Aquaponia
A aquaponia é um sistema de produção de alimentos que combina a aquicultura convencional com a hidroponia em um ambiente simbiótico.
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A aquaponia possui raízes antigas, embora exista algum debate sobre sua primeira ocorrência: Sistemas aquapônicos tipo flutuante ou "floating" em lagoas de poli cultivo de peixes foram instalados na China em anos mais recentes em cultivos em larga escala de arroz, trigo, lírio e outras culturas, com algumas instalações excedendo 1 hectare (10.000 m²). O desenvolvimento da aquaponia moderna é frequentemente atribuída aos diversos trabalhos do "New Alchemy Institute" e do Dr. Mark McMurtry e colaboradores, na Universidade Estadual da Carolina do Norte, nos EUA. Inspirado pelos sucessos do "New Alchemy Institute", e pelas técnicas de aquaponia alternativas desenvolvidas pelo Dr. Mark McMurtry e colaboradores, outros institutos logo seguiram o exemplo. Iniciando-se em 1997, o Dr. James Rakocy e seus colegas da Universidade das Ilhas Virgens pesquisaram e desenvolveram o uso de canais de hidroponia por DWC (Deep Water Culture) em sistemas aquapônicos de larga escala. A primeira pesquisa em aquaponia no Canadá foi um pequeno sistema adicionado a uma já existente pesquisa em aquicultura, em uma estação de pesquisa em Lethbridge, em Alberta. O Canadá viu um crescimento em instalações de aquaponia durante a década de 90, predominantemente instalações comerciais que cultivavam culturas de alto valor como a truta e a alface. Uma instalação baseada no sistema DWC, desenvolvida na Universidade das Ilhas Virgens foi construída em uma estufa em Brooks, Alberta, onde o Dr. Nick Savidov e colegas pesquisaram a aquaponia do ponto de vista das ciências agrárias. O time fez descobertas no rápido crescimento das raízes em sistemas de aquaponia e no fechamento do ciclo dos resíduos sólidos, e constatou que devido à certas vantagens do sistema em relação à aquicultura tradicional, o sistema pode funcionar bem em um nível de pH baixo, o que favoreceria plantas, mas não peixes.
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A aquaponia consiste em duas partes principais, com a parte da aquicultura para criação de organismos aquáticos, e a parte hidropônica para o cultivo das plantas. Os efluentes aquáticos, resultado dos restos de ração e dejetos dos animais, como o peixe, acumulam na água devido ao sistema não circulante da maioria dos sistemas de aquicultura. O efluente se torna tóxico para os organismos aquáticos em altas concentrações, mas contém os nutrientes essenciais ao crescimento das plantas. Embora consista primariamente nessas duas partes, sistemas aquapônicos são usualmente agrupados em diversos componentes ou subsistemas, responsáveis pela efetiva remoção dos dejetos sólidos, adição de bases para neutralizar ácidos, ou para manutenção da oxigenação da água. Dependendo da sofisticação e do custo do sistema aquapônico, as unidades para remoção de sólidos, biofiltragem, e/ou o subsistema hidropônico podem ser combinados em apenas uma unidade ou subsistema, o qual evita que a água flua diretamente da parte da aquicultura para a parte hidropônica.
Plantas: hidroponia
As plantas são cultivadas assim como em sistemas hidropônicos, com suas raízes imersas em água rica em nutriente. Isto permite que elas absorvam a amônia e seus metabólitos, que são tóxicos aos organismos aquáticos. Depois que a água passa pela subsistema hidropônico, ela é limpa e oxigenada, e pode retornar aos tanques de aquicultura. O ciclo é contínuo. Aplicações comuns de sistemas hidropônicos em aquaponia incluem: A maioria dos vegetais de folhas verdes crescem bem no subsistema hidropônico, entretanto, algumas das variedades mais rentáveis são o repolho chinês, alface, manjericão, rosas, tomate, quiabo, melão catalupo e pimentão. Outras espécies de vegetais que crescem bem em um sistema aquapônico incluem feijão, ervilha, couve-rábano, agrião, inhame, rabanete, morango, melão, cebola, nabo, cenoura, batata doce e ervas. Como plantas em diferentes estágios requerem diferentes quantidades de minerais e nutrientes, a colheita e o plantio são realizados ao simultaneamente, o que assegura uma concentração constante dos nutrientes na água.
