O desenvolvimento da carcinicultura marinha em águas interiores (oligohalina 0,5 a 3,0 g L^-¹), principalmente oriundas de poços e rios, expandiu as fronteiras para a carcinicultura mundial. A criação de crustáceos em regiões interiores está em rápida ascensão nos últimos anos em todo o mundo (FAO, 2014; 2020).

No Brasil, principalmente em regiões como Ceará, Paraíba, Alagoas e Sergipe, em empreendimentos distantes do mar, são observados avanços significativos na utilização destas áreas (IBGE, 2020). Este progresso deve-se as características fisiológicas do camarão da espécie Litopenaeus vannamei que permite a sua produção em diversas características de qualidade de água. Entretanto, nas condições de água oligohalina ocorrem diversas modificações iônicas no ambiente aquático que podem comprometer a produtividade dos camarões, sendo necessário o ajuste nas proporções da dureza total (≥150 mg CaCO₃ L^-1) e alcalinidade total (≥ 80mg CaCO₃ L^-1) (Van Wyk e Scarpa, 1999; ABCC, 2017).

A dureza total consiste na concentração de cátions divalentes, principalmente Ca²⁺ e Mg²⁺, o qual desempenham função importante no crescimento dos animais, pois estão ligados ao processo de ecdise, absorvendo-os em grandes quantidades para a mineralização do exoesqueleto do animal, além de estar relacionada ao processo de osmorregulação (Boyd e Tucker, 1998). 

Entretanto, a dureza da água pode ser composta também por pequenas quantidades de estrôncio (Sr²⁺), ferro ferroso (Fe²⁺) e manganês (Mn²⁺), sendo estes dois últimos cátions um indicativo de água em condições anaeróbicas ou altamente ácidas.

Alcalinidade total é a concentração de bases tituláveis na água que vão reagir para neutralizar os íons de hidrogênio (H⁺). Várias substâncias comumente reagem com H⁺, como: Hidróxidos (OH⁻ + H⁺ = H₂O); carbonatos (CO₃²⁻ + H⁺ = HCO₃⁻); bicarbonatos (HCO₃⁻ + H⁺ = H₂O + CO₂); amônia (NH₃ + H⁺ = NH₄⁺); fosfato (PO₄³⁻ + H⁺ = HPO₄⁻; HPO₄⁻ + H⁺ = H₂PO₄⁻); borato (H₂BO₄⁻ + H⁺ = H₃BO₄); silicato (H₃SiO₄⁻ + H⁺ = H₄SiO₄); ácidos orgânicos (RCOO⁻ + H⁺ = RCOOH) (Boyd et al., 2016). Entretanto, na faixa de pH recomendada para cultivo de camarões (7-9), temos uma maior predominância de HCO₃⁻ como fonte de carbono inorgânico (Figura 1).

A alcalinidade total está relacionada a fatores importantes como o efeito tampão, que regula a variabilidade do pH no decorrer do dia (Boyd et al., 2016), além de participar do enrijecimento do exoesqueleto do camarão. 

Para viabilizar o incremento da dureza total e alcalinidade total são adicionados insumos como calcáreos e cal hidratada, que além de elevar essas variáveis, proporcionam um aumento significativo no pH da água. Contudo, variações acima de 0,5 partes de pH em curtos períodos de tempo podem ocasionar estresse aos animais e consequentemente ser o gatilho para o surgimento de enfermidades.

Diante disto, necessita-se encontrar produtos que favoreçam a elevação e manutenção da alcalinidade total e dureza total nos ambientes de cultivo, sem ocasionar bruscas variações de pH, visando maior conforto osmótico para os animais cultivados. O biomineral produzido a partir de fósseis de algas calcárias do gênero Lithothamnium, pertencentes ao filo Rodophyta, é um produto que possui biodisponibilidade de minerais como: Cálcio (Ca²⁺) e Magnésio (Mg²⁺), indispensáveis para o desempenho zootécnico dos camarões. O hidróxido de cálcio e magnésio CaMg(OH)₄ é conhecido como cal hidratada ou cal hidratada agrícola, obtido pela hidratação do óxido de cálcio e magnésio, onde emprega-se, normalmente, 20% de água neste processo. Já o bicarbonato de sódio é um sal composto por íons de bicarbonato e sódio, sendo considerado como uma substância alcalina (de alto pH) que normalmente é indicada para neutralizar substâncias ácidas.

Portanto, o objetivo desse estudo foi de avaliar o comportamento temporal da dureza total, alcalinidade total e pH com produtos comumente utilizados em água oligohalina na aquicultura.

