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RESPOSTA TÉCNICA

Título

Funcionamento e montagem de sistema de aquaponia

Resumo

Descrição do funcionamento e montagem de um sistema de aquoponia, em escala

comercial, indicando os equipamentos necessários e seu dimensionamento.

Palavras-chave

Água de recirculação; aquaponia; criação; hidroponia; peixe; piscicultura; técnica de cultivo

Assunto

Criação de peixes em água doce

Demanda

Gostaria de saber sobre a relação entre quantidade de peixes e hortaliças para o sistema de

aquaponia. Quanto à troca de água no sistema de sub-irrigação para aquaponia, como

construir este tanque/sistema? Qual o tempo do processo/troca de água do tanque de

peixes para o canteiro/cultura hidropônica? Equipamentos necessários para a instalação?

Para a venda comercial de hortaliças e peixes, qual a recomendação mínima de área ou

número de tanques?

Solução apresentada

Introdução

A aquaponia é caracterizada pela integração de sistemas de criação de peixes (piscicultura)

que incorporam a produção de plantas sem a utilização de solo (hidroponia). Nesses

sistemas, é feita a criação de grandes quantidades de peixe em volumes relativamente

pequenos de água. A água residual é então tratada por barreiras físicas e microorganismos,

de modo que os nutrientes e matéria orgânica gerados são reaproveitados para o cultivo de

espécies vegetais aquáticas ou terrestres (RAKOCY; MASSER; LOSORDO, 2006).

A amônia excretada pelos peixes é tóxica aos mesmos quando presente em concentrações

elevadas. Por isso, nos sistemas aquapônicos, a amônia é convertida por bactérias a nitritos

e em seguida a nitratos, que são menos agressivos aos peixes e constituem a fonte

preferencial de nitrogênio para o desenvolvimento de plantas superiores (RAKOCY;

MASSER; LOSORDO, 2006).

Como principais vantagens em relação aos sistemas de piscicultura e hidroponia isolados,

Diver (2006) aponta que a aquoponia possibilita: a economia de água, visto que esta é

recirculada e as únicas perdas são aquelas por evaporação; a criação de grandes

quantidades de peixe e vegetais frescos, mesmo em regiões com escassez de água;

economia com nutrientes para a cultura vegetal, proporcionando produtos orgânicos, livres

de fertilizantes; e a renda sobre produtos variados, devido à diversidade de culturas

envolvida.

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Montagem e funcionamento do sistema

Apesar de outras espécies terem sido usadas na aquaponia, como peixe-gato, truta, pacu,

carpa, dourado, robalo e bacalhau, o tipo mais empregado de peixe nesse tipo de sistema é

a tilápia (RAKOCY, MASSER; LOSORDO, 2006). James Rakocy e associados da University

of the Virgin Islands desenvolveram um sistema de aquaponia em escala comercial, que

emprega a criação intensiva de tilápias, com bom rendimento, sendo descrito a seguir

(DIVER, 2006).

Nesse sistema, os peixes com idades diferentes são criados em quatro tanques circulares

dotados de aeradores, sendo que a cada 6 semanas, um dos tanques é esvaziado e todos

os peixes são removidos. A mesma água é então retornada ao tanque, juntamente a uma

nova carga de alevinos, que se desenvolverão por mais 24 semanas (RAKOCY; MASSER;

LOSORDO, 2006).

É particularmente importante a remoção do excesso de materiais sólidos do tanque, tais

como fezes dos peixes e alimentos não consumidos, pois a decomposição dessa matéria

orgânica diminui os níveis de oxigênio da água e pode produzir dióxido de carbono, além de

amônia, metano e sulfeto de hidrogênio, produtos tóxicos aos peixes (RAKOCY; MASSER;

LOSORDO, 2006).

