Técnica de cultura em águas profundas
O método DWC envolve a suspensão de plantas em folhas de poliestireno, com suas raízes penduradas na água (Figuras 4.68 e 4.69). Este método é o mais comum para grandes aquapônicos comerciais que cultivam uma cultura específica (tipicamente alface, folhas de salada ou manjericão, Figura 4.70), e é mais adequado para mecanização. Em pequena escala, esta técnica é mais complicada do que as camas de mídia, e pode não ser adequada para alguns locais, especialmente onde o acesso a materiais é limitado.
Dinâmica do fluxo de água
A dinâmica do fluxo de água em DWC é quase idêntica àquela através de um NFT. A água flui por gravidade a partir do tanque de peixes, através do filtro mecânico, e para a combinação biofilter/cárter. A partir do cárter, a água é bombeada em duas direções através de um conector “Y” e válvulas. Alguma água é bombeada diretamente de volta para o aquário. A água restante é bombeada para o colector, que distribui a água de forma equivalente através dos canais. A água flui, novamente por gravidade, através dos canais de crescimento onde as plantas estão localizadas e sai do outro lado. Ao sair dos canais, a água é devolvida ao biofilter/cárter, onde novamente é bombeada para o aquário ou para os canais. A água que entra no tanque de peixes faz com que o tanque de peixes transborde através do tubo de saída e volte para o filtro mecânico, completando assim o ciclo.
Esta configuração “Figura 8” descreve o caminho da água vista no sistema DWC. Como na NFT, a água flui através do filtro mecânico e do biofiltro antes de ser bombeada de volta para o aquário e os canais da planta. Uma desvantagem nesta configuração é que a combinação de cártero/biofiltro retorna parte da água de efluente dos canais da planta de volta para as plantas. No entanto, ao contrário da NFT, onde os nutrientes da pequena película de água que flui ao nível da raiz rapidamente se esgotam, o grande volume de água contido nos canais DWC permite a utilização de quantidades consideráveis de nutrientes pelas plantas. Essa disponibilidade de nutrientes também sugeriria diferentes projetos de sistemas. Uma distribuição em série de água ao longo dos canais DWC pode ser construída simplesmente usando uma configuração “cascata” com apenas uma entrada única servindo o tanque mais distante. Neste caso, a saída de um tanque seria a entrada do sucessivo, e o aumento do fluxo de água ajudaria as raízes a acessar um fluxo maior de nutrientes.
No sistema DWC mostrado na Figura 4.68, a água é bombeada do recipiente de biofiltro para canais que possuem folhas de poliestireno flutuando na parte superior que suportam a planta. A taxa de fluxo da água que entra em cada canal é relativamente baixa. Geralmente, cada canal tem 1-4 horas de tempo de retenção. O tempo de retenção é um conceito semelhante à taxa de rotatividade, e refere-se à quantidade de tempo que leva para substituir toda a água em um recipiente. Por exemplo, se o volume de água de um canal for de 600 litros e o caudal de água que entra no contentor for de 300 litros/h, o tempo de retenção seria de 2 horas (600 litros ÷ 300 litros/h).
Filtragem mecânica e biológica
A filtração mecânica e biológica em unidades DWC é a mesma que nas unidades NFT descritas no ponto 4.4.2.