Animais: aquicultura
Peixes de água doce são os organismos aquáticos mais comuns criados em aquaponia, embora lagosta de água doce e camarões também são algumas vezes utilizados. Na prática, a tilápia é o peixe mais popular para projetos pessoais e comerciais, que visam a criação de peixes comestíveis, embora "barramundi", "silver perch", "eel-tailed catfish" ou "tandanus catfish", "jade perch" e "murray cod" também sejam usados. Para climas temperados, quando não há ou não se quer manter a temperatura da água, "bluegill" e "catfish" são espécies de peixes adequados para sistemas caseiros. Carpa koi e kinguios podem também ser utilizados, se o peixe no sistema não necessitar ser comestível.
Bactérias
Nitrificação, a conversão aeróbica de amônia em nitratos, é uma das mais importantes funções em um sistema de aquaponia, pois reduz a toxicidade da água para os peixes e permite que o nitrato resultante seja removido pelas plantas para a sua nutrição. A amônia é diretamente liberada na água pelas excretas e guelras dos peixes como produto de seu metabolismo, e precisa ser removida da água, já que maiores concentrações de amônia (geralmente entre 0.5 e 1 ppm) podem ser letais aos peixes. Embora as plantas possam absorver a amônia da água em alguma porcentagem, nitratos são assimilados mais facilmente, e assim reduzindo eficientemente a toxicidade da água para os peixes. A amônia pode ser convertida em outros compostos nitrogenados através de populações saudáveis de:
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As cinco principais entradas no sistema são: água, oxigênio, luz, alimento aos organismos, e eletricidade para a bomba, filtro e aerador. Alevinos podem ser adicionados para repor os peixes maduros retirados do sistema para obter um sistema estável. Em termos de saídas, um sistema aquapônico pode produzir continuamente plantas como hortaliças são produzidas na hidroponia, e espécies aquáticas comestíveis criadas na aquicultura. Normalmente a relação de construção é de 0,05 a 0,09 m² de espaço para crescimento de plantas para cada 3,8 litros de água da aquicultura no sistema. 3,8 litros pode suportar entre 0,23 a 0,45 kg de biomassa de peixes, dependendo da aeração e da filtragem. Dez princípios guia básicos para criar um sistema de aquaponia de sucesso foi emitido pelo Dr. James Rakocy, o diretor do time de pesquisa em aquaponia da Universidade das Ilhas Virgens, baseados em extensa pesquisa feita como parte do programa de aquicultura "Agricultural Experiment Station".
Fonte de alimento
Assim como em todo o sistema baseado na aquicultura, o alimento oferecido consiste em proteína de peixes derivados de espécies de baixo valor. O atual esgotamento dos estoques pesqueiros no mundo torna esta prática insustentável. Rações orgânicas para peixes podem provar ser uma alternativa viável que alivia esta preocupação. Outras alternativas incluem cultivar lemna no sistema, que alimentará os próprios peixes da aquaponia, excesso de minhocas cultivadas em composteiras alimentadas por lixo orgânico de cozinha, assim como criar larvas de moscas.
Uso de água
Sistemas aquapônicos não costumam descarregar ou realizar trocas de água quando operando normalmente, mas ao invés disso recirculam e reutilizam a água com muita eficiência. O sistema depende da relação entre animais e plantas para manter o ambiente aquático estável e experienciar uma flutuação mínima nos níveis de nutrientes e oxigênio. A água é adicionada para compensar a água perdida por absorção e transpiração das plantas, evaporação da superfície da água para a atmosfera, e remoção de sólidos decantados do sistema. Como resultado, a aquaponia utiliza aproximadamente 2% da água que fazendas irrigadas convencionais requerem para a produção dos mesmo vegetais. Isto permite que a aquaponia produza ambos vegetais e peixes em áreas onde a água ou terra fértil é escassa. Sistemas aquapônicos podem ser utilizados também para replicar condições de áreas alagadas controladas. Terrenos alagados construídos podem ser úteis para bio filtragem e tratamento de esgoto doméstico comum. O excesso de água cheia de nutrientes podem ser acumuladas em tanques de captação, e reutilizados para acelerar o crescimento de plantas cultivadas em solo, ou pode ser bombeada de volta ao sistema aquapônico para completar o nível de água.
Uso de energia
Uma instalação de aquaponia conta com variados graus de energia gerada pelo homem, soluções tecnológicas e controle de ambiente para conseguir a recirculação e boas temperaturas da água/ambiente. Entretanto, se um sistema é projetado com a conservação de energia em mente, utilizando energias alternativas e um número reduzido de bombas deixando a água fluir por gravidade tanto quanto possível, pode ser altamente eficiente energeticamente. Embora projetos cuidadosos possam minimizar os riscos, sistemas aquapônicos podem possuir múltiplos "pontos de falha", onde problemas como uma falha elétrica ou um tubo entupido podem levar à perda completa da produção.
