Mais peixe-legumes, menos espaço-água- ração
Prof. Aécio D’Silva, Ph.D
AquaUniversity
Agradecimentos a revisão feita por Dr. John Kyndt, PhD, Universidade de Bellevue, Nebraska
AquaBioPonics Bioflocos Systems – Tecnologia ABPBS – é um sistema inovador integrado de produção de alimentos, desenvolvido pelo Prof. Aecio D’Silva, que combina sinergicamente aquicultura + bioflocos + cultura de algas + hidroponia + colheita de água da chuva + micróbios benéficos + vermiculture + agricultura de solo + criação de pequenos animais + energia solar e eólica + biofertilizantes e outros componentes, para produzir alimentos orgânicos de alta qualidade.
Recentemente, a eficiência dos sistemas AquaBioPonics foi incrementada substancialmente quando a tecnologia Bioflocs – BFT-foi adicionada como técnica de tratamento da qualidade da água. Este artigo descreve como-porque esta inovação aconteceu.
AquaBioPonics Bioflocs Systems-ABPBS- versus BFT
Em termos práticos, o que diferencia AquaBioPonics Bioflocos de apenas BFT é a adição da cultura de legumes + agricultura de solo + outras estruturas de produção em um esquema de aquicultura bioflocos. A tecnologia AquaBioPonics Bioflocos introduz uma base completamente científica para o cultivo de peixes, camarões, algas e legumes. A robustez científica, a facilidade de uso e a integração sistemática de cada componente irão, sem dúvida, ampliar ouso de ABPBS muitas áreas do planeta.
Finalmente, o que realmente é Tecnologia Bioflocos – BFT?
BFT é um sistema inovador de tratamento de resíduos de aquicultura (peixes, camarões) descrito pela primeira vez em Israel pelo professor Yoram Avnimelech (Yoram) do Technion, Instituto de tecnologia de Israel em Haifa, Israel (1). Realisticamente falando, ele transforma/faz viveiros/tanques/raceways operarem como reatores biotecnológicos.
Os sistemas BFT foram implementados para realizar eficientemente o controle ambiental da superprodução dos resíduos orgânicos tratando a qualidade da água diretamente dentro da unidade de produção. Como você verá mais detalhadamente adiante, BFT requer fontes carbonáceas misturadas em águas turbulentas e bem aeradas onde a troca de água é zero ou muito limitada. Neste ambiente, bactérias benéficas convertem os excrementos dos peixes em proteína bacteriana de alta qualidade (bioflocos) como resultado da atividade microbiana otimizada. Como a mistura e a aeração são características comuns da indústria biotecnológica, a tecnologia Bioflocos é uma aplicação avançada de biotecnologia na aquicultura.
BFT pode ser implementado em qualquer área, mas é extremamente indicado para regiões onde a água é escassa, a terra é cara, e/ou são objetivados a redução de despesas com ração, eliminação de efluentes (zero emissão) e controle de enfermidades (patógenos)! BFT proporciona um ambiente aquático saudável e, portanto, uma produção mais rentável principalmente em aquiculturas intensiva e superintensiva.
Existem visivelmente vantagens económicas robustas para uma empresa de aquicultura adotar a tecnologia BFT. Entre várias outras vantagens, isso fará com que tenha mais eficiência no uso de insumos produtivos e gestão de efluentes. Esta economicidade é especialmente alcançada, se queremos atacar o mais oneroso (ração); os mais limitantes (água e terra); a mais prejudicial (doenças); e a maior ameaça ao meio ambiente (descarga de efluentes). (1) (2)
AquaBioPonics Bioflocos Systems – Superando os Desafios do Aumento da Produção de Peixes
É plenamente reconhecido que os grandes desafios operacionais enfrentados para o aumento da produção de peixes e camarões cultivados são implementar soluções confiáveis para diminuir o consumo de água e maximizar seu uso e reuso; reduzir a introdução e a disseminação de organismos infecciosos dentro ou entre populações (surtos de doenças); encontrar terra adequada; e tratar e manejar a descarga de efluentes de pisciculturas.