Material e métodos

O estudo foi desenvolvido no Laboratório de Carcinicultura (LACAR) do Departamento de Pesca e Aquicultura (DEPAq) da Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE). O experimento avaliou 3 diferentes produtos: 

• Lithothamnium (LT- 32% Ca e 2% Mg, poder neutralizante 88%), 

• Bicarbonato de Sódio (BS - NaHCO₃, 27% Na, poder neutralizante 59%); e

• Hidróxido de Cálcio e Magnésio (HCaMg - Ca(OH)₂Mg(OH)₂, 30% Ca e 18% Mg, poder neutralizante 152%).

Os produtos foram analisados em água oligohalina (2 g L^-1, pH 7,7, alcalinidade inicial de 35 mg CaCO₃ L^-1, dureza total inicial de 288 mg CaCO₃ L^-1). 

O poder neutralizante PN (Eq CaCO₃) do Lithothamnium, do Hidróxido de Cálcio e Magnésio foram calculados por meio da expressão: 

Onde:

•    2,5, 1,67 e 2,48 - índices de capacidade de neutralização relativa ao CaCO₃.

 Já o PN do bicarbonato de sódio foi calculado por meio da expressão:

Onde:

•    1,22 - índice de capacidade de neutralização relativa ao CaCO₃.

Os minerais foram adicionados em unidades experimentais (14 L) com aeração constante nas concentrações de: 40 g m^-3e 80 g m^-3. A dureza total (CaCO₃) foi determinada antes da aplicação dos produtos e após 24h e 72h e a alcalinidade total (CaCO₃) foi mensurada antes da aplicação dos produtos e após 24h, 48h e 72 horas. 

A dureza total foi analisada pelo método titulométrico de complexação (APHA, 2012) e calculada a partir da seguinte equação:

Onde:

•    Vg: Volume gasto na titulação.

A alcalinidade total foi determinada por meio de um método titulométrico com ácido sulfúrico (0,1 N) (APHA, 2012) e calculada a partir da seguinte equação:

O pH foi monitorado após a aplicação dos produtos nos períodos de 5 e 30 minutos, 1h, 24h, 48h e 72h com o auxílio de um phmetro AKSO, modelo AK90. 

Para avaliar a viabilidade econômica da aplicação dos produtos, foi realizada uma simulação para aumentar a dureza total (72h) e alcalinidade total (48h) separada em 30 g CaCO₃ m^-3 para um tanque de 1000 m³, considerando o preço de varejo do Lithothamnium R$ 57,00 (saco de 25 kg), bicarbonato de sódio R$ 109,90 (saco de 25kg) e o hidróxido de cálcio e magnésio R$ 21,90 (saco 10 kg) (BS e LT – www.escamaforte.com.br - acesso 08/03/2021); HCaMg – https://www.ferreiracosta.com/Produto/43945/cal-hidratada-saco-10kg-ch-i-megao - acesso: 08/03/2021).

A análise dos dados foi realizada utilizando o software BioEstat 5.0. Os dados amostrados foram avaliados quanto à homogeneidade das variâncias, com o teste de Cochran, e normalidade usando o teste de Lilliefors. Para os dados normais e homogêneos, usou-se o Teste T e análise de variância (ANOVA uma via), seguida do teste de comparação de médias de Tukey, quando o resultado da ANOVA foi significativo (p < 0,05). Em caso onde os dados não atenderam aos pressupostos de normalidade e homogeneidade, foi aplicado o teste Kruskal-Wallis (p < 0,05), seguido do teste de Dunn (p < 0,05), quando observada diferença significativa.

Resultados e discussão

Dureza total

Nas concentrações de 40 e 80 g m^-3 houve diferenças significativas (p<0,05) entre Lithothamnium e o hidróxido de cálcio e magnésio. O Lithothamnium proporcionou um maior incremento na dureza total (Figura 2). Nas primeiras 24h, nas concentrações de 80 e 40 g m^-3, o Lithothamnium apresentou uma eficiência de incremento da dureza total de 56% e 90% e após a 72h a sua eficiência foi de 100% e 173%, respectivamente. Estes resultados demostram que a aplicação de Lithothamnium na concentração de 40 g m^-3 possui maior solubilidade em água oligohalina.

