Circulação de água em viveiros e açudes:

Circulação de água

em viveiros e açudes:

Por:

Fernando Kubitza, Ph.D.

Acqua Imagem Serviços em Aquicultura fernando@acquaimagem.com.br

fundamentos e benefícios

A aeração de viveiros e açudes proporciona maior segu- rança e meios de aumentar a produtividade no cultivo de peixes e camarões, sendo um importante fator para reduzir custos e aumentar a lucratividade nas fazendas aquícolas. De um modo geral, os aquicultores utilizam aeradores de pás ou bombas verticais (chafariz ou fonte) para prover a aeração em açudes e viveiros. A aeração geralmente é aplicada durante a madrugada ou quando o oxigênio atinge limites críticos, geralmente abaixo de 3 mg/litro. Assim, a aeração noturna é a prática mais comum na maioria das fazendas de cultivo. Porém, os recentes aumentos no custo da energia têm tornado a aeração cada vez mais onerosa, especialmente para aquicultores que não contam com o benefício da tarifa reduzida (de irrigante ou aquicultor). Há, no entanto,

uma estratégia eficiente de incorporação de oxigênio na água dos viveiros e que pode ajudar a reduzir o tempo de aeração noturna aplicada nas pisciculturas. Trata-se da circulação de água. O princípio básico da circulação de água é deslocar a água da superfície (mais rica em oxigênio) para o fundo dos viveiros e açudes, de modo a enriquecer a água do fundo, geralmente desprovida de oxigênio. A circulação de água, além de aumentar a reserva total de oxigênio em um viveiro, aumenta a eficiência e velocidade de decomposição dos resíduos orgânicos no fundo dos viveiros, provendo oxigênio su- ficiente para que ocorra completa oxidação da matéria orgânica e de substâncias reduzidas potencialmente tóxicas, como a amônia, o nitrito, o gás sulfídrico e o gás metano, de ocorrência comum na água do fundo dos viveiros. A circulação de água deve ser realizada nos horários de pico de fotossíntese, quando a água de superfície já se encontra supersaturada com oxigênio.

Os fundamentos e benefícios da circulação de água nos viveiros de cultivo de peixes e camarões serão apresen- tados e discutidos neste artigo.

Espécies marinhas na Galícia Cir culação em viv eir os e açudes

Luminosidade, fotossíntese e oxigênio: estratificação da água em um viveiro ou açude

Estrato anaeróbico Luminosidade Fotossíntese

Estrato aeróbico

Figura 1. Estratificação da água em um açude: declínio da intensidade de luz (luminosidade), da taxa fotossintética (fotossíntese) e da concentração de oxigênio (O₂) da superfície para o fundo

O que é a estratificação da água de um viveiro?

Nos viveiros e açudes a água invariavelmente apresenta estratificação.

A estratificação da água é tanto de caráter físico (gradiente de temperatura e densidade), como químico (gradiente de oxigênio, gases, metabólitos tóxicos e nutrientes). Pelo fato da radiação solar incidir diretamente sobre o viveiro, a água superficial se aquece durante o dia. Dias seguidos de calor fazem com que a temperatura da água da superfície se torne cada vez mais elevada, estabelecendo um gradiente de temperatura entre a água da superfície e a do fundo. A diferença em temperatura e, consequentemente, densidade entre a água da superfície e de fundo é o que sustenta a estratificação de um viveiro ou açude (Figura 1).

A água mais quente e, portanto, mais leve, fica na superfície, enquanto a água mais fria (mais pesada) se mantém no fundo dos viveiros. Quando entramos em um viveiro, rapidamente percebemos a existência dessa estratificação térmica.

A estratificação também é química

A fotossíntese é mais intensa nas águas superficiais, devido a maior luminosidade e maior concentração de microalgas (fitoplâncton) nos estratos superiores de um viveiro. Através da fotossíntese as microalgas removem gás carbônico, amônia e diversos nutrientes, ao mesmo tempo em que incorpora grandes quantidades de oxigênio na água. A intensidade de radiação solar, a taxa fotossintética e a produção de oxigênio diminuem gradualmente dos estratos superficiais ao fundo do viveiro (Figura 1). Como as microalgas precisam de luz para se desenvolver, elas se concentram mais nos estratos superiores do viveiro. Com isso, todos os dias a água superficial é enriquecida com oxigênio produzido pelo fitoplâncton. Enquanto isso, a água do fundo, que não recebe suficiente quantidade de luz, permanece com pouco oxigênio ou totalmente anaeróbica (sem oxigênio). A água de fundo acumula resíduos orgânicos e meta- bolitos tóxicos, como a amônia, o nitrito, o gás metano e o gás sulfídrico, entre outros produtos reduzidos e tóxicos originados na decomposição anaeróbica da matéria orgânica no fundo dos viveiros.

"Os recentes aumentos no custo da energia

têm tornado a aeração cada vez

mais onerosa, especialmente para aquicultores

que não contam com o

benefício da tarifa reduzida.

A circulção de água nos viveiros

e açudes passa a ser, então uma estratégia

eficiente de incorporação de

oxigênio, que pode ajudar a reduzir o tempo

de aeração

noturna

aplicada nas

pisciculturas."

Circulação em viveir a noite e níveis tóxicos de amônia no final da tarde podem culminar com alta mortalidade no cultivo de peixes e camarões.

reduzir o desempenho e a resposta imunológica entre peixes e camarões. Risco de doenças crônicas.

amônia. Desempenho e saúde dos peixes é favorecido.

e plantas aquáticas.

Algumas espécies se sentem desprotegidas e ficam nervosas em água muito transparentes.

5 a 20 cm

20 a 30 cm

40 a 70 cm

>100 cm

Transparência de água (Disco de Secchi)

Figura 2. Transparência da água medida com o Disco de Secchi e risco de ocorrência de baixo oxigênio. Quanto mais denso for o fitoplâncton, mais acentuada será a estratificação do viveiro e maior será o volume de água com baixa concentração de oxigênio em um açude ou viveiro.

Fundo pobre em oxigênio é mesclado com a água rica em oxigênio da superfície. Nesse segundo caminho, após elevar a água do fundo para cima, a água imediatamente acima do estrato que está sendo bombeado começa a ocupar o espaço que se criou, e a coluna d’água do viveiro passa a descer gradualmente, elevando aos poucos a concentração de oxigênio em profundidade

Abundância de plâncton e estratificação

A transparência da água é medida com o Disco de Secchi (Figura 2) e serve como indicador da abundância de fitoplâncton na água e do risco de ocor- rência de déficits de oxigênio em um açude. Na criação de peixes e camarões em viveiros e açudes, a transparência da água geralmente é baixa, ao redor de 20 a 60 cm (0,2 a 0, 6 m). Quanto menor for a transparência da água, menos luz entra em profundidade em um viveiro.

Há uma relação direta entre a trans- parência da água e a profundidade em que a produção de oxigênio, através da fotossíntese (F), se equipara ao consumo de oxigênio na respiração (R). O equi- líbrio F=R ocorre a uma profundidade próxima de 2,4 vezes a transparência da água. Assim, em um viveiro com 0,5 m de transparência de água, o equilíbrio F=R deve ocorrer perto de 1,20 m. Abaixo de

1,20 m a concentração de oxigênio declina rapidamente. Desse modo, quanto menor for a transparência da água, maior será o volume de água com baixo oxigênio no fundo dos viveiros.

Em viveiros ou açudes mais pro- fundos, a concentração de oxigênio na água praticamente zera em profundida- des maiores que 2,5 m. Não somente o oxigênio pode estar zerado, mas é comum que esteja negativo abaixo dos 2,5 m. Oxigênio negativo significa que a água ou solo tem uma demanda adicio- nal de oxigênio para oxidar substâncias reduzidas (nitrito, amônia, metano, gás sulfídrico, ferro, manganês e outros compostos). Essa demanda adicional de oxigênio é tecnicamente chamada

“potencial redox negativo”. Os solos e a água do fundo dos viveiros têm po- tencial redox negativo. Explicando isso, se eu conseguir retirar uma amostra de água do fundo do viveiro sem que ela entre em contato com o ar, e colocar

"Na criação de peixes e camarões em viveiros

e açudes, a transparência

da água geralmente

é baixa, ao redor de 20 a

60 cm (0,2 a 0, 6 m).

Quanto menor for a transparência

da água, menos luz

entra em profundidade

em um

viveiro."

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gás oxigênio nela com um difusor de microbolhas, a concentração de oxigênio na água, de leitura inicial zero, começa a subir (1, 2, 3 mg/l).

Nesse momento eu paro de injetar o oxigênio e aguardo alguns minutos, e vou notar com novas leituras do oxi- gênio que o oxigênio declina e volta a zero de novo. Isso é a tal demanda de oxigênio ou oxigênio “negativo”.

A única forma de incorporar oxigênio nos estratos mais profundos de um viveiro é através da circu- lação da água rica em oxigênio da superfície para o fundo. Em viveiros rasos a circulação de água pode ser promovida pelo vento. No entanto, em viveiros mais profundos, ventos normais não são capazes de promover uma eficiente circulação de água no viveiro. Nesse caso, é preciso provo- car a mistura da água de superfície com a de fundo usando aeradores ou circuladores de água, como será discutido mais adiante. Também podemos usar um caminho inverso para incorporar oxigênio à água do fundo. Podemos elevar a água de fundo para os estratos superficiais (air lift, bombas submersas, bombas verticais). Assim, a água do fundo pobre em oxigênio é mesclada com a água rica em oxigênio da superfí- cie. Nesse segundo caminho, após elevar a água do fundo para cima, a água imediatamente acima do estrato que está sendo bombeado começa a ocupar o espaço que se criou, e a coluna d’água do viveiro passa a descer gradualmente, elevando aos poucos a concentração de oxigênio em profundidade.

A estratificação da água de um viveiro ou açude: aspectos negativos e riscos

Através da fotossíntese, as microalgas removem gás carbônico e nutrientes (N, P, K, Ca, Mg e micro elementos), ao mesmo tempo em que enriquecem as águas superficiais com oxigênio. Enquanto isso, nos estratos

mais profundos, o pouco oxigênio disponível é rapidamente consumido com a decomposição dos resíduos orgânicos gerados na produção (mi- croalgas mortas, fezes, sobras de alimento ou ração, muco, exoesque- letos, folhas, sementes, etc.). Desse modo, a água e solo no fundo dos viveiros ficam desprovidos de oxigê- nio. Sem oxigênio, a matéria orgânica depositada no fundo dos viveiros é decomposta de forma anaeróbica (i.e., fermentação). A decomposição anaeróbica dos resíduos orgânicos gera compostos tóxicos, como o gás metano, o gás sulfídrico (H₂S), a amônia (NH₃), o nitrito (NO₂) e diversos metabólitos intermediários desse processo. Gás nitrogênio (N₂) e gás carbônico (CO₂) também estão presentes em altas concentrações nos estratos mais profundos. Assim, o fundo dos viveiros e açudes ge- ralmente fica inóspito aos peixes e camarões, e repleto de nutrientes e substratos para o desenvolvimento de organismos patogênicos. Um fundo anaeróbico e com grande concentra- ção de compostos tóxicos pode ser comparado a uma bomba relógio, armada para explodir a qualquer momento.

Em viveiros rasos a estratifi- cação da água é menos acentuada, pois os ventos geralmente promovem uma circulação e mistura da água de superfície com a de fundo. Porém em viveiros mais profundos, a estra- tificação da água pode ser bastante acentuada, impedindo uma mistura eficiente da água de superfície com a do fundo apenas com o vento. Em viveiros fundos, abaixo de 2,5 m de profundidade o oxigênio praticamen- te não existe. Quanto mais fundo for um viveiro, maior será o volume de água “podre”, anaeróbica e de baixa qualidade nos estratos mais profun- dos. Em açudes com cinco metros ou mais de profundidade próximo à barragem, o volume de água ruim do fundo geralmente supera o volume de água boa da superfície.

"O fundo dos viveiros e açudes

geralmente fica inóspito aos peixes e camarões, mas

favorável para os organismos patogênicos.

Um fundo anaeróbico e

com grande concentração de compostos

tóxicos pode ser comparado

a uma bomba relógio, armada

para explodir

a qualquer

momento."

Circulação em viveiros e açudes

Figura 3. Açude com tanques-rede: a mistura súbita da água do fundo com a da superfície traz maior risco de mortalidade para peixes nos tanques-rede posicionados nas áreas de maior profundidade do açude, visto que o volume de água de má qualidade (estratos mais profundos) supera em muito o volume da água de superfície de melhor qualidade. O risco é menor para peixes em tanques-rede colocados em áreas mais rasas. Nas fotos, o registro de um episódio de morte de tilápias em tanques-rede em um açude de 4 hectares, devido a uma desestratificação súbita da coluna d’água após um temporal. No momento em que avaliávamos os estragos, a concentração de oxigênio na superfície do açude era 0,07 mg/l

Área de menor risco caso ocorra uma mistura súbita de água de fundo com a da superfície.

F<S

Área de maior risco e impacto caso haja uma súbita mistura da água do fundo com a da superfície.

F=3XS

Quando a estratificação de um viveiro ou açude é subitamente rom- pida, pode ocorrer déficit de oxigênio em todo o viveiro, ao mesmo tempo em que se elevam as concentrações de gás carbônico, metano, gás sulfídrico e de outros compostos tóxicos na água. Ventos fortes (vendavais / tormentas), grandes volumes de enxurrada, ou mesmo que- das acentuadas na temperatura da água de superfície após a entrada de frentes frias são condições que podem provocar uma mistura súbita da água de um açude (desestratificação de um açude). Quando isso ocorre, os peixes e camarões são pegos de surpresa e, muitas vezes, não conseguem nadar para um local com melhores condições de água no viveiro.

Grande mortalidade de animais pode ocorrer após uma súbita desestratificação da água de um viveiro. Essa mortalidade é ainda maior no caso de peixes criados

em tanques-rede em açudes profundos.

Geralmente, os produtores que usam tanques-rede em açudes particulares, optam em colocar os tanques-rede nos locais de maior profundidade do açude.

Nestes locais a proporção de água ruim no fundo é muito maior do que a de água boa na superfície (Figura 3). Além do mais, confinados nos tanques-rede, os peixes não podem se deslocar para ou- tras áreas menos impactadas após uma eventual desestratificação e mistura da água do açude.

A estratificação da coluna d’água, portanto, limita a disponibilidade e reserva de oxigênio aos estratos su- periores. A água de superfície, melhor oxigenada, representa menos da metade do volume de água em um açude ou vi- veiro. Durante o período noturno (onde somente ocorre consumo de oxigênio) a limitada reserva de oxigênio nos estratos

de água pode ser usada para forçar a mistura

da água da superfície com a água do fundo

dos viveiros.

Em dias ensolarados,

as água superficiais

ficam supersaturadas

em oxigênio.

Isso ocorre devido à alta

eficiência com que as

microalgas incorporam

oxigênio

através da

fotossíntese."

Espécies marinhas na Galícia Cir culação em viv eir os e açudes

Viveiro após duas horas de circulação de água Viveiro estratificado

Após 2h de circulação de água Concentração de oxigênio (mg/litro)

Perda de O₂

Ganho de O₂

Profundidade (m)

Antes da circulação

Figura 4. Perfil de oxigênio na coluna d’água em um pequeno açude (8.400 m²) antes e após duas horas de circulação de água, aplicadas de 12:00 as 14:00 com dois aeradores de pás de 2 CV (4,76 CV/ha)

superficiais é rapidamente consumida na respiração (plâncton, peixes, cama- rões, bactérias e outros organismos) e na oxidação de compostos reduzidos presentes na água dos viveiros. Para evitar déficits de oxigênio no período noturno, é preciso prover uma aeração suplementar da água dos viveiros.

Circulação de água

A circulação de água é uma estratégia que pode ser usada para forçar a mistura da água de super- fície, rica em oxigênio, com a água desprovida de oxigênio do fundo dos viveiros. Em dias ensolarados, as água superficiais ficam, invariavel- mente, supersaturadas em oxigênio.

Isso ocorre devido à alta eficiência com que as microalgas incorporam oxigênio na água do viveiro através da fotossíntese. A fotossíntese é a

forma mais rápida, eficiente e ba- rata de incorporar oxigênio na água de um açude. Em dias ensolarados, nos horários de pico de fotossíntese, é comum registrar elevações de 2 mg/l/h (ou 2 g/m³/hora) ou mais na concentração de oxigênio nos estratos superficiais de água nos viveiros. Se considerarmos 1 hectare de viveiro (10.000m²) e um estrato superficial de pelo menos 0,6 m, uma incorporação de 2 g de oxigênio/m³/hora equivale a 12 kg de oxigênio incorporados na água a cada hora. Em contraste, aeradores de pás ou bombas verticais incorporam entre 1 e 2 kg O₂/CV/h.

Portanto, para incorporar a mesma quantidade de oxigênio incorporada pela fotossíntese, seria necessário aplicar uma potencia de aeração de 6 a 12 CV/ha. Ainda há que se con- siderar que a fotossíntese é capaz de supersaturar uma água com oxigênio,

à semelhança de uma mangueira mi- croporosa difundindo gás oxigênio em uma caixa de transporte de peixes.

Com o uso de aeradores mecânicos, no entanto, seria possível alcançar, na melhor das hipóteses, o ponto de saturação (aproximadamente 7,2-7,8 mg/l a 28ºC). E isso com um alto uso e custo de energia, visto que quanto mais próximo da saturação a água se encontra, menor fica a eficiência de transferência de oxigênio via aeração mecânica. A estratégia mais eficiente de enriquecer a água de fundo com oxigênio, e assim aumentar a reserva total de oxigênio em um viveiros ou açude, é a circulação de água, deslo- cando a água de superfície (supersa- turada com oxigênio), em direção á água do fundo do viveiro (pobre em oxigênio). A circulação de água deve ser realizada nos horários de intensa fotossíntese é (Figura 4).

Espécies marinhas na Galícia Cir culação em viv eir os e açudes

Figura 5. Aeradores tipo chafariz com uma tubulação de 150 mm que possibilite a sucção da água do fundo; Aeradores de palhetas, que empurram a água da superfície, fazendo com que essa se misture à água de fundo. Bombas submersas e sistemas de “air lift”, que empurram a água do fundo para a superfície

Soprador de ar e “air lift”

Aparatos para circular a água em um açude

Chafariz (bomba vertical)

Aerador de palhetas

Bomba submersa

Como promover a circulação e mistura da água?

A circulação de água deve ser feita nos horários de pico de fotossín- tese. A água pode ser circulada tanto no sentido descendente, como ascenden- te. Para circular a água de superfície em direção à água do fundo, de cima para baixo em um viveiro, podem ser usados aeradores de pás, aeradores do tipo propulsor (propellers), circulado- res de água e, até mesmo, bombas de água succionando a água de superfície e pressurizando essa mesma água em direção ao fundo.

Para circular a água de fundo para a superfície (de modo que a água pobre em oxigênio entre em contato com a água supersaturada da superfície) é possível usar bombas submersas, sistemas com air lift e até mesmo bombas verticais (aeradores

do “tipo chafariz”), acopladas dentro de tubos que se estendem até o fundo dos viveiros (Figura 5).

Conclusão:

● Como pudemos verificar nesse ar- tigo, são muitos os benefícios que os aquicultores brasileiros podem esperar quando utilizam o sistema de circula- ção diária de água em seus viveiros, sejam eles de cultivo de peixes ou camarões:

● Decomposição mais rápida e aeróbica da matéria orgânica no fundo dos viveiros.

● Melhora geral na qualidade da água e do solo do fundo dos viveiros.

● Dificulta a ocorrência de forte estratificação física e química nos viveiros, minimizando os riscos de mortalidade de peixes associados a essa estratificação.

● Aumenta a reserva total de oxigênio

no viveiro, diminuindo o número de horas de aeração noturna necessárias para evitar déficit de oxigênio nos viveiros. Isso traz considerável eco- nomia ao produtor.

● Aumenta o volume de viveiro que pode ser explorado pelos peixes ou camarões, bem como a qualidade do ambiente, com consequente benefício ao crescimento, conversão alimentar e saúde dos animais.

● Aumenta a produtividade das mi- croalgas, reciclando mais rapidamen- te os nutrientes gerados na produção e aumentando a disponibilidade de ali- mentos naturais. Alimentos naturais como as microalgas, o zooplâncton e os organismos bentônicos (de fundo) servem como fontes de nutrientes e de fatores de saúde para diversas espécies de peixes e camarões.

● Aumento geral na sobrevivência dos animais ao longo do cultivo.