A produção semi-intensiva de aquicultura em pequenos lagos ou viveiros requer grandes ou substanciais volumes de água. São necessários aproximadamente 10 milhões de litros de água por hectare para encher um viveiro e um volume equivalente é necessário para compensar a evaporação e a infiltração durante o ano. Por outro lado, os sistemas de aquicultura de recirculação (RAS) exigem dispositivos de tratamento de água normalmente caros para remover sólidos sedimentáveis, suspensos, flutuantes, dissolvidos e outros poluentes da água circulante. (3)
No caso da produção aquícola convencional em pequenos lagos ou viveiros, estimando-se um rendimento anual de 5.000 quilos de peixe por hectare (que pode liberar 250 kg a 350 kg de amônia), são necessários aproximadamente 1000 litros de água por quilo de produção de peixe. Em muitas partes do mundo, não é possível a produção semi-intensiva de aquicultura em pequenos lagos ou viveiros, como também RAS, devido à escassez de abastecimento de água, indisponibilidade de terras adequadas ou falta de financiamento para esses tipos de da aquicultura.
Os sistemas de produção de aquicultura de bioflocos podem oferecer uma alternativa às tecnologias de aquicultura em viveiros e RAS. Os sistemas BFT com a versatilidade de realizar o tratamento da água no próprio tanque, usam muito menos água e investimentos que a aquicultura semi-intensiva e o RAS para produzir rendimentos semelhantes ou maiores. Como os sistemas BFT geralmente usam tanques para a produção de aquicultura, é necessário substancialmente menos terra.
Do ponto de vista das doenças, as causadas por Streptococcus sp. e vírus podem dizimar qualquer operação de tilápia. No cultivo de camarão, a síndrome da mancha branca (WSS) é uma infecção viral do camarão penaeide. A doença é altamente letal e contagiosa, matando camarão de forma rápida e maciça. Além disso, efluentes gerados em instalações aquícolas e descarregados em ambientes hídricos locais podem resultar em baixos níveis de oxigênio, aumento de sedimentos e acúmulo de carga de nutrientes. Tudo isto pode ser potencialmente prejudicial à fauna e flora locais. BFT é uma arma eficiente para superar esses obstáculos.
BFT Entregando Soluções
Enquanto à primeira vista, Bioflocos tecnologia pode parecer usar algumas abordagens contra intuitivas, BFT na realidade oferece quatro soluções críticas na produção aquícola –- (a) reduzindo-eliminando a troca de água; (b) realizando eficiente reciclagem de resíduos da alimentação; (c) aumentando a biossegurança através do controle de agentes patogénicos nocivos ao ambiente de cultivo; (d) e provendo nutrição natural a partir da ingestão de flocos.
Estudos recentes também mostram que os bioflocos podem ser recolhidos a partir de sistemas de cultura, secados e adicionados como um componente de rações de aquicultura, substituindo 2/3 de farinha de peixe e 100 por cento farinhas de cereais. Entretanto, a viabilidade econômica de empregar flocos como um constituinte da alimentação seca exige mais pesquisa. (4)
Os sistemas bioflocos podem operar com baixas taxas da renovação da água ou nenhuma renovação. Em Nossos projetos AquaBioPonics Bioflocos temos compensado somente as perdas por evaporação, além de 1-2 horas de renova semanalmente.
Como do conhecimento geral, Um dos principais objetivos da gestão da qualidade da água em qualquer sistema de produção aquático é manter a concentração de amônia abaixo dos níveis tóxicos. Em sistemas bioflocos, existem três processos principais que controlam a amônia — consumo pelas algas, assimilação bacteriana (bactérias heterotróficas) e nitrificação. Para maximizar esses processos, o balanceamento Carbono/Nitrogênio (C/N) acima de 10:1 é a principal estratégia de gestão para o controle de amônia em aquicultura bioflocos. (2)
Como descrito em (2): “fazendo este balanceamento (C/N: acima de 10:1), as bactérias heterotróficas criam uma demanda de nitrogênio (em forma de amônia) porque o carbono orgânico e o nitrogênio inorgânico são geralmente tomados em uma relação fixa que reflete a composição e a exigência de células bacterianas. Consequentemente, a amônia pode ser controlada pela adição de carbono orgânico para estimular o crescimento das bactérias heterotróficas “.