Os resultados apresentados são de extrema importância pois o camarão Litopenaeus vannamei possui bom crescimento em uma ampla variação de salinidade, mas podem ser mais suscetíveis a condições adversas se os valores de dureza total estiverem abaixo dos níveis ideais (Boyd e Tucker,1998). Isso deve-se ao fato de os animais possuírem um exoesqueleto altamente mineralizado, requerendo relativamente grandes quantidades de cálcio e magnésio para suplementar os minerais perdidos durante a ecdise. No decorrer do processo de ecdise, os crustáceos absorvem cálcio e magnésio, em sua grande parte, proveniente da água. Portanto, as concentrações desses minerais na água devem ser suficientes para suprir essa demanda (Fieber e Lutz, 1982). Além disso, o magnésio e o cálcio participam da manutenção da homeostase celular, atuando no processo de osmorregulação e outras funções vitais, como o metabolismo de lipídios, proteínas, carboidratos e funcionando também como cofator em grande quantidade de reações enzimáticas (Tacon, 1987; Piedad-Pascual, 1989; Davis e Lawrence, 1997; Boyd e Tucker,1998; Cheng et al., 2005; Roy et al., 2007; Naik, 2012). Desta forma, em água oligohalina, a utilização de produtos que incrementam a dureza total é bastante benéfica, proporcionando o camarão chegar à fase de inter-muda rapidamente, melhorando a sua estabilidade imunológica.

Em fazendas comerciais, são relatados pelos produtores alguns problemas relacionados à baixa concentração de dureza total, como dificuldade ou não realização completa da ecdise; crescimento lento, em especial a partir de 4 g; contrações musculares (síndrome do músculo grampeado) e alta taxa de mortalidade. Mesmo em água estuarina e marinha, fonte com dureza total mais elevada, alguns produtores utilizam calcáreo calcítico (1% a 5% de MgO e 45% a 55% de CaO) para aceleração do processo de ecdise. O Lithothamnium possivelmente pode contribuir para acelerar os processos de ecdise em águas estuarinas e marinhas, pois possui 3,34% MgO (% Mg × 1,67) e 44,8% CaO (% Ca × 1,4), entretanto se faz necessário estudos complementares para esta validação.

O Lithothamnium e HCaMg possuem na sua composição Ca²⁺ e Mg²⁺ que incrementam a dureza da água, que favorecem a aceleração do processo de ecdise. Contudo o Lithothamnium apresentou maiores taxas de incremento quando comparado ao HCaMg, mesmo em condição de água muito dura (288 g CaCO₃ m^-3), indicando baixa taxa de precipitação de Cálcio e Magnésio.

Alcalinidade

Houve diferenças significativas (p<0,05) entre os produtos nas concentrações de 40 e 80 g m^-3, sendo o hidróxido de cálcio e magnésio (HCaMg) o produto que propiciou maior incremento na alcalinidade (Figura 3). O HCaMg apresentou uma eficiência em relação à quantidade aplicada entre 66% a 91% para as concentrações e períodos avaliados. Quando comparamos o Lithothamnium em relação ao bicarbonato de sódio (BS) na menor concentração aplicada (40 g m^-3), observamos uma maior eficiência do Lithothamnium. Entretanto, na maior concentração aplicada, o BS tem uma maior eficiência nas primeiras 24h, se mantendo estável após 48 e 72h da aplicação do produto (Figura 3).

A alcalinidade total é uma variável importante da água para os sistemas de aquicultura. A disponibilidade de carbono inorgânico para a fotossíntese e metabolismo bacteriano tende a aumentar quanto maior for a alcalinidade total, e estes tipos de água possuem maior poder tampão, evitando bruscas variações de pH ocasionadas pelos processos de oxidação e neutralização do nitrogênio amoniacal total (NAT) (bactérias nitrificantes consomem 1,69 g de carbono inorgânico/g de NAT e bactérias heterotróficas consomem 0,86 g de carbono inorgânico/g de NAT) (Ebeling et al., 2006; Boyd et al., 2016). Portanto, produtos que incrementam a alcalinidade sem aumento brusco de pH são de extrema importância em sistemas de cultivo, pois diversos autores recomendam valores de alcalinidade variando entre 100 a 180 g CaCO₃ m^-3 (Van Wyk, 1999; Ebeling et al., 2006; Samocha et al., 2017), promovendo a necessidade de altas taxas de aplicação de alcalinizantes.

O Lithothamnium e o BS em água oligohalina na faixa de pH estudada apresentaram um comportamento semelhante no incremento da alcalinidade durante o período de 72h, entretanto ocorreu uma redução na eficiência de incremento do Lithothamnium na alta concentração, semelhante ao que ocorre a aplicação de CaCO₃. Segundo Sá e Boyd (2017), quanto maior a alcalinidade menor a taxa de dissolução de CaCO₃ em laboratório. Entretanto, um dos fatores que contribuem para a aceleração da taxa de dissolução do CaCO₃ é a maior presença de CO₂ na água (CaCO₃+ CO₂ + H₂O <-> Ca⁺² + 2HCO₃^-), o qual reduz em água com faixa de pH (7 - 8,3 -maior presença de carbono inorgânico na forma de HCO₃-) recomendada para cultivo de camarão (Van Wyk e Scarpa, 1999).