Para a remoção do material particulado dos tanques de criação, são instalados tanques

clarificadores (FIG. 1), dotados de uma barreira interna, que reduz a turbulência e provoca a

acumulação dos sólidos nas paredes da porção cônica do tanque, enquanto a água com

menor quantidade de sólidos segue para tanques de filtração (RAKOCY; MASSER;

LOSORDO, 2006). Esses tanques, recheados com redes, provocam a acumulação da

matéria orgânica, formando uma lama grossa, e são propícios para o desenvolvimento de

bactérias (Nitrosomonas e Nitrobacter), que realizam a conversão da amônia para nitratos

(RAKOCY; MASSER; LOSORDO, 2006).

Figura 1 – Seção transversal de um clarificador UVI, mostrando as linhas de entrada de água (A),

barreira central (B), barreira desvio da água clarificada (C), saída para os tanques-filtro (D) e linha de

drenagem da lama (E)

Fonte: (RAKOCY; MASSER; LOSORDO, 2006)

O acúmulo de matéria orgânica nas redes dos tanques filtro também provoca a

decomposição aneróbica da matéria orgânica, produzindo gases como metano e gás

sulfídrico, que necessitam ser removidos por um tanque degaseificador (RAKOCY;

MASSER; LOSORDO, 2006). A água rica em nutrientes, segue então para os tanques de

hidroponia, onde é realizada a cultura dos vegetais.

Existem diversos métodos para o cultivo hidropônico de vegetais, que incluem: "sistema de

pavio, de leito flutuante, de sub-irrigação, NFT (Nutrient Film Technique System), de

gotejamento e aeropônico" (SERVIÇO..., 2007). O sistema UVI de aquoponia utiliza três

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conjuntos contendo dois tanques de leito flutuante com 30,5m de comprimento, 1,2m de

largura e 41cm de profundidade, contendo em seu interior uma camada de 30cm de água,

sob a qual flutuam placas de espuma de poliestireno (RAKOCY; MASSER; LOSORDO,

2006).

Nas placas de espuma são confecionados furos, nos quais são encaixados pequenos

cestos de polietileno, onde as mudas das hortaliças são depositadas e crescem com as

raízes expostas à água, sem utilização de solo ou substrato sólido (Fig. 2) (RAKOCY;

MASSER; LOSORDO, 2006).

Figura 2 - Sistema hidropônico para cultura de alface, utilizado na aquaponia

Fonte: (RAKOCY, 1989)

Após ser utilizada para a nutrição das plantas, a água retorna por gravidade para um

reservatório, localizado na parte mais baixa do sistema e provido de uma bomba, que

retorna a água até os tanques de criação de peixes (RAKOCY; MASSER; LOSORDO,

2006). Neste reservatório deve também ocorrer a adição de agentes alcalinos, como

hidróxido de potássio ou de cálcio, dissolvidos em um tanque separado, de modo a

balancear o pH ácido criado pelas bactérias nitrificantes (RAKOCY; MASSER; LOSORDO,

2006).

Rendimento e layout

O sistema UVI desenvolvido por Rakocy e colaboradores ocupa uma área total de 0,05

hectares (500 m2) e utiliza um volume total de 111.196 L (111,2 m3), sendo a vazão de água

de 378 L/min e o tempo de retenção, nos tanques de criação, de aproximadamente 82

minutos (RAKOCY et al., 2004; RAKOCY; MASSER; LOSORDO, 2006). A perda de água

por evaporação e limpeza da lama dos clarificadores é de 1,4 m3, cerca de 1,5% do volume

total do sistema, sendo necessária a reposição desse volume diariamente, que ocorre no

reservatório onde o pH é ajustado (RAKOCY et al., 1997).

Segundo estudo de Rakocy et al. (1997), a produção anual de tilápia utilizando o sistema

UVI é de cerca de 3.096 kg, enquanto podem ser obtidos aproximadamente 30 mil pés de

alface anualmente, sendo que o uso de 1m3 de água tem rendimento de 4kg de tilápia e

aproximadamente 50 pés de alface. A relação ideal entre plantas e peixes, estudada por

Rakocy (1989), foi de 1,9, que levou à produção de pés de alface com maior massa e em

maior quantidade, cerca de 14,1kg por semana, período no qual a produção de peixes foi de

176 tilápias.

