquapônica, o biofiltro é um componente deliberadamente instalado para abrigar a maioria das bactérias vivas. Além disso, o movimento dinâmico da água dentro de um biofiltro irá quebrar sólidos muito finos não capturados pelo clarificador, o que impede ainda mais o acúmulo de resíduos nas raízes das plantas em NFT e DWC. No entanto, algumas grandes instalações aquapônicas que seguem o projeto do sistema desenvolvido na Universidade das Ilhas Virgens não usam um biofiltro separado, pois dependem principalmente das superfícies úmidas das unidades, das raízes das plantas e da absorção direta das plantas para processar amônia. A biofiltração separada é desnecessária na técnica do leito de mídia porque os próprios leitos de cultivo são biofiltros perfeitos.

O biofiltro é projetado para ter uma grande área de superfície fornecida com água oxigenada. O biofiltro é instalado entre o filtro mecânico e os recipientes hidropônicos. O volume mínimo deste recipiente de biofiltro deve ser de um sexto ao do aquário. A Figura 4.28 mostra um exemplo de biofiltro para unidades de pequena escala.

Um meio de biofiltro comumente usado é o Bioballs®, um produto proprietário disponível em lojas de abastecimento de aquicultura, embora existam marcas genéricas semelhantes (Figura 4.29). Estes são projetados para ser um material de biofiltro ideal, porque são pequenos itens de plástico especialmente moldados que têm uma área de superfície muito grande para o seu volume (500-700 m2/m3). Outros meios podem ser usados, incluindo cascalho vulcânico, tampas de garrafas de plástico, pufes de banho de nylon, rede, aparas de cloreto de polivinilo (PVC) e almofadas de nylon. Qualquer biofiltro precisa ter uma alta proporção de superfície para volume, ser inerte e ser fácil de enxaguar. Os Bioballs^® têm quase o dobro da relação área de superfície/volume do cascalho vulcânico, e ambos têm uma proporção maior do que as tampas de garrafas plásticas. Ao usar material biofiltro inferior, é importante preencher o biofiltro o máximo possível, mas mesmo assim a superfície fornecida pelo meio pode não ser suficiente para garantir uma biofiltração adequada. É sempre melhor sobredimensionar o biofiltro durante a construção inicial, mas biofiltros secundários podem ser adicionados mais tarde, se necessário. Os biofiltros ocasionalmente precisam de agitação ou agitação para evitar entupimentos, e ocasionalmente precisam ser enxaguados se os resíduos sólidos os obstruírem, criando zonas anóxicas. Ver o capítulo 8 e o apêndice 4 para mais informações sobre os requisitos de dimensão da biofiltração para unidades de pequena escala.

Outro componente necessário para o biofiltro é a aeração. Bactérias nitrificantes precisam de acesso adequado ao oxigênio para oxidar a amônia. Uma solução fácil é usar uma bomba de ar, colocando as pedras de ar na parte inferior do recipiente. Isso garante que as bactérias tenham concentrações de OD constantemente altas e estáveis. As bombas de ar também ajudam a quebrar qualquer resíduo sólido ou suspenso não capturado pelo separador mecânico agitando e movendo constantemente os Bioballs® flutuantes. Para prender ainda mais sólidos dentro do biofiltro, também é possível inserir um pequeno balde plástico cilíndrico cheio de rede de nylon (como Perlon®), esponjas ou um saco de rede cheio de cascalho vulcânico na entrada do biofiltro (Figura 4.30). Os resíduos são presos por este filtro mecânico secundário, permitindo que a água restante flua para baixo através de pequenos orifícios perfurados na parte inferior da caçamba para dentro do recipiente de biofiltro. Os resíduos presos também estão sujeitos a mineralização e degradação bacteriana.

Mineralização

Mineralização, em termos de aquaponia, refere-se à forma como os resíduos sólidos são processados e metabolizados por bactérias em nutrientes para plantas. Os resíduos sólidos que são presos pelo filtro mecânico contêm nutrientes; embora o processamento desses resíduos seja diferente da biofiltração e exija consideração separada. Manter os sólidos dentro do sistema geral irá adicionar mais nutrientes de volta às plantas. Qualquer resíduo que permaneça nos filtros mecânicos, dentro dos biofiltros ou nos leitos de cultivo é submetido a alguma mineralização. Deixar os resíduos no lugar por mais tempo permite mais mineralização; maior tempo de permanência dos resíduos nos filtros levará a mais mineralização e mais nutrientes sendo retidos no sistema. No entanto, esse mesmo resíduo sólido, se não for adequadamente gerenciado e mineralizado, bloqueará o fluxo de água, consumirá oxigênio e levará a condições anóxicas, o que, por sua vez, leva à produção perigosa de sulfureto de hidrogênio e desnitrificação. Alguns grandes sistemas, portanto, deliberadamente deixam os resíduos sólidos dentro dos filtros, garantindo fluxo adequado de água e oxigenação, de modo que um máximo de nutrientes é liberado. No entanto, esse método é impraticável para sistemas NFT e DWC de pequena escala.