Em sistemas intensivos de cultivo ocorre um aumento substancial de CO₂, devido aos processos microbianos. Desta forma, uma fonte de CaCO₃, possivelmente pode contribuir para a redução das concentrações de CO₂ na água, minimizando problemas relacionados ao declínio no pH da hemolinfa, que afeta negativamente a capacidade do pigmento respiratório dos camarões (hemocianina) em transportar oxigênio (Van Wyk e Scarpa, 1999). Assim, é possível realizar aplicações periódicas de fontes de CaCO₃ como o Lithothamnium, para incremento de alcalinidade e controle das concentrações de CO₂ em água oligohalina.

pH

Nas concentrações de 40 e 80 g m^-3, o hidróxido de cálcio e magnésio (HCaMg) apresentou incremento superior a 2 partes de pH aos 5 min, onde este valor foi decrescendo ao longo do tempo. O bicarbonato de sódio (BS), na maior concentração (80 g m^-3), apresentou variações de pH acima de 0,5 em todo período avaliado. Entretanto, variou entre 0,4 e 0,6 na concentração de 40 g m^-3. O Lithothamnium não apresentou variações maiores que 0,5 partes de pH, além de retornar ao valor inicial ao final de 72h (Figura 4).

Apesar da boa eficiência do HCaMg no incremento da dureza e alcalinidade, o mesmo proporciona grandes oscilações de pH. Além dos possíveis problemas das variações de pH acima de 0,5 sobre o surgimento de enfermidades, estas variações podem aumentar a toxicidade dos compostos nitrogenados excretados pelos animais que estão sob cultivo (Samocha et al., 2017). Resultados semelhantes sobre incremento significativo do pH com uso de Ca(OH)₂ foram observados por Furtado et al. (2011) e Sá et al. (2019), com uso em água salina. Segundo Boyd et al. (2016) o Ca(OH)₂ é mais solúvel quando comparado ao CaCO₃, não sendo apropriado utilizar em altas dosagens quando os animais estão em cultivo. Entretanto, algumas pesquisas como Brito et al. (2016 a,b) e Abreu et al. (2019) demonstraram que em baixas concentrações não ocasionam problemas aos organismos que estão sob cultivo.

O Lithothamnium não proporcionou variações bruscas de pH nas concentrações estudadas. Entretanto o BS apresentou variações acima de 0,5 de pH, diferente dos dados obtidos por Furtado et al. (2011) que relatam variações de 0,2 de pH com dosagens de 250 mg L^-1 para água com 33 g L^-1 de salinidade e alcalinidade total de 100 g CaCO₃m^-3 . Águas com alcalinidade mais altas possuem uma maior capacidade de tamponamento. Além disso, uma maior salinidade parece melhorar a capacidade de proteção da água contra mudanças bruscas de pH. Consequentemente, a água de baixa salinidade seria mais suscetível que a água salobra ou marinha a variações de pH (Boyd et al., 2016; Sá e Boyd, 2018).

Custo de aplicação

Os custos para aumentar a dureza total e alcalinidade separadamente em 30 g CaCO₃ m^-3 para o tanque de 1.000 m³estão sumarizados na Tabela 1. Para incrementar a dureza total seriam necessários utilizar 27,9 kg de Lithothamnium e 45,3 kg de hidróxido de cálcio e magnésio. Já em relação a alcalinidade seriam necessários utilizar 55,8 kg de bicarbonato de sódio, 58,5 kg de Lithothamnium e 45,3 kg de hidróxido de cálcio e magnésio.

Considerações finais

Novas pesquisas voltadas para diferentes salinidades, alcalinidades mais altas e maior tempo de aplicação são necessárias para avaliar a taxa de eficiência dos produtos, além de testar o efeito dos microminerais presentes na água para o desenvolvimento do camarão. Entretanto, para água oligohalina e baixa concentração de alcalinidade total, o Lithothamnium, hidróxido de cálcio e magnésio (dureza total e alcalinidade total) e bicarbonato de sódio (alcalinidade total) quando utilizado diretamente na água, demonstraram-se eficientes. O Lithothamnium proporcionou, quando comparado aos demais insumos utilizados nesta pesquisa, uma maior estabilidade no pH, além de relevante relação custo-benefício.

Autores: *Luis Otavio Brito da Silva¹, Otávio Augusto Lacerda Ferreira Pimentel¹, Caio Rubens do Rego Oliveira¹, Valdemir Queiroz de Oliveira^1,2, Allyne Elins Moreira da Silva¹, Guilherme Josias Marques e Silva³ 

¹Universidade Federal Rural de Pernambuco - Departamento de Pesca e Aquicultura - Laboratório de Carcinicultura

Recife, PE -*engpescalo@hotmail.com

²Embrapa Meio-Norte - Parnaíba – PI

³Oceânica Consultoria em tecnologias para aquacultura

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