Uma alimentação com uma concentração de proteína de 30 a 35 por cento tem uma relação C:N relativamente baixa, cerca de 9:1 a 10:1. A baixa relação de C:N da alimentação pode ser aumentada adicionando materiais suplementares com uma relação C:N elevada, como açúcares de cana-de-açúcar, melaço, e farinhas de cereais, tubérculos e raízes. O aumento da proporção C:N de insumos para 12:1 a 15:1 favorece a via heterotrófica para o controle da amônia. Como você vai ver adiante, nós alcançamos alta eficiência de AquaBioPonics Bioflocos usando uma mistura de probióticos disponíveis no mercado.
Tabela 1- Segundo Hargreaves, J. A. (2). Estas são as vantagens e desvantagens da BFT quando comparadas aos viveiros semi-intensivos e aos sistemas de recirculação em aquicultura (RAS). Uma barra indica uma vantagem dos sistemas bioflocos comparados com cultivo em viveiros ou de RAS. (Removemos algumas desvantagens citadas por (2) por não termos verificadas em nossas operações).
| Vantages | Viveiros | RAS |
| Melhoria da Biossegurança | / | / |
| Conversão melhorada da ração | / | |
| Eficiência melhorada do uso da água | / | |
| Aumento da eficiência do uso do solo | / | |
| Melhor controle de qualidade da água | / | |
| Sensibilidade reduzida às flutuações da luz (tempo) | / |
| Desvantagens | Viveiros | RAS |
| Aumento da exigência de energia para a mistura e aeração | / | / |
| Tempo de resposta reduzido porque as taxas de oxigenação da água são elevadas | / | / |
| Correção de alcalinidade exigida | / |
AquaBioPonics Bioflocos (ABPBS) – Os Resultados Falam por si Mesmos!
Com base nos resultados (dados de campo) obtidos até agora em nossas fazendas, os ABPBS veem demonstrando ser sistemas biotecnológicos altamente eficientes, especialmente para aquicultura de tilápia de alta densidade integrada à produção vegetal. No entanto, não é para amadores. Você precisa saber o que está fazendo. Treinamento intensivo é obrigatório e insubstituível para ter sucesso em projetos ABPBS.
Voltando aos nossos resultados, as taxas de sobrevivência dos peixes atingiram entre 85% a 98%. As taxas de crescimento aumentam de 10% para 20%. A taxa de conversão alimentar (FCR) melhorou (às vezes = < 1) e as despesas com ração caíram até 20%. ABPBS é um método de aquicultura eficiente que melhora a qualidade da água, elimina ou reduz a renovação de água e controla os agentes patogénicos prejudiciais. Adicione a isto tudo, a produção natural de proteína microbiana de alto valor nutritivo.
Por definição, bioflocos são aglomerados de comunidades microbianas, como fitoplâncton, zooplâncton, bactérias e matéria orgânica de partículas vivas e mortas. O camarão e a tilápia beneficiam especialmente da BFT devido às suas capacidades de filtrar-alimentar em FLOC presentes na coluna de água. Isto reduz os custos de alimentação, melhora a conversão alimentar. (4) Consequentemente, faz o mais importante: reduz o maior custo da produção de pescados, a alimentação.
