Cálculos e proporções de componentes

Os sistemas aquapônicos precisam ser equilibrados. Os peixes (e, portanto, os alimentos para peixes) precisam fornecer nutrientes adequados para as plantas; as plantas precisam filtrar a água para os peixes. O biofiltro precisa ser grande o suficiente para processar todos os resíduos de peixes, e o volume de água suficiente é necessário para circular este sistema. Esse equilíbrio pode ser complicado de alcançar em um novo sistema, mas esta seção fornece cálculos úteis para estimar os tamanhos de cada um dos componentes.

Área de cultivo de plantas, quantidade de alimentos para peixes e quantidade de peixes

A forma mais bem sucedida de equilibrar um sistema aquapónico consiste na utilização da razão de alimentação descrita no ponto 2.1.4. Esta proporção é o cálculo mais importante para a aquapônica para que os peixes e as plantas possam prosperar simbioticamente dentro do ecossistema aquapônico.

O rácio estima a quantidade de alimentos para peixes que devem ser adicionados diariamente ao sistema, e é calculado com base na área disponível para o crescimento das plantas. Esta proporção depende do tipo de planta que está sendo cultivada; os vegetais de frutificação requerem cerca de um terço a mais de nutrientes do que as folhas verdes para apoiar o desenvolvimento das flores e dos frutos. O tipo de ração também influencia a taxa de ração, e todos os cálculos fornecidos aqui assumem uma alimentação de peixe padrão da indústria com 32 por cento de proteína.

| Plantas verdes frondos | Legumes frutíferos | | — | — | | 40-50 g de alimentos para peixes por metro quadrado por dia | 50-80 g de ração para peixes por metro quadrado e por dia |

O primeiro passo recomendado no cálculo é determinar quantas plantas são desejadas. Em média, as plantas podem ser cultivadas na densidade de plantio mostrada abaixo (Figura 8.1). Estes valores são apenas médias, e muitas variáveis existem dependendo do tipo de planta e do tamanho da colheita e, portanto, devem ser usadas apenas como diretrizes.

| Plantas verdes frondos | Legumes frutíferos | | — | — | | 20-25 plantas por metro quadrado | 4-8 plantas por metro quadrado |

Uma vez escolhido o número desejado de plantas, é então possível determinar a quantidade de área de cultivo necessária e, consequentemente, a quantidade de alimentos para peixes que devem ser adicionados ao sistema todos os dias pode ser determinada.

Uma vez calculadas as quantidades de área de cultivo e alimentos para peixes, é possível determinar a biomassa dos peixes necessários para comer esta ração. Os peixes de tamanhos diferentes têm requisitos e regimes de alimentação diferentes, o que significa que muitos peixes pequenos comem tanto quanto alguns peixes grandes. Em termos de equilíbrio de uma unidade aquapónica, o número real de peixes não é tão importante como a biomassa total dos peixes no tanque. Em média, para as espécies discutidas na Seção 7.4, os peixes consumirão 1-2 por cento do seu peso corporal por dia durante a fase de crescimento. Isso pressupõe que os peixes são maiores do que 50 g porque os peixes pequenos comem mais do que os grandes, como uma porcentagem do peso corporal.

| Taxa de alimentação dos peixes | | — | | 1-2% do peso corporal total por dia |

O exemplo abaixo demonstra como realizar este conjunto de cálculos, determinando que, para produzir 25 cabeças de alface por semana, um sistema aquapônico deve ter 10-20 kg de peixe, alimentado 200 gramas de ração por dia e ter uma área de crescimento de 4 m². Os cálculos são os seguintes:

Alface requer 4 semanas para crescer uma vez que as mudas são transplantadas para o sistema, e 25 cabeças por semana são colhidas, portanto:

Cada 25 cabeças de alface requerem 1 m2 de espaço de cultivo, portanto:

Cada metro quadrado de espaço de crescimento requer 50 g de alimento para peixes por dia, portanto:

O peixe (biomassa) em um sistema come 1—2% de seu peso corporal por dia,

por conseguinte:

Embora extremamente útil, esta relação de alimentação é realmente apenas um guia, especialmente para unidades de pequena escala. Há muitas variáveis envolvidas nessa proporção, incluindo o tamanho e o tipo de peixe, a temperatura da água, o teor de proteína da ração e as demandas de nutrientes das plantas, que podem mudar significativamente ao longo de uma estação de crescimento. Estas alterações podem exigir que o agricultor ajuste a taxa de alimentação.

Testar a água em busca de nitrogênio ajuda a determinar se o sistema permanece em equilíbrio. Se os níveis de nitratos forem demasiado baixos (menos de 5 mg/l), aumente lentamente a taxa de alimentação diária sem sobrealimentação dos peixes. Se os níveis de nitrato são estáveis, então pode haver deficiências em outros nutrientes e suplementação pode ser necessária especialmente para cálcio, potássio e ferro. Se os níveis de nitratos estiverem a aumentar, serão necessárias trocas ocasionais de água à medida que o nitrato sobe acima de 150 mg/l. O aumento dos níveis de nitratos sugere que a concentração de outros nutrientes essenciais é adequada.

Volume de água

O volume de água é mais importante para o aspecto aquícola da aquapônica. Diferentes densidades de estoque afetam o crescimento e a saúde dos peixes, e são uma das causas mais comuns para o estresse dos peixes. No entanto, o volume total de água não afeta o componente hidropônico, exceto que, com grandes volumes de água, leva mais tempo para que a água acumule uma concentração substancial de nutrientes durante o ciclo inicial. Assim, se uma unidade tem um volume de água relativamente grande, o único impacto é que levaria mais tempo para atingir as concentrações ideais de nutrientes para as plantas. Grandes volumes de água ajudam a mitigar mudanças na qualidade da água, mas podem mascarar problemas por mais tempo. O método DWC sempre tem um volume total de água maior do que o NFT ou os leitos de mídia.