Se for decidido mineralizar deliberadamente esses sólidos, existem maneiras simples de facilitar a quebra bacteriana em um recipiente separado, simplesmente armazenando esses resíduos neste recipiente separado com oxigenação adequada usando pedras de ar. Após um período indefinido de tempo, os resíduos sólidos serão consumidos, metabolizados e transformados por bactérias heterotróficas. Neste ponto, a água pode ser decantada e re-adicionada ao sistema aquapônico, e os resíduos restantes, que diminuíram em volume, podem ser adicionados ao solo.

Alternativamente, esses resíduos sólidos podem ser separados, removidos e adicionados a qualquer agricultura no solo, jardim ou lixeira como um fertilizante valioso. No entanto, a perda destes nutrientes pode causar deficiências nas plantas, que podem então exigir a suplementação de nutrientes (ver Capítulo 6).

Usando um leito de mídia para uma combinação de filtração mecânica e biológica

Também é possível usar um leito cheio de mídia para mecânica e biofiltração em unidades NFT e DWC (Figuras 4.31 e 4.32). Isso pode ser importante quando não é possível obter os materiais necessários para um separador de redemoinho e/ou biofiltro separado. Embora mais amplamente discutido no capítulo 8, basta aqui dizer que, para cada 200 g de alimento para peixes por dia, o biofiltro deve ter 300 litros de volume. Este pequeno cascalho proporcionaria uma biofiltração adequada para cerca de 20 kg de peixe. Embora este leito de mídia forneça biofiltração adequada para uma unidade NFT ou DWC, bem como capturar e reter resíduos sólidos, um dispositivo adicional de captura de sólidos colocado no leito às vezes é recomendado para evitar que o leito de mídia entupa com sólidos de peixe. A cama precisará enxaguar periodicamente para remover resíduos sólidos.

Em resumo, algum nível de filtração é essencial para todos os aquapônicos, embora a densidade do estoque de peixes e o projeto do sistema determinem a quantidade de filtração necessária. Os filtros mecânicos separam os resíduos sólidos para evitar a acumulação tóxica e a biofiltração converte os resíduos azotados dissolvidos em nitrato (Figuras 4.33 e 4.34). Os próprios leitos de mídia atuam como filtros mecânicos e biofiltros ao usar essa técnica, mas às vezes é necessária filtração mecânica adicional para maiores densidades de peixes (15 kg/m³). Sem os leitos de mídia, como nas unidades NFT e DWC, é necessária uma filtragem independente. A mineralização de resíduos sólidos retorna mais nutrientes ao sistema. Mineralização ocorre em camas de mídia, mas dentro de sistemas NFT e DWC aparelhos separados são necessários.

Componentes hidropônicos - camas de mídia, NFT, DWC

O componente hidropônico é o termo para descrever as seções de cultivo de plantas na unidade. Existem vários projetos, três dos quais são discutidos em detalhes nesta publicação, mas cada um garante uma seção separada. Esses três projetos são: unidades de leito de mídia, às vezes chamadas de leitos de partículas, onde as plantas crescem dentro de um substrato (Figuras 4.35 e 4.36); unidades de técnica de filme nutriente (NFT), onde as plantas crescem com suas raízes em tubos largos fornecidos com um fio de água de cultura (Figura 4.37 e 4.38); e cultura de águas profundas ( DWC), também chamados de sistemas aquapônicos de jangadas ou de leito flutuante, onde as plantas são suspensas acima de um tanque de água usando uma jangada flutuante (Figura 4.39 e 4.40). Cada método tem vantagens e desvantagens, todos com diferentes estilos de componentes para atender às necessidades de cada método. Ver secções 4.3-4.6 para mais pormenores sobre cada uma delas.