Experimentos têm demonstrado que a adição de Bacillus sp. à água em tanques/viveiros ou adicionando à ração de tilápia e camarão resultou em melhor crescimento e sobrevivência, inibição da multiplicação de bactérias como o Vibrio no intestino dos pescados, aumento das atividades de protease e amilase, bem como regulação positiva dos genes relacionados com o sistema imunológico. (6, 7)
Estudos também sugerem uma melhora na assimilação proteica dos animais cultivados em sistemas de BFT. Isto está relacionado ao aumento da atividade de protease digestiva no trato intestinal. Isto é também observado em cultivo de tilápia em tanques-rede onde o mix de probiótico foi misturado à ração.(6)
Além disso, outras pesquisas corroboraram que o desempenho reprodutivo da tilápia do Nilo foi melhorado entre matrizes criadas em ambientes de BFT. Essas investigações observaram significativas diferenças positivas nos índices gonadosomáticos e hepatossomáticos. Estas melhorias são atribuídas à produção de ambas as enzimas digestivas exógenas (externas), por micróbios no bioflocos e das enzimas digestivas endógenas (internas), estimuladas pelo bioflocos. (7, 8)
Como foi descrito por Yoram Avnimelech (9):
“A tecnologia Bioflocos (BFT) é baseada na combinação-sinergismo de peixes e comunidades microbianas dentro do mesmo viveiro/tanque e deve ser considerada como uma tecnologia de gestão de ecossistemas. Os metabolitos excretados pelos peixes são tratados diretamente dentro do tanque, sem a necessidade de um componente separado para tratamento da água. Uma comunidade microbiana muito densa desenvolve-se quando a troca de água é limitada, e substratos orgânicos podem acumular. Tipicamente, encontramos 10-1000 milhões de células microbianas (107-1010) em 1 cm3 de água dos tanques/raceways.”
Deve-se enfatizar que uma característica fundamental necessária para manter as condições adequadas em tais maximizados sistemas é a aeração adequada e boa mistura-turbulência. Como é exigido em um reator biotecnológico, devemos nos esforçar em ter todo o viveiro//tanque/raceways com um alto nível de oxigênio e apropriada turbulência. Isto reduz o acúmulo de sólidos que podem criar áreas anaeróbias (com baixo ou zero oxigênio).
ABPBS Tecnologia e Probióticos
ABPBS, como todo o sistema usando BFT, precisa de fontes de bactérias benéficas e de materiais carbonáceos para maximizar/otimizar o ambiente de crescimento das boas bactérias. A relação Carbono:Nitrogênio no viveiro/tanque/raceways deve ser controlada/ajustada para entre15-20. Isto pode ser obtido com a adição de materiais carbonáceos à água, tais como açúcares mascavos/brancos, melaço, amido, mandioca, farinhas (trigo, aveia, milho) e outros, visando ajustar a relação C:N nas rações (ou no viveiro/tanque/raceways) para 15-20. Obviamente, deve-se sempre procurar materiais carbonáceos de preço-competitivos.
Até recentemente, em nossas fazendas ABPBS, usávamos predominantemente uma mistura de probióticos (bactérias benéficas) mais açúcares (açúcar branco, melaço), farinhas (mandioca, trigo, milho, aveia), levedura, e qualquer fonte barata de carbono que poderíamos encontrar.
Independentemente do que mistura você pode usar, os sistemas ABPBS devem ter muito boa aeração (oxigênio dissolvido > = 5ppm), a água bem turbulenta e Alcalinidade => 120 mg/l. Isto manterá a comunidade de bioflocos sempre em suspensão. Estas aerações/turbulências/alcalinidade (similares as de um reator biotecnológico) juntamente com a correta relação C:N promoverão uma produção maximizada de bactérias proteicas (bioflocos) que controlarão amônia, nitrito, nitrato e lodo dos viveiros/tanques/raceways. O controle do pH (7 < = pH < = 8) e Alcalinidade (>120 mg/l) do ambiente bioflocos são também muito importantes.
No início da nossa jornada ABPBS, embora a adição de benefícios BFT foram e são excelentes, todo este monitoramento e controle tomam muito tempo e mão-de-obra na verificação constante da qualidade da água e adicionando materiais carbonáceos. Precisávamos de algum probiótico que facilitasse nossas vidas com menos aplicações e monitoramento, além de ser altamente eficiente. Aplicando o bicarbonato de sódio/cal/sal para controlar o pH, alcalinidade eram práticas quase que diárias.