DWC crescer canais, construção e plantio
Os canais podem ter comprimentos variáveis, de um a dezenas de metros (Figura 4.71). Em geral, seu comprimento não é um problema, como visto na NFT, porque o grande volume de água permite o fornecimento adequado de nutrientes. A nutrição ideal das plantas em canais muito longos deve sempre permitir o fluxo adequado de água e a reoxigenação para garantir que os nutrientes não sejam esgotados e que as raízes possam respirar. No que diz respeito à largura, geralmente é recomendável ser a largura padrão de uma folha de poliestireno, mas pode ser múltiplos disso. No entanto, canais mais estreitos e mais longos permitem uma maior velocidade da água que pode atingir as raízes com maiores fluxos de nutrientes. A escolha da largura também deve
considerar a acessibilidade pelo operador. A profundidade recomendada é de 30 cm para permitir um espaço adequado na raiz da planta. Semelhante aos tanques de peixes, os canais podem ser feitos de qualquer material inerte forte que possa conter água. Para unidades de pequena escala, materiais populares incluem recipientes de plástico IBC fabricados ou fibra de vidro. Canais muito maiores podem ser construídos usando comprimentos de madeira ou blocos de concreto revestidos com folhas impermeáveis de qualidade alimentar. Se estiver usando concreto, certifique-se de que ele esteja selado com selador impermeável não tóxico para evitar potenciais minerais tóxicos lixiviando do concreto para a água do sistema.
Como mencionado acima, o tempo de retenção para cada canal em uma unidade é de 1-4 horas, independentemente do tamanho real do canal. Isso permite o reabastecimento adequado de nutrientes em cada canal, embora o volume de água e a quantidade de nutrientes nos canais profundos sejam suficientes para nutrir as plantas por períodos mais longos. O crescimento das plantas definitivamente se beneficiará de taxas de fluxo mais rápidas e de água turbulenta porque as raízes serão atingidas por muitos mais íons; enquanto fluxos mais lentos e água quase estagnada teriam um impacto negativo no crescimento das plantas.
A aeração para unidades DWC é vital. Em um canal densamente plantado, a demanda de oxigênio para plantas pode fazer com que os níveis de OD caiam abaixo do mínimo. Qualquer resíduo sólido em decomposição presente no canal agravaria este problema, diminuindo ainda mais o OD. Assim, a aeração é necessária. O método mais simples é colocar várias pequenas pedras de ar nos canais (Figura 4.72).
As pedras de ar devem liberar cerca de 4 litros de ar por minuto e ser dispostas a cada 2-4 m2 da área do canal. Além disso, os sifões Venturi (ver secção 4.2.5) podem ser adicionados aos tubos de entrada de água para arejar a água à medida que entra no canal. Finalmente, o método Kratky de DWC pode ser usado (Figura 4.73). Neste método, um espaço de 3-4 cm é deixado entre o poliestireno e o corpo de água dentro do canal. Isso permite que o ar circule em torno da seção superior das raízes da planta. Esta abordagem elimina a necessidade de pedras de ar no canal, pois quantidades suficientes de oxigênio no ar são fornecidas às raízes. Outra vantagem deste método é a prevenção do contato direto das hastes da planta com a água, o que reduz os riscos de doenças das plantas na zona do colarinho. Além disso, o aumento da ventilação como resultado do aumento do espaço aéreo favorece a dissipação de calor da água, o que é ideal em climas quentes
Não adicione nenhum peixe nos canais que possa comer as raízes das plantas, por exemplo, peixes herbívoros como tilápia e carpa. No entanto, algumas pequenas espécies de peixes carnívoros, como guppies, mollies ou mosquiteiros, podem ser usadas com sucesso para gerenciar larvas de mosquito, o que pode se tornar um grande incômodo para os trabalhadores e vizinhos em algumas áreas.
As folhas de poliestireno devem ter um certo número de furos perfurados para caber nos copos de rede (ou cubos de esponja) utilizados para suportar cada planta (Figura 4.74). A quantidade e localização dos buracos é ditada pelo tipo vegetal e a distância desejada entre as plantas, onde plantas menores podem ser espaçadas mais de perto. O Apêndice 8 inclui detalhes específicos e dicas úteis sobre como perfurar os furos.
