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Cooperativa de Pesca e Aquicultura de Goiás (COOPAQ) – Parte III

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Parte III: do campo para a ciência

Raimundo Lima da Silva Junior
Biomédico, Mestre em Biologia
Núcleo de Pesquisas Replicon, Escola de Ciências Agrárias e Biológicas
Pontifícia Universidade Católica de Goiás (PUC,GO)
Sócio Fundador da Cooperativa de Pesca e Aquicultura de Goiás (COOPAQ)
railim.jr@gmail.com

No segundo capítulo desta série de artigos (publicado na edição nº 11, mar/abril 2018), entre outros assuntos foram abordados a implantação do MH (Módulo Híbrido) pela COOPAQ, a busca constante por informações técnico-científicas, os desafios do pioneirismo para a região e as perdas de produção. Estas perdas, por sua vez, resultaram na busca de explicações científicas que pudessem direcionar novas alternativas técnicas. Este artigo irá abordar o excesso de sólidos e o impacto destes no crescimento dos animais. Tais itens são importantes para o desenvolvimento técnico-científico da produção pelo sistema BRASYS (Biofloc, RAS and Aquaponics System) e de como novas propostas técnicas foram testadas e validadas.

O turnover proteico como ingrediente da saciedade

Muitos produtores em sistema bioflocos relatam um retardo no desenvolvimento de tilápias a partir de 400-500g, tornando a engorda destes animais pelo sistema, inviável financeiramente. A obtenção de flocos microbianos foi otimizada desde o protocolo otimizado no protótipo, no início de 2016. Por outro lado, a quantidade de flocos no tanque de tilápias tornou-se um problema, tanto no controle dos sólidos gerados, como na manutenção da oferta de oxigênio para todo o sistema. A retirada de sólidos (suspensos e decantáveis) é um dos principais desafios na manutenção da qualidade da água em sistemas BFT. O turnover proteico aliado à “saciedade” observada em tilápias com peso acima de 400g fez com que buscássemos explicações científicas para evitar que o tempo do ciclo de cultivo fosse inviável.

Millward, em 1989, avaliando o turnover proteico na regulação nutricional em peixes, observou que a insulina desempenha um papel crucial na detecção do consumo de aminoácidos essenciais e do estímulo no início do processo anabólico. Por outro lado, o alto teor de proteína e carboidrato presentes no ambiente de bioflocos parece estar na contramão do controle anabólico da fisiologia dos animais de cultivo. Com isso, produções que observam um baixo ganho de peso em animais adultos em cultivo de bioflocos, podem estar diretamente relacionadas à concentração dos flocos neste ambiente.

No primeiro artigo desta série (publicado na edição nº 10, jan/fev 2018), relatei acerca do protótipo desenvolvido, onde foi possível observar e avaliar as rotas bioquímicas inerentes ao cultivo de bioflocos, dosando substratos e produtos de cada rota envolvida. No sistema inicial desenvolvido foi possível reduzir o tempo na formação de bioflocos de 23 dias para 7 dias. Isso permitiu aplicar um protocolo específico para o controle de nitrogenados nos tanques de cultivo. Os ciclos bioquímicos do carbono e nitrogênio foram estudados para propor um melhor aproveitamento da água de cultivo, possibilitando um maior controle de todo o processo de crescimento animal (tilápia e camarão). Tratamos os compostos nitrogenados (amônia e nitrito) de forma sequencial. Usamos bactérias heterotróficas, como os Bacillus subtilis, para o tratamento a oxidação da amônia e as bactérias do gênero Nitrobacter para a nitrificação exclusiva do nitrito. Como isso, tornamos o controle de nitrogenados de forma mais eficaz e direta.

Tilápia do sistema de bioflocos. © Raimundo Lima da Silva Junior

A busca do equilíbrio microbiano

O artigo “Food Bubbles” foi uma das primeiras referências na literatura científica ao sistema bioflocos, publicado em novembro de 1964, na revista Scientific American. O artigo relacionava que as bolhas, geradas pelas ondas do mar, estimulavam a formação de agregados ricos em elementos orgânicos. Mais tarde, este processo tornou-se a base do conhecimento científico do efeito da flotação da matéria orgânica em um ambiente de cultivo. Este conhecimento serviu de base para o emprego dos skimmers e foam fractionators usados na retirada de matéria orgânica em sistemas fechados. Entretanto, somente no início dos anos 70 que a tecnologia de bioflocos foi aplicada comercialmente, pelo centro de pesquisa IFREMER- OP (Instituto de Pesquisa Francês para a Exploração do Mar, Centro Oceânico do Pacífico), no Tahiti. De forma paralela, a empresa Ralston Purina, nos EUA, desenvolveu um sistema eficiente no cultivo do camarão marinho (Samocha et al., 2017).