Objetivando ter uma boa produção de bioflocos, menos adições diárias e controlar todos esses fatores, tentamos muitas misturas diferentes e fórmulas de pré-bióticos, probióticos, simbióticos ou qualquer título que queiram dar a estas fórmulas. Usamos as localmente feitas ou disponíveis no mercado, mas os desafios persistiram.
Um dia tivemos um telefonema com um distribuidor. Ele sugeriu para testarmos um dos seus probióticos**. Este produto contém, segundo o rótulo entre outros componentes, vários imunoestimulantes bacterianos benéficos tais como Bacillus pumilus, B. subtilis, B. amyloliquefaciens e B. licheniformis. Depois de ter tentado vários mix probióticos e misturas sem obter os resultados tão prometidos, honestamente, nós estávamos bem céticos para tentar algo novo.
No entanto, decidimos experimentá-lo (com a decisão que publicaríamos qualquer que fossem os resultados obtidos) usando o Ciclo PDCA (detalhes adiante). PDCA é um método de testar inovação descrito em um dos meus livros (Lean-Agile Quality Leadership – Liderança Enxuta-Ágil de Qualidade – LAQLS). Em todos os projetos que conectamos, também implementamos LAQLS, uma técnica de gestão e administração de pessoas, insumos e tempo. O Manual LAQLS é baseado em Lean & Agile & Dr. Deming princípios, bem como, a nossa própria experiência de 35 mais anos como pesquisador, professor, desenvolvedor de aquicultura internacional, e consultor. (10)
Para os que não conhecem, LAQL Systems está fundamentada em sete pilares básicos: visão, missão, habilidades, metas, agilidade, adaptabilidade (simplificação) e responsabilização. Dois de seus máximos princípios são clientes em primeiro lugar e nunca parar de melhorar, inovar e remover desperdícios.
Explicando um pouco mais, Ciclo PDCA (Plan-Do-Check-Act) é uma abordagem científica e prática para testar melhorias, novas ideias, produtos ou mudanças. O PDCA é um modelo repetitivo de quatro estágios aplicado em melhoria contínua (MC) na gestão de processos de negócios. O ciclo PDCA foi desenvolvido pelo brilhante Dr. E. Deming, o pai do pensamento sistêmico e transformador, bem como, do movimento de qualidade. Maiores informações sobre PDCA e outras técnicas Enxutas/Ágeis você pode encontrar no Manual de LAQL Systems (10)
Depois disso, selecionamos um de nossos projetos de cultivo de tilápias de alta densidade em plena operação para testar o desempenho do probiótico em tempo real! Aplicamos o teste PDCA durante 90 dias, usando 6 tanques circulares de berçário (10 metros cúbicos estocados com 11000 peixes cada e peso inicial de 0,9 g) e 6 raceways (201 metros cúbicos cada estocados com 21000 peixes e peso inicial de 65 g) comparando-os com outros tanques/raceways também em plena produção ABPBS, mas não usando o probiotico. O objetivo foi testar a eficiência do produto na geração dos quatro resultados críticos (citados anteriormente) em um sistema AquaBioPonics Bioflocs para produzir proteínas bacterianas e controlar amônia, nitrito, nitrato e lodo em tanques circulares e raceways! A fazenda dos testes estava e está em plena produção 100% ABPBS.
Os resultados foram além das nossas expectativas. Após 20 dias de aplicação do probiótico (sem nenhum estágio de espera para maturação ou aplicação de carbonáceos) seguindo as doses sugeridas pelas direções do produto, a concentração total de amônia nos tanques circulares e nos raceways foi reduzida para níveis muito baixos (= < 0,25 ppm), indicando que a amônia foi transformada em biomassa microbiana. Nitrito, nitrato e lodo também ficaram todos dentro dos níveis de segurança. No final do ciclo PDCA (90 dias), a conversão alimentar foi melhorada, assim como o crescimento diário. Antes, tínhamos picos de amônia de 4,0 até 8,0 ppm, bem como, níveis elevados de nitrito. Os níveis de bioflocos que chamamos de índice de bioflocos foram medidos diariamente usando cones de sedimentação (mostrados nas figuras acima). Rapidadmente atingimos níveis recomendados. Cada vez que atingiam 60 ml/1litro nós realizávamos um sifonamento/decantação dos detritos de fundo.