As mudas podem ser iniciadas num viveiro de plantas dedicado (ver secção 8.3) em blocos de solo ou em meio sem solo. Uma vez que essas mudas são grandes o suficiente para manusear, elas podem ser transferidas para copos líquidos e plantadas na unidade DWC (Figura 4.75). O espaço restante no copo líquido deve ser preenchido com meios hidropônicos, como cascalho vulcânico, lã de rocha ou LECA, para suportar a plântula. Também é possível simplesmente plantar uma semente diretamente nos copos de rede em cima da mídia. Este método às vezes é recomendado se as sementes de vegetais estiverem acessíveis porque evita o choque do transplante durante o replantio. Ao colher, certifique-se de remover toda a planta, incluindo raízes e folhas mortas, do canal. Após a colheita, as jangadas devem ser limpas, mas não deixadas secar, de modo a evitar matar as bactérias nitrificantes na superfície submersa da jangada. Unidades de grande escala devem limpar as jangadas com água para remover sujeira e resíduos vegetais e imediatamente reposicionadas nos canais para evitar qualquer estresse para as bactérias nitrificantes.
Caso especial DWC: baixa densidade de peixes, sem filtros
As unidades DWC Aquaponic podem ser projetadas que não requerem filtração externa adicional (Figura 4.76). Estas unidades possuem uma densidade populacional muito baixa de peixes (isto é, 1-1,5 kg de peixe por m3 de tanque de peixes) e, em seguida, dependem principalmente do espaço radicular da planta e da área interior dos canais como a área de superfície para abrigar as bactérias nitrificantes. As telas de malha simples capturam os grandes resíduos sólidos, e os canais servem como tanques de assentamento para resíduos finos. A vantagem deste método é a redução do investimento econômico inicial e dos custos de capital, eliminando ao mesmo tempo a necessidade de recipientes e materiais de filtro adicionais, que podem ser difíceis e caros de obter em alguns locais. No entanto, as densidades mais baixas das unidades populacionais conduzirão a uma menor produção de peixe. Ao mesmo tempo, muitos empreendimentos aquapônicos fazem a grande maioria dos seus lucros com o rendimento da planta e não com a produção de peixe, essencialmente usando o peixe como fonte de nutrientes. Muitas vezes, esse método requer suplementação de nutrientes para garantir o crescimento da planta. Se considerar este método, vale a pena avaliar a produção desejada de peixe e planta e considerar os custos e ganhos relativos.
Dinâmica do fluxo de água
A principal diferença entre os dois modelos (lotação de peixe elevada versus baixa lotação de peixe) é que o projeto de baixa densidade não utiliza nenhum dos recipientes de filtração externos, mecânicos ou biológicos. A água flui por gravidade do aquário diretamente para os canais DWC, passando por uma tela de malha muito simples. A água é então devolvida para um cárter e bombeada de volta para os tanques de peixes, ou diretamente para os tanques de peixes sem um cárter. A água nos tanques de peixes e canais é arejada usando uma bomba de ar. O desperdício de peixe é dividido por bactérias nitrificantes e mineralizadoras que vivem na superfície da raiz da planta e nas paredes do canal.
A densidade do estoque de peixe é um contínuo, que se estende de densidades muito baixas que não precisam de filtros até densidades muito altas que precisam de filtros externos dedicados. Uma solução simples para obter mineralização e biofiltração adicionais e para evitar acúmulo de resíduos de sólidos na parte inferior dos canais consiste em combinar a tela de malha simples com uma cesta de cascalho de ervilha ou bolas de barro posicionadas logo acima do nível da água onde a água sai do aquário. A cesta atuaria como um filtro de gotejamento com seus meios capturando e mineralizando os sólidos. A água caindo do cesto também adicionaria oxigênio através de seu efeito de respingo. Além disso, o uso de cascalho de ervilha teria uma ação tampão contra a acidificação da água após a nitrificação. Outra opção pode incluir um biofiltro interno dentro do tanque de peixes, consistindo em um saco de malha simples de material de biofiltro perto de uma pedra de ar. Isso pode ajudar a garantir uma biofiltração adequada sem aumentar o custo dos biofiltros externos. Por último, aumentar o volume total de água sem aumentar a densidade de peixes, utilizando basicamente grandes tanques de peixes para poucos peixes, pode ajudar a atenuar os problemas de qualidade da água, diluindo os resíduos e garantindo tempo adequado para que o agricultor responda às mudanças antes que o peixe fique estressado, embora isso possa diluir os nutrientes disponíveis e dificultar o crescimento vegetal.