Com o advento do cultivo de bioflocos, diversos benefícios foram adquiridos, como um melhor aproveitamento da água, biosseguridade, redução no uso de ração comercial, controle dos parâmetros físico-químicos, maior adensamento de animais por m³, e consequentemente, maior produtividade. Porém, o conhecimento científico e a disponibilidade de protocolos alternativos são fundamentais para o controle eficaz dos nitrogenados, menor gasto energético e menor geração de resíduos orgânicos para o meio ambiente. Aliados a esta nova vertente, um layout eficiente na disposição dos tanques de cultivo e um sistema de tratamento de sólidos são fundamentais para uma maior produtividade.

Floco microbiano: suplemento ou alimento?

Os dados limnológicos relacionados com dados bromatológicos em cultivos de sistemas bioflocos são escassos. Principalmente, quando envolvem a relação dos valores nutricionais da água, anabolismo e o ganho de peso animal. Com intuito de avaliar o efeito da “saciedade” no ganho de peso dos animais e de observar a relação C:N na fertilização dos tanques, realizamos algumas análises bioquímicas preliminares na água e nos animais. Para isso, comparamos os valores nutricionais dos flocos produzidos na água do nosso tanque de tilápia em salinidade 0 (200m³ com 5 meses de cultivo, 10Kg/m³), filés de tilápia e camarão descascado, capturados ao longo do cultivo. Os valores nutricionais foram quantificados utilizando o sensor molecular (espectrofotômetro) SCiO da Consumer Physics. Desta forma, teríamos alternativas para o controle de cada produção, adequando as condições ambientais, estrutura e suprimentos disponíveis para cada produtor.

Os resultados desta avaliação apontaram que cada 100mL da água de cultivo (~20mL de flocos) possuía entre 18-20g de proteína bruta. Valores semelhantes foram observados na proteína do filé de tilápia e no camarão descascado. A porcentagem de gordura nas amostras destes animais variou de 2,0 a 5,0%, não sendo observada diferença quanto ao teor de gordura presente nos flocos microbianos.

A energia (kcal) da ração é usada pelos animais para a manutenção do metabolismo, locomoção e síntese proteica. Neste sentido, a biodisponibilidade de energia desempenha um papel fundamental no consumo de ração pelos animais cultivados. A disponibilidade de carboidratos e gorduras como fonte energética são, preferencialmente, utilizadas pelas tilápias no consumo, comparando com a oferta de proteína oriunda da ração. Com a concentração de proteínas (20g de proteínas/ 100mL) observada nos nossos flocos microbianos, disponíveis para os animais 24h por dia, a proteína da ração pareceu ficar em segundo plano na alimentação das tilápias. A ausência de voracidade, mesmo em condições físico-químicas adequadas, durante a oferta de ração é um sinal adicional observado e relatado, que poder estar relacionado ao efeito de “saciedade”.

Adicionalmente, a relação entre energia digestível e proteína bruta (ED/PB) nas rações e no bioflocos é atualmente um novo paradigma a ser superado em cultivos com bioflocos. Buscar a maximização do aproveitamento entre a oferta de alimentos e o crescimento dos animais, é o principal objetivo de qualquer sistema de produção de proteína animal. A relação ED/ PB entre 8 e 10 kcal/g de PB é o ideal para o cultivo de tilápias. A deposição de gordura visceral possui uma alta relação ED/PB, enquanto que, uma baixa relação ED/PB induz as tilápias a utilizarem a PB como fonte de energia, retardando o crescimento e a conversão alimentar (Kubtiza, 1999).

Gráfico 1. Desempenho das tilápias na unidade piloto (módulo híbrido – MH) e na unidade de cultivo em Orizona, GO.

Influência do volume de flocos

A análise bioquímica do nosso biofloco demonstrou uma relação baixa (5,5 kcal/g) de PB endógeno (biomassa microbiana). No primeiro cultivo, as tilápias levaram 235 dias para irem de 3g para 640g (Gráfico 1). Obviamente, por diversos fatores não conseguimos atingir o peso de abate (800g) para o primeiro ciclo, com o tempo que estimávamos inicialmente. Entre os fatores, a relação ED/PB e a manutenção do volume elevado de flocos (até 20mL/L) parece ter contribuído para o retardo do crescimento das tilápias no nosso primeiro cultivo do MH. Atualmente, no cultivo do cooperado no município de Orizona (Goiás) mantemos o volume de flocos em até 7mL/L, para o cultivo de tilápias em todas as fases do cultivo. O crescimento da tilápia de 3g para 610g foi alcançado em 142 dias (Gráfico1). Noventa e três dias a menos do que no primeiro cultivo no MH/COOPAQ. Uma redução de 40% no tempo de cultivo reduzindo significativamente o custo da produção. No próximo artigo iremos abordar como a microbiologia tornou-se nossa aliada. Contamos com vocês!