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Evolução dos sistemas de aeração nos cultivos intensivos e super intensivos em sistema BFT

Evolução dos sistemas de aeração nos cultivos intensivos e super intensivos em sistema BFT
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Dariano Krummenauer
Laboratório de Ecologia de Fitoplâncton e Microorganismos Marinhos
Instituto de Oceanografia
Universidade Federal do Rio Grande (FURG)
Rio Grande (RS)
darianok@gmail.com

Luís Poersch,
Geraldo Fóes,
Gabriele Lara,
Lucas Genésio Pereira da Silveira,
Plácido Soares de Moura & Wilson Wasielesky Jr.
Laboratório de Carcinocultura
Instituto de Oceanografia
Universidade Federal do Rio Grande (FURG)
Rio Grande (RS)

O cultivo de camarões em sistemas de Bioflocos já é uma realidade para os produtores de camarão no Brasil, pois é um sistema que trabalha com mínima ou nenhuma renovação de água durante o ciclo de produção, minimizando a ocorrência de doenças nos cultivos. O sistema recebeu grande notoriedade, pois possibilita manter simultaneamente a boa qualidade da água nos sistemas de cultivo e através do desenvolvimento de uma comunidade microbiana, produzir alimento adicional para os organismos cultivados. Bioflocos são agregados de algas, bactérias, protozoários e outros tipos de material orgânico particulado, tais como fezes e sobras de ração. A formação dos agregados depende de interações físicas, químicas e biológicas e uma vez produzidos no sistema, os mesmos são consumidos pelos camarões, servindo como fonte adicional de alimento.

No sistema BFT, as bactérias nitrificantes e heterotróficas são responsáveis pela remoção e/ ou assimilação do nitrogênio amoniacal do sistema. A eficiência desta remoção aumenta significativamente através do aumento da relação carbono(C): nitrogênio(N) para aproximadamente 15:1. O controle do nitrogênio inorgânico no viveiro de cultivo é baseado no metabolismo do carbono e nos processos microbianos de imobilização de nitrogênio e de transformação do mesmo em proteína. As bactérias heterotróficas utilizam os carboidratos (açúcares, amidos e celulose) como alimento, para gerar energia e crescer, produzindo proteínas e novas células. Essa utilização dos carboidratos pelas bactérias é acompanhada pela imobilização de nitrogênio inorgânico.

Na formação dos agregados microbianos no sistema BFT, as interações mecânicas geradas pelos sistemas de aeração são fundamentais para o bom desenvolvimento dos bioflocos, sendo a velocidade de formação destes agregados influenciada pelo tamanho das bolhas de ar fornecidas pelo sistema de aeração. Provavelmente, quanto menor for o tamanho das bolhas de ar fornecidas pelo sistema de aeração, mais rápido devem se formar os agregados, maturando os bioflocos mais rapidamente. Embora os camarões apresentem aptidão ao consumo de bioflocos de diversos tamanhos, o tamanho do biofloco tem influência direta no reaproveitamento de nitrogênio. Além disso, elevadas densidades de estocagem exigem uma maior concentração de oxigênio dissolvido no sistema. Sendo assim, torna-se imprescindível o desenvolvimento de dispositivos de aeração que sejam eficientes na formação dos agregados e capazes de manter a circulação e revolvimento da coluna de água para evitar a formação de zonas anóxicas (Figura 1).

Dispositivos de aeração:

1. Aerador Propulsor

O aerador propulsor é composto por motor elétrico, um eixo oco que gira a alta velocidade (3450 rpm) e uma hélice acoplada à extremidade do eixo giratório. Em operação, o ar é forçado para baixo do eixo oco pela pressão atmosférica, gerando micro bolhas de ar que incorporam oxigênio na coluna de água. Os primeiros testes realizados em sistema BFT com este modelo de aerador não foram satisfatórios na formação dos bioflocos, pois a hélice destruiu os agregados comprometendo o desenvolvimento de uma comunidade microbiana saudável. Embora não sendo eficiente na formação dos bioflocos, o modelo vem sendo usado de maneira compartilhada com outros modelos de aeradores, principalmente no auxílio para incorporação de oxigênio, pois o princípio de funcionamento é similar ao dos injetores de ar (a serem abordados nesse artigo), tornando o dispositivo muito eficiente como aerador de emergência, principalmente em sistemas intensivos em viveiros.

2. Aerador Chafariz

O aerador chafariz consiste em um motor elétrico com uma hélice presa ao seu eixo, sendo o motor suspenso por flutuadores. Uma vez que o impulsor gira em alta velocidade cria o “efeito chafariz” e desta forma incorpora oxigênio na água. A exemplo do aerador propulsor, quando comparado com outros dispositivos, o aerador chafariz não apresentou desempenho satisfatório na formação dos agregados microbianos. Além disso, quando comparado com aeradores de pás (paddle wheels), apresentou menor eficiência na transferência de oxigênio para a água (SOTR).