A menor densidade de peixes também significa que o caudal de água pode ser menor. Uma bomba menor pode ser usada, reduzindo o custo, mas certifique-se de que pelo menos metade do volume total do tanque de peixes seja trocado por hora. Na verdade, alguns pesquisadores tiveram sucesso em remover a bomba elétrica todos juntos e confiar no trabalho manual para pedalar a água duas vezes por dia. No entanto, esses sistemas são totalmente dependentes de arejamento adequado. Para além destas diferenças, as recomendações para os tanques de peixes e a construção do canal DWC são aplicáveis a este método de baixa densidade populacional.
Gerenciamento de unidades de baixa densidade de estoque
A principal diferença em relação à gestão das outras unidades, discutida mais detalhadamente no capítulo 8, é a menor densidade populacional. A densidade de estoque sugerida para esses tipos de sistemas é de 1-5 kg/m3 (comparado a 10-20 kg/m3 para outros sistemas neste manual). Anteriormente, foi sugerido que o equilíbrio entre peixes e plantas segue o rácio da taxa de alimentação, o que ajuda a calcular a quantidade de alimentos para peixes que entram no sistema, tendo em conta uma área de cultivo definida para as plantas. Essas unidades de baixa densidade de estoque ainda seguem a taxa de avanço diária sugerida de 40-50 g/m2, mas devem estar na extremidade inferior. Uma técnica útil é permitir que o peixe se alimente por 30 minutos, 2-3 vezes por dia e, em seguida, remova todos os alimentos não comidos. A sobrealimentação resultará em um acúmulo de resíduos nos tanques de peixes e canais, levando a zonas anóxicas, más condições de crescimento, doenças e estresse de peixes e plantas. Sempre, mas especialmente ao usar este método sem filtros, certifique-se de monitorar de perto as condições de qualidade da água e reduzir a alimentação se forem detectados altos níveis de amônia ou nitrito.
Vantagens e desvantagens da baixa densidade
A principal vantagem é uma unidade mais simples. Este sistema é mais fácil de construir e mais barato para começar, tendo custos de capital mais baixos. Os peixes são menos estressados porque são cultivados em condições mais espaçosas. No geral, esta técnica pode ser muito útil para projetos iniciais com baixo capital. Esses sistemas podem ser muito úteis para o cultivo de peixes de alto valor, como peixes ornamentais, ou culturas especiais, como ervas medicinais, onde a menor produção é compensada com maior valor.
No entanto, uma séria desvantagem é que essas unidades são difíceis de escalar. Menos plantas e peixes são cultivados em uma determinada área, então eles são menos intensivos do que alguns dos sistemas anteriormente descritos. A fim de produzir uma grande quantidade de alimentos, esses sistemas tornar-se-iam proibitivamente grandes. Essencialmente, os biofiltros mecânicos externos são o que permite que a aquapônica seja muito intensiva dentro de uma pequena área.
Além disso, a produção de peixe não pode funcionar independentemente do componente hidropônico; as plantas devem estar sempre presentes nos canais. As raízes das plantas fornecem a área para o crescimento de bactérias, e sem essas raízes a biofiltração não seria suficiente para manter a água limpa para os peixes. Se alguma vez fosse necessário colher todas as plantas de uma só vez, o que pode ocorrer durante surtos de doenças, mudanças de estação ou eventos climáticos importantes, a redução da biofiltração causaria alto estresse de amoníaco e peixes. Por outro lado, com mecânicos externos e biofiltros, a produção de peixe pode continuar sem a hidroponia como RAS padrão.
*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. *