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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