O layout do sistema pode ser verificado na Figura 3, enquanto as dimensões dos tanques e

tubulações são encontrados no Quadro 1.

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Figura 3 - Layout do sistema UVI de hidroponia

Fonte: (Adaptado de RAKOCY; MASSER; LOSORDO, 2006)

Dimensões dos tanques Dimensões das tubulações

Tanques de criação: Diâmetro: 3m; Altura: 1,2m; Volume de água: 7.800L

Bomba para tanques de criação: 3"

Clarificadores: Diâmetro: 1,8m; Altura do cilindro: 1,2m; Profundidade do cone: 1,1m; Volume de água:

3.785L

Tanques de criação para clarificadores: 4"

Tanques filtro e degaseificador: Comprimento: 1,8m; Largura: 0,76m; Profundidade: 0,61cm; Volume

de água: 700L

Clarificadores para tanques filtro: 4"

Tanques de hidroponia: Comprimento: 30,5m; Largura: 1,2m; Profundidade: 41 cm; Volume de água:

11.356L

Entre tanques filtro: 6"

Reservatório: Diâmetro: 1,2m; Altura: 0,9m; Volume de água: 606L

Tanques filtro para degaseificador: 4"

Tanque de adição de base: Diâmetro: 0,6m; Altura: 0,9m; Volume de água: 189L

Degaseificador para tanques hidropônicos: 6"

Volume total de água do sistema: 111.196L Entre tanques hidropônicos: 6"

Vazão: 378L/min; Bomba: 0,5hp; Aeradores: 1,5hp (peixes); 1,0hp (plantas)

Tanques hidropônicos para reservatório: 6"

Área total: 0,05ha Reservatório para bomba: 3"

Tanque de adição de base para reservatório: 1,25"

Quadro 1 - Dimensionamento do sistema de aquoponia UVI

Fonte: (Adaptado de RAKOCY et al., 2004; RAKOCY; MASSER; LOSORDO, 2006)

Conclusões e recomendações

O sistema de aquaponia consiste na criação intensiva de peixes, no qual a água é tratada

com microorganismos e utilizada na irrigação de subsistemas hidropônicos de cultivo,

principalmente de hortaliças. O sistema UVI apresenta um rendimento ótimo utilizando a

relação de 1,9kg de planta cultivada para cada quilograma de peixe criado (no caso da

criação de tilápias e cultivo de alface hidropônico), e ocupa uma área de cerca de 500 m2.

Tal sistema de aquaponia utiliza 4 tanques de criação, 2 clarificadores, 4 tanques filtro, um

degaseificador, 6 tanques para hidroponia, 1 reservatório e 1 tanque para adição de base,

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sendo que a água permanece nos tanque de piscicultura por cerca de 82 minutos, sob

vazão de 378 L/min.

Para atingir a eficiência máxima do sistema, recomenda-se fortemente seu

acompanhamento por profissionais especializados, como um Engenheiro Agrônomo e um

Zootecnista.

O Serviço Brasileiro de Respostas Técnicas informa que existem, no Banco de Informações,

Respostas Técnicas e Dossiê Técnico que abordam o assunto de seu interesse. Aconselha-

se a busca no site <http://sbrt.ibict.br>, pelos códigos das respostas 6379, 8447, 15643,

18466 e 19047 e dossiês 67, 5646 e 5684, para ter acesso ao conteúdo disponível.

SERVIÇO BRASILEIRO DE RESPOSTAS TÉCNICAS. Aquaponia. São Paulo: USP/DT,

2007. (Código da resposta: 6379).

SERVIÇO BRASILEIRO DE RESPOSTAS TÉCNICAS. Piscicultura. Salvador: RETEC/IEL,

2007. (Código da resposta: 8447).