Movimento da água

O movimento da água é fundamental para manter todos os organismos vivos na aquapônica. A água que flui se move dos tanques de peixes, através do separador mecânico e do biofiltro e, finalmente, para as plantas em seus leitos de mídia, tubos ou canais, removendo os nutrientes dissolvidos. Se o movimento da água parar, o efeito mais imediato será a redução do OD e a acumulação de resíduos no tanque de peixes; sem o filtro mecânico e biofiltro, os peixes podem sofrer e morrer dentro de algumas horas. Sem fluxo de água, a água em camas de mídia ou unidades DWC estagnará e se tornará anóxica, e os sistemas NFT secarão.

Uma diretriz comumente citada para sistemas aquapônicos densamente abastecidos é pedalar a água duas vezes por hora. Por exemplo, se uma unidade aquapónica tiver um volume total de água de 1 000 litros, o caudal de água deve ser de 2 000 litros/h, de modo a que a água seja ciclada duas vezes em cada hora. No entanto, com baixas densidades de estoque, essa taxa de volume de negócios é desnecessária, e a água só precisa ser ciclada uma vez por hora. Existem três métodos comumente usados para mover água através de um sistema: bombas de impulsor submersíveis, elevadores aéreos e energia humana.

Bomba de água do impulsor submersível

Mais comumente, uma bomba de água submersível do tipo impulsor é usada como o coração de uma unidade aquapônica, e este tipo de bomba é recomendado (Figura 4.41).

Bombas externas poderiam ser usadas, mas elas exigem encanamento adicional e são mais apropriadas para projetos maiores. As bombas de água de alta qualidade devem ser usadas preferencialmente para garantir uma longa vida útil e eficiência energética. As bombas de alta qualidade manterão sua capacidade de bombeamento e eficiência por pelo menos 1-2 anos, com uma vida útil geral de 3-5 anos, enquanto os produtos inferiores perderão sua potência de bombeamento em um tempo menor, levando a fluxos de água significativamente reduzidos. No que diz respeito ao caudal, as unidades de pequena escala descritas nesta publicação necessitam de um caudal de 2 000 litros/h a uma altura de cabeça de 1,5 metros; uma bomba submersível desta capacidade consumiria 25-50 W/h. Uma aproximação útil para calcular a eficiência energética das bombas submersíveis é que uma bomba pode mover 40 litros de água por hora para cada watt por hora consumida, embora alguns modelos alegem duas vezes essa eficiência.

Ao projetar o encanamento para a bomba, é importante perceber que a potência de bombeamento é reduzida em cada encaixe de tubo; até 5% da taxa de fluxo total pode ser perdida em cada conexão de tubo quando a água é forçada a passar. Assim, use o número mínimo de conexões entre a bomba e os tanques de peixes. Também é importante notar que quanto menor o diâmetro dos tubos, maior a perda de fluxo de água. Um tubo de 30 mm tem o dobro do fluxo de um tubo de 20 mm, mesmo que seja servido a partir de bombas com a mesma capacidade. Além disso, um tubo maior não requer qualquer manutenção para remover o acúmulo de sólidos acumulados no interior. Em termos práticos, isso resulta em economias significativas em custos de eletricidade e operação. Ao instalar uma unidade aquapônica, certifique-se de colocar a bomba submersível em um local acessível porque a limpeza periódica é necessária. Na verdade, o filtro interno precisará de limpeza a cada 2-3 semanas. Bombas de água submersíveis irão quebrar se forem executadas sem água; nunca rodar uma bomba seca.

Airlift

Os elevadores aéreos são outra técnica de elevação de água (Figura 4.42). Eles usam uma bomba de ar em vez de uma bomba de água. O ar é forçado ao fundo de um tubo dentro do tanque de peixes, as bolhas se formam e explodem, e durante a ascensão à superfície as bolhas transportam água com elas. Um benefício é que os elevadores aéreos podem ser mais eficientes eletricamente, mas apenas em pequenas alturas de cabeça (30-40 cm). Os elevadores de ar ganham potência em tanques mais profundos e são melhores a uma profundidade maior que um metro. Um valor acrescentado é que os elevadores de ar não obstruem a forma como as bombas submersíveis do tipo impulsor entupem. Além disso, a água também é oxigenada através do movimento vertical operado pelas bolhas de ar. No entanto, o volume de ar bombeado deve ser adequado para mover a água ao longo do tubo. As bombas de ar geralmente têm uma vida útil mais longa do que as bombas de água submersíveis. O principal benefício vem de uma economia de escala - uma única bomba de ar pode ser comprada para aeração e circulação de água, o que reduz o investimento de capital em uma segunda bomba.