A densidade máxima recomendada é de 20 kg de peixe para 1 000 litros de água (aquário). As unidades de pequena escala descritas nesta publicação têm cerca de 1 000 litros de água e devem conter 10-20 kg de peixe. Densidades de estoque mais altas exigem técnicas de aeração mais sofisticadas para manter os níveis de OD estáveis para peixes, bem como um sistema de filtração mais complexo para lidar com os resíduos sólidos. Recomenda-se vivamente que os novos agricultores aquánicos não excedam a densidade de 20 kg por 1 000 litros. Isto é particularmente o caso em que não é garantido um fornecimento constante de electricidade, porque uma breve interrupção pode matar todos os peixes dentro de uma hora a altas densidades de povoação. Esta mesma densidade de enchimento aplica-se a qualquer tanque de tamanho superior a 500 litros; basta utilizar esta razão para calcular a densidade máxima do volume de água. Se o reservatório for inferior a 500 litros, reduza a densidade de enchimento para metade ou 1 kg por 100 litros, embora não seja recomendado cultivar peixe para consumo num tanque inferior a 500 litros. A título de referência, uma tilápia média pesa 500 g no tamanho da colheita e 50 g no tamanho da unidade populacional.

| Densidade da meia de peixe | | — | | 10-20 kg de peixe por 1 000 litros de água |

Requisitos de filtração - biofiltro e separador mecânico

A quantidade de biofiltração necessária na aquapônica é determinada pela quantidade de alimento que entra no sistema diariamente. A principal consideração é o tipo de material de biofiltro e a área de superfície desse meio. Quanto maior a área de superfície, maior a colônia bacteriana que pode ser hospedada e a amônia mais rápida é convertida em nitrato. Duas proporções são fornecidas, uma para o cascalho vulcânico encontrado em camas de mídia, e uma para os Bioballs® encontrados em unidades NFT e DWC. Este cálculo deve ser considerado um mínimo, e o excesso de biofiltração não prejudica o sistema, mas torna o sistema mais resistente contra picos de amoníaco e nitrito. Os biofiltros devem ser superdimensionados se se suspeitar que baixas temperaturas podem afetar a atividade bacteriana. O apêndice 4 contém mais informações sobre o dimensionamento dos biofiltros e o cálculo do volume requerido.

| Material do biofilter | **Área de superfície específica (m²/m³) ** | **Volume necessário (litros/g de alimentação) ** | | — | — | | Cascalho vulcânico | 300 | 1 | | Bioballs® | 600 | 0,5 |

O separador mecânico deve ser dimensionado com base no volume de água. Geralmente, o separador mecânico deve ter um volume de 10-30 por cento do tamanho do tanque de peixes. São necessários filtros mecânicos para os sistemas NFT e DWC, bem como sistemas de leitos de mídia com altas densidades (\ > 20 kg/1 000 litros).

Resumo dos cálculos de componentes

• A razão da taxa de alimentação fornece uma maneira de equilibrar os componentes de um sistema aquapônico e calcular a área de plantio, a ração de peixes e a biomassa de peixes.

• Relação da taxa de alimentação para a aquapônica:

• 40-50 gramas de alimentação diária por metro quadrado (folhas verdes);

• 50-80 gramas de ração diária por metro quadrado (legumes frutíferos).

• Taxa de alimentação de peixes: 1-2 por cento do seu peso corporal por dia.

• densidade de peixe: 10-20 kg/1 000 litros.

• Volume de biofiltração:

• 1 litro por grama de alimento diário (cinzas em camas de mídia)

• ½ litro por grama de alimentação diária (Bioballs® em NFT e DWC)

A Tabela 8.1 resume os principais números e rácios para projetar unidades de cama de mídia de pequena escala, NFT e DWC. É importante estar ciente de que os números são apenas guias, uma vez que outros factores externos (por exemplo, condições climáticas, acesso a um fornecimento constante de electricidade) podem alterar o projecto no terreno. Observe as notas de rodapé abaixo do quadro que explicam os valores e a aplicabilidade de cada coluna por método aquapónico.

TABELA 8.1

Guia prático de design de sistemas para unidades aquapônicas de pequena escala

Notas:

^1. A densidade recomendada dos peixes baseia-se numa densidade máxima de 20 kg/1 000 litros. Densidades mais altas são possíveis com maior aeração e filtração mecânica, mas isso não é recomendado para iniciantes.

^2. A taxa de alimentação recomendada é de 1 por cento do peso corporal por dia para peixes com mais de 100 g de massa corporal. A taxa de alimentação é: 40-50 g/m² para folhas verdes; e 50-80 g/m² para frutas hortícolas.

^3. Os volumes para o separador mecânico e o biofiltro devem ser de 10 a 30% do volume total do tanque de peixes. Na realidade, a escolha dos recipientes depende do seu tamanho, custo e disponibilidade. Os biofiltros só são necessários para as unidades NFT e DWC; os separadores mecânicos são aplicáveis a unidades NFT, DWC e unidades de suporte com uma densidade de peixes superior a 20 kg/1 000 litros.

^4. Estes números assumem que as bactérias estão em condições ideais o tempo todo. Caso contrário, por um determinado período (inverno), um meio de filtração extra pode precisar ser adicionado como um buffer. Valores diferentes são fornecidos para os dois meios de biofiltro mais comuns com base em sua respectiva área de superfície específica.

^5. Os números para o espaço de cultivo de plantas incluem apenas verduras frondosas. Frutando legumes teria uma área ligeiramente inferior.

*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. *