SERVIÇO BRASILEIRO DE RESPOSTAS TÉCNICAS. Sistema aquapônico. Brasília:

CDT/UnB, 2009. (Código da resposta: 15643).

SERVIÇO BRASILEIRO DE RESPOSTAS TÉCNICAS. Sistema de filtração para criação

superintensiva de peixes. Curitiba: TECPAR, 2011. (Código da resposta: 18466).

SERVIÇO BRASILEIRO DE RESPOSTAS TÉCNICAS. Piscicultura com recirculação de

água e cultivo hidropônico de vegetais. (Código da resposta: 19047). Resposta

elaborada por: Rosa Maria Beraldo. Araraquara: SIRT/UNESP, 2011.

SERVIÇO BRASILEIRO DE RESPOSTAS TÉCNICAS. Produção de verduras e legumes

orgânicos pelo método hidropônico. Araraquara: SIRT/UNESP, 2011. (Código do dossiê:

5646).

SERVIÇO BRASILEIRO DE RESPOSTAS TÉCNICAS. Sistema aquapônico. Brasília:

CDT/UnB, 2011. (Código do dossiê: 5684).

Fontes consultadas

DIVER, S. Aquaponics - integration of hydroponics with aquaculture. Butte (MT): National

Sustainable Agriculture Information Service, 2006. Disponível em:

<http://cdn.shopify.com/s/files/1/0078/0592/files/Diver_Aquaponics_Review_2006.pdf>.

Acesso em: 22 jul. 2012.

RAKOCY, J. E. Hydroponic lettuce production in a recirculating fish culture system. Island

Perspectives, v. 3, p. 5-10. Kingshill: University of the Virgin Islands, 1989. Disponível em:

<http://webpac.uvi.edu/imls/aes_uvi/islper/1988_1989.pdf>. Acesso em: 22 jul. 2012.

RAKOCY, J. E.; BAILEY, D. S.; SHULTZ, K. A.; COLE, W. M. Evaluation of a commercial-

scale aquaponic unit for the production of tilapia and lettuce. In: Tilapia aquaculture:

proceedings from the Fourth International Symposium on Tilapia in Aquaculture, p. 357-375,

1997. Disponível em: <http://aquaponicsglobal.com/wp-content/uploads/2012/02/Evaluation-

of-a-Commercial-Scale-Aquaponic-Unit-ISTA-4-Aquaponics.pdf>. Acesso em: 22 jul. 2012.

RAKOCY, J. E.; BAILEY, D. S.; SHULTZ, R. C.; THOMAN, E. S. Update on tilapia and

vegetable production in the UVI aquaponic system. In: New dimensions on farmed tilapia:

proceedings of the Sixth Internation Symposium on Tilapia in Aquaculture, p. 676-690, 2004.

Disponível em: <http://ag.arizona.edu/azaqua/ista/ista6/ista6web/pdf/676.pdf>. Acesso em:

22 jul. 2012.

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RAKOCY, J. E.; MASSER, M. P.; LOSORDO, T. M. Recirculating aquaculture tank

production systems: aquaponics - integrating fish and plant culture. Southern Regional

Aquaculture Center, n. 454, 2004. Disponível em:

<https://srac.tamu.edu/index.cfm/event/getFactSheet/whichfactsheet/105/>. Acesso em: 22

jul. 2012.

SERVIÇO BRASILEIRO DE RESPOSTAS TÉCNICAS. Hidroponia. (Código do dossiê: 67).

Dossiê elaborado por: Allan George A. Jaigobind; Lucia do Amaral; Sammay Jaisingh.

Curitiba: TECPAR, 2007. Disponível em: <http://sbrt.ibict.br>. Acesso em: 22 jul. 2012

Elaborado por

Eric Seiti Yamanaka

Nome da Instituição respondente

Universidade Estadual Paulista (SIRT/UNESP)

Data de finalização

22 jul. 2012