Agora, depois da alcalinidade ser ajustada para 120-150 ml/l, a amônia quase sempre está em torno de 0,25 ppm. Outra diferença considerável entre antes e depois de aplicar o probiótico é a taxa de sobrevivência. Anteriormente ao BFT, nosso índice de sobrevivência raramente atingiu 70%. Hoje em dia, estamos chegando perto de 98% em uma base regular, tanto no berçário (tanques circulares) e engorda (raceways). Este foi um dos benefícios mais significativos do uso de probiótico, juntamente com o controle das doenças, a disponibilidade de alimentos naturais (bioflocos) e um ambiente saudável promovido pelo produto.
O probiótico, como o rótulo do produto afirma, é uma mistura de nutrientes e bactérias benéficas. É uma fórmula de probiótico para digerir lodo orgânico, melhorar a conversão alimentar e reduzir a amônia, nitrito e nitrato. A propósito, o que apresentamos aqui é apenas um relato imparcial da solução inovadora que conseguimos para os nossos desafios! A melhor verificação do que estamos afirmando, é você testar em seu projeto em pequena escala e compare “com/sem” o produto!. Foi que isto que fizemos.
Enquanto o produto continuar mostrando os resultados alcançados até agora, temos uma fórmula que comprovadamente funciona para tratar dejetos de peixes e criar um ambiente otimizado-saudável nos tecnologia AquaBioPonics Bioflocos. Isto significa mais peixe-legumes, menos espaço, menos água, menos ração. No entanto, como LAQL também significa nunca parar de inovar e melhorar continuamente, ainda há mais por vir… Este é o assunto do próximo artigo:
Implementando AquaBioPonics Bioflocos no Nordeste do Brasil
Citações:
(1) Avnimelech, Y. (ed.). 2009. Biofloc Technology, Second Edition. World Aquaculture Society, Baton Rouge, LA.
(2) Hargreaves, J. A. 2013. Biofloc Production Systems for Aquaculture. SRAC Publication No. 4503 April 2013.
(3) Losordo, T.M, M. P. Masser, and . J. Rakocy. 1998. Recirculating Aquaculture Tank Production Systems. An Overview of Critical Considerations. SRAC Publication No. 4503 September 1998.
(4) McGraw, B. 2016. Biofloc systems viable for tilapia production. Global Aquaculture Alliance. https://www.aquaculturealliance.org/advocate/biofloc-systems-viable-for-tilapia-production/ as acessed in Aug 27, 2019
(5) Crab, Roselien & Defoirdt, Tom & Bossier, Peter & Verstraete, Willy. (2012). Biofloc technology in aquaculture: Beneficial effects and future challenges. Aquaculture. 356-357. 351-356. 10.1016/j.aquaculture.2012.04.046.
(6) Opiyo, M.A et al. 2019. Different levels of probiotics affect growth, survival and body composition of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) cultured in low input ponds. Scientific African. Volume 4, July 2019. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2019.e00103
(7) Ekasari J, Azhar MA, Surawidjaja EH, Nuryati S, Schryver P, Bossier P. Immune response and disease resistance of shrimp fed biofloc grown on different carbon sources. Fish & Shellfish Immunology. Volume 41, Issue 2, December 2014, Pages 332-339.
(8) Ekasari J, Zairin Jr M, Putri DU, Sari NP, Surawidjaja EH, Bossier P. Biobased reproductive performance of Nile tilapia Oreochromis niloticus L. broodstock. Aquac Res 2013:1e4.
(9) Avnimelech, Y. 2015. Biofloc technology: fifteen years of progress. https://www.hatcheryinternational.com/biofloc-technology-fifteen-years-of-progress_1-1177/ as accessed on Aug 26, 2019.
(10) D’Silva, A. 2018. Lean-Agile Quality Leadership Manual. Moura Enterprises Publishing House, US. Continuous Innovation-Improvement Series, Vol I.