Poder humano

Alguns sistemas aquapônicos foram projetados para usar a energia humana para mover água (Figura 4.43).

A água pode ser levantada em baldes ou usando polias, bicicletas modificadas ou outros meios. Um tanque de cabeça pode ser preenchido manualmente e permitido drenar lentamente ao longo do dia. Estes métodos só são aplicáveis a pequenas redes e só devem ser considerados quando a electricidade não estiver disponível ou não for fiável. Muitas vezes, esses sistemas terão baixo OD e mistura insuficiente de nutrientes, embora possam ser usados com sucesso em conjunto com algumas técnicas modificadas discutidas no Capítulo 9.

Aeração

As bombas de ar injetam ar na água através de tubos de ar e pedras de ar que se encontram dentro dos tanques de água, aumentando assim os níveis de OD na água (Figura 4.44).

OD adicional é um componente vital das unidades NFT e DWC. As pedras de ar estão localizadas no final da linha de ar e servem para difundir o ar em bolhas menores (Figura 4.45). Pequenas bolhas têm mais área de superfície e, portanto, liberam oxigênio na água melhor do que bolhas grandes; isso torna o sistema de aeração mais eficiente e contribui para economizar custos. Recomenda-se a utilização de pedras de ar de qualidade para obter as menores bolhas de ar. A biofouling ocorrerá, e as pedras de ar devem ser limpas regularmente primeiro com uma solução de cloro para matar depósitos bacterianos e depois, se necessário, com um ácido muito leve para remover a mineralização, ou substituídas, quando o fluxo de bolhas é inconsistente. Bombas de ar de qualidade são um componente insubstituível dos sistemas aquapônicos, e muitos sistemas foram salvos do colapso catastrófico devido à abundância de OD. Se possível, é preferível usar uma bomba de ar AC/DC combinada em caso de falta de eletricidade, porque quando desconectada da energia CA durante uma interrupção, as baterias CC carregadas podem continuar funcionando.

Dimensionamento de sistemas de aeração

Para unidades de pequena escala, com tanques de peixes de cerca de 1 000 litros, recomenda-se que, pelo menos, duas linhas de ar, também chamadas de injectores, com pedras de ar, sejam colocadas no aquário e um injector no recipiente de biofiltro. Para entender o volume de ar que entra no sistema, vale a pena medir a taxa de fluxo. Para tal, basta inverter um dispositivo de medição volumétrico (garrafa de 2 litros, copo de medição, copo graduado) no aquário. Com a ajuda de um assistente, comece um cronômetro ao mesmo tempo que a pedra de ar borbulhante é inserida no dispositivo de medição. Pare o cronômetro quando o recipiente estiver cheio de ar. Em seguida, determinar o caudal em litros por minuto utilizando uma razão. O alvo para os sistemas aqui descritos é de 4 a 8 litros/min para todas as pedras de ar combinadas. É sempre melhor ter DO extra em vez de não ser suficiente.

Tente colocar pedras de ar para que eles não ressuspendam sólidos de sedimentação, impedindo assim a sua remoção através do dreno central.

Sifões Venturi

Baixa tecnologia e simples de construir, os sifões Venturi são outra técnica para aumentar os níveis de OD na aquapônica. Esta técnica é especialmente valiosa em canais DWC. Simplesmente falando, os sifões Venturi usam um princípio hidrodinâmico que puxa o ar do lado de fora (aspiração) quando a água pressurizada flui com uma velocidade mais rápida através de uma seção de tubo de um diâmetro menor. Com o fluxo de água constante, se o diâmetro do tubo diminui a velocidade da água deve aumentar, e essa velocidade mais rápida cria uma pressão negativa. Os sifões Venturi são seções curtas de tubo (20 mm de diâmetro, 5 cm de comprimento) inseridas dentro do tubo de água principal de um diâmetro maior (25 mm). À medida que a água no tubo principal é forçada através da seção mais estreita, ela cria um efeito de jato (Figura 4.46). Este efeito de jato suga o ar circundante para a corrente de água através de um pequeno orifício cortado no tubo de constrição exterior. Se o sifão Venturi estiver debaixo d’água, o pequeno orifício pode ser conectado a um comprimento de tubo exposto à atmosfera. Os sifões Venturi podem ser integrados em cada tubo de entrada nos canais DWC, o que aumentará o conteúdo de OD do canal. Eles também podem servir como uma redundância para arejamento de aquário se a bomba de ar falhar. Consulte a seção Leitura adicional para obter mais fontes de informação.