3. Aeradores de pás (Paddle wheels)

Os aeradores de pás são os dispositivos mais utilizados na aquicultura, pois são eficientes tanto na incorporação de oxigênio como na desestratificação dos corpos de água. Testes realizados na Estação Marinha de Aquacultura da FURG confirmaram o sucesso do aerador também na formação dos bioflocos nos sistemas intensivos realizados em viveiros revestidos, sendo assim os mais indicados para cultivos nesse modelo de viveiro. Dependendo do tamanho do viveiro, o mesmo pode causar acúmulo de matéria orgânica. Para evitar este acúmulo pode-se utilizar um conjunto de aeradores de pás nas extremidades dos viveiros (Figura 2) junto com um ou mais aeradores propulsores no centro, evitando assim os acúmulos. Uma alternativa testada com sucesso pela equipe da EMA/FURG foi criar um “efeito raceway” nos viveiros, sendo que esta última não apresenta acúmulo de matéria orgânica nos sistemas intensivos.

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4. Sistemas de ar difuso

Sistemas de ar difuso são dispositivos que geralmente são supridos por sopradores tipo “blower” que geram grandes volumes de ar com baixa pressão, fornecendo este ar atmosférico para difusores no fundo do tanque. Existe grande variedade de difusores, tais como pedras porosas, mangueiras perfuradas, tubos de cerâmica porosa, entre outros. No sistema BFT, o mais indicado é a utilização de mangueiras microperfuradas que são acopladas em tubos de PVC e fixadas no fundo dos tanques de cultivo (Figura 3). Entre as vantagens das mangueiras microperfuradas se destaca a durabilidade, o fato de não apresentar entupimento (pode ocorrer após alguns anos de uso ininterrupto), bom custo benefício quando comparada com as pedras porosas e, principalmente, a facilidade de manejo entre as despescas.

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5. Venturis

Localizados no exterior do raceway, os injetores tipo “Venturi” atuam como um captador do ar atmosférico que é incorporado no sistema através de bicos injetores ou tubos perfurados que estão submersos no fundo do tanque (Figura 4). Apresentam uma relação superfície: ar de 0,5: 1. No sistema BFT, os tubos de venturi operam junto com outros dispositivos (aerotubes) e em alguns casos necessitam da utilização de oxigênio complementar.

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6. Injetores de ar

Alimentados a partir de uma bomba centrífuga, os injetores de ar são operados a partir do fundo do tanque e conectados a um “snorkel” que capta o ar atmosférico e incorpora no sistema através de nano bolhas. Apresentam uma relação ar: água 3: 1 (seis vezes mais eficiente que o Venturi), as nano bolhas geradas proporcionam uma alta taxa de transferência de oxigênio dissolvido na água, eliminando assim a necessidade de oxigênio puro que é comum em muitos casos nos sistemas BFT. Além disso, o forte fluxo gerado a partir das nano bolhas cria movimentos horizontais e verticais, mantendo os sólidos em suspensão na coluna d’água, característica imprescindível para o sucesso do sistema BFT (Figura 5, 6 e 7). Outro aspecto importante é em relação aos custos de produção que a partir da escolha pelos injetores, podem ser reduzidos pela metade uma vez que não tem a necessidade de investir em outros artefatos, como sopradores, mangueiras micro perfuradas e venturis. A bomba centrífuga é utilizada para recircular a água enquanto que o ar atmosférico é aspirado do ambiente através dos snorkels, ao retornar pelos injetores a água está enriquecida pelas nano bolhas.

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Conclusões

A equipe da FURG vem testando diferentes dispositivos nos últimos anos, sendo que mais pesquisas continuam sendo desenvolvidas. Até o momento, para o sistema intensivo em viveiros revestidos o dispositivo mais eficiente na formação dos bioflocos é o aerador de pás (paddle wheel). Para os sistemas superintensivos em raceways se recomenda a utilização dos injetores de ar, que são mais fáceis de gerir e em que os processo de assimilação/remoção dos nitrogenados ocorrem normalmente sem que haja acúmulos potencialmente tóxicos. Assim, os bioflocos podem se desenvolver mais rapidamente atingindo a estabilidade e predominância heterotrófica.

Agradecimentos

Os autores agradecem o apoio financeiro fornecido pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Ministério de Aquicultura e Pesca (MPA), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS). W. Wasielesky e L. Poersch são bolsistas de produtividade do CNPq. Agradecimento especial para All Aqua Aeration, Trevisan Equipamentos Agroindustriais, Centro Oeste Rações S.A. (GUABI) e AQUATEC pela doação dos injetores, aeradores, dietas experimentais e pós larvas respectivamente.