Jardim Aquícola: produção integrada de peixes e plantas ornamentais

Pesquisadores da Embrapa Instrumentação (SP) desenvolveram uma miniestação para tratamento de efluentes de viveiros escavados e que ainda produz flores. Chamada de Jardim Aquícola, ela trata esses efluentes que contêm excrementos de peixe, restos de ração não consumida, algas e micro-organismos, e reaproveita os nutrientes na água para a produção comercial de plantas ornamentais, como os copos-de-leite (Zantedeschia aethiopica). Originário da África do Sul, o copo-de-leite é a segunda planta ornamental mais exportada pelo Brasil e conta com uma demanda mundial crescente, sendo capaz de contribuir para a sustentabilidade econômica da tecnologia.

O Jardim Aquícola se destaca dos métodos convencionais por apresentar custos de construção e operação relativamente baixos, fácil manutenção, baixo consumo de energia, além de dispensar a necessidade de produtos químicos e reduzir a matéria orgânica dissolvida e em suspensão. A água tratada pode ser reutilizada para diversas atividades. A tecnologia ainda reduz a pegada hídrica da piscicultura, que é o volume total de água-doce utilizada no ciclo completo de produção.

“A combinação de processos físicos e biológicos que compõe o sistema de tratamento possibilita uma melhoria acentuada na qualidade da água a ser tratada, sem a utilização de produtos químicos. Possibilita ainda o reúso da água tratada nos próprios tanques de produção, auxiliando o uso racional do recurso natural”, detalha o pesquisador Wilson Tadeu Lopes da Silva, à frente do projeto. O estudo contou com a participação de estudantes da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

Com os resultados promissores obtidos pelo experimento, a tecnologia entra na fase de prospecção de um parceiro para a aceleração e finalização do desenvolvimento da solução para posterior produção e exploração comercial.

Qualidade da água é fundamental

Em sistemas de aquicultura intensiva, os tanques de produção são povoados com grandes quantidades de peixes que são alimentados com ração. Se o manejo e o arraçoamento dos peixes não forem realizados de maneira correta, pode resultar em problemas ambientais, como o aumento de resíduos orgânicos e eutrofização. Esse fenômeno ocorre devido ao aumento de nutrientes, em especial fósforo e nitrogênio, que estimula a produção primária do ambiente, pela multiplicação de micro-organismos como algas e cianobactérias no ambiente aquático.

Se o manejo não for adequado, a água descartada do tanque escavado, sem tratamento, pode ser um problema da produção de peixes, porque é rica em matéria orgânica que, ao ser lançada em um rio, pode reduzir a disponibilidade de oxigênio da água e levar à redução das taxas de crescimento ou à mortalidade de peixes nativos daquele corpo d’água. Além disso, à medida que se descarta água rica em matéria orgânica e sem o devido tratamento, mais pressão é gerada nas fontes de abastecimento.

A proposta do Jardim Aquícola vai ao encontro das recomendações preconizadas pela Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO), de que a adoção de boas práticas na criação de peixes evita impactos ambientais. O reúso da água é uma delas.

Inspirado na natureza

O desenvolvimento do Jardim Aquícola é um desdobramento do Jardim Filtrante, tecnologia também baseada em áreas alagadas e destinada ao saneamento básico rural, especificamente no tratamento das chamadas águas cinzas: esgoto residencial oriundo de pia, banheiro e tanques.

Segundo Wilson Tadeu, a ideia básica era desenvolver uma solução para possibilitar o tratamento da água de tanques de peixes de maneira simples. Como já conhecia bem o funcionamento do Jardim Filtrante, adaptado por ele para permitir o reúso da água, se tornou natural a proposta de utilizar a tecnologia de tratamento de efluentes da piscicultura.

“A utilização de plantas para o tratamento dos efluentes é essencial para o funcionamento do jardim, pois as raízes das macrófitas proporcionam uma superfície para que os filmes microbianos, principais responsáveis pelo tratamento, possam se estabelecer”, esclarece o pesquisador.

A implementação do projeto teve início em 2018 e entrou em operação em agosto do ano seguinte no sítio São João, localizado na Bacia do Ribeirão Feijão, responsável por cerca de 30% do abastecimento de água da população de São Carlos (SP), a cerca de 20 quilômetros da propriedade.

Trata-se de um sistema do tipo área alagada construída (wetland) para tratamento de efluente oriundo do tanque de piscicultura. No sistema-piloto instalado, a vazão máxima é de 400 litros por hora, mas o pesquisador comenta que geralmente a vazão é menor, cerca de 300 litros horários, para aumentar um pouco mais o tempo médio de tratamento, que é de aproximadamente dez horas, e, consequentemente, proporcionar maior eficiência no processo.

Como o Jardim Aquícola funciona?

O tratamento é realizado com fluxo contínuo vertical e subsuperficial distribuídos em três caixas retentoras, instaladas com um desnível mínimo entre elas, por onde passa o efluente do tanque de piscicultura.

Wilson Tadeu explica que as caixas, construídas em madeira e impermeabilizadas com geomembrana, são preenchidas com argila expandida e saturada com água. Sob os leitos, são plantadas mudas de copos-de-leite, planta aquática que auxilia na melhoria da qualidade da água. Para proteger e melhorar o desenvolvimento das plantas, o Jardim Aquícola recebeu uma cobertura com sombrite.

De acordo com o pesquisador, o efluente do lago é coletado por uma tubulação pela qual é bombeado e direcionado a um reservatório de 10 mil litros, que armazena a água a ser tratada e mantém um fluxo constante. Com a declividade do terreno e a pressão da água armazenada, o efluente é direcionado para a primeira caixa do jardim, passando por todas elas em série.

“Após sair da terceira caixa, a água tratada é oxigenada por um sistema natural, composto por cascatas em forma de degraus sucessivos. Por último, pela gravidade, a água tratada e oxigenada retorna, então, para o tanque escavado de produção de peixes”, relata o pesquisador.

Sistemas naturais de tratamento

Os chamados sistemas naturais de tratamento de efluentes são projetados para maximizar os processos físicos, químicos e biológicos. A interação desses elementos ocorre quando a água, o solo, as plantas, os microrganismos e a atmosfera interagem, promovendo, com isso, um efeito sinérgico e o tratamento da água residuária.

Por ser um processo natural, que busca se assemelhar ao funcionamento de áreas úmidas naturais, como brejos e pântanos, por exemplo, a demanda sobre essa tecnologia vem crescendo e sendo cada vez mais reconhecida internacionalmente. Seu funcionamento é baseado no princípio de solo úmido cultivado, utilizando o solo e as raízes das plantas como meio para despoluir as águas por intermédio de processos biológicos, físicos e químicos.

Mais de 3,5 mil m3 de água reutilizados

O cultivo de tilápias em tanque escavado é uma das atividades desenvolvidas no sítio São João, onde em 14 hectares, a propriedade administrada pela família de Flávio e Ilso Marchesin