Tanque de cárter

O tanque do reservatório é um tanque de coleta de água no ponto mais baixo do sistema; a água sempre corre em declive até o cárter (Figura 4.47).

Esta é muitas vezes a localização da bomba submersível. Os tanques do reservatório devem ser menores do que os tanques de peixes e devem poder manter entre um quarto e um terço do volume do tanque de peixes. Para os leitos de mídia do tipo fluxo e fluxo, o reservatório precisa ser grande o suficiente para conter pelo menos todo o volume de água nos canteiros de cultivo (ver secção 4.3). Tanques de reservatório externos são usados principalmente em unidades de leito de mídia; no entanto, para unidades DWC, o canal hidropônico real pode ser usado como um reservatório de reservato/casa de bomba também. Embora útil, ele não é um componente essencial do sistema, e muitos projetos não empregam um tanque de reservatório externo. Unidades muito pequenas, com tanques de peixes de até 200 litros, podem simplesmente bombear água do tanque de peixes para os canteiros de cultivo, de onde a água flui de volta para o tanque de peixes. No entanto, para unidades maiores é muito útil ter um cárter.

Um método comum de aquapônica, e o recomendado aqui, é ter a bomba localizada no tanque do reservatório. Um acrônimo comumente usado descreve os pontos-chave deste projeto, que é: altura constante no tanque de peixes - bomba no tanque de reservatório (CHIFT- PIST). Usando este método significa que quaisquer perdas de água, incluindo componentes de evaporação e vazamento, só se manifestam dentro do reservatório e não afetam o volume do tanque de peixes. Em seguida, é direto medir as perdas por evaporação normais e calcular com que frequência a água precisa de ser reabastecida, e pode ser determinado imediatamente se houver um vazamento. Talvez o mais importante, quaisquer vazamentos no sistema hidropônico não prejudicarão o peixe. A Seção 9.2 discute a segurança dos níveis de água de diferentes maneiras.

Materiais de encanamento

Cada sistema requer uma seleção de tubos de PVC, conexões e conexões de PVC, mangueiras e tubos (Figura 4.48). Estes fornecem os canais para que a água flua para cada componente. Válvulas anteparas, Uniseal® (doravante uniseal), selante de silicone e fita Teflon também são necessárias. Os componentes de PVC são conectados de forma permanente usando cimento de PVC, embora o selante de silicone possa ser usado temporariamente se o encanamento não for permanente e as juntas não estiverem sob alta pressão da água. Além disso, algumas ferramentas gerais são necessárias, tais como martelos, brocas, serras manuais, serras elétricas, fitas de medição, alicates, alicates de bloqueio de canais, chaves de fenda, níveis, etc Uma ferramenta especial é um furo e/ ou broca, que são usados em uma broca elétrica para fazer furos de até 8 cm, necessários para inserir o tubos para os tanques de peixes e filtros, bem como para fazer buracos nas camas de cultivo de PVC ou poliestireno em sistemas NFT e DWC. O apêndice 8 contém uma lista pormenorizada dos materiais necessários para cada unidade descrita na presente publicação.

Certifique-se de que os tubos e o encanamento utilizados no sistema nunca foram usados anteriormente para conter substâncias tóxicas. Também é importante que o encanamento utilizado seja de qualidade alimentar para evitar possíveis sanguessugas de produtos químicos na água do sistema. Também é importante usar tubos pretos e/ou não transparentes para a luz, o que impedirá o crescimento das algas.

Kits de teste de água

Testes simples de água são um requisito para cada unidade aquapônica. Os kits de teste de água doce codificados por cores estão prontamente disponíveis, bastante econômicos e fáceis de usar e, portanto, são recomendados. Estes podem ser comprados em lojas de aquário ou on-line. Esses kits incluem testes de pH, amônia, nitrito, nitrato, GH e KH (Figura 4.49).

Certifique-se de que os fabricantes são confiáveis e que a data de validade ainda é válida. Outros métodos incluem medidores digitais ou tiras de teste. Se estiver usando medidores digitais para pH ou nitrato, certifique-se de calibrar as unidades de acordo com as instruções do fabricante. Um termômetro é necessário para medir a temperatura da água. Além disso, se houver risco de água salgada na água da fonte, vale a pena um hidrômetro barato, ou um refratômetro mais preciso, mas mais caro. O ponto 3.3.6 inclui mais pormenores sobre a utilização de kits de ensaio colorimétricos.

*Fonte: Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, produção aquapônica de alimentos, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Reproduzido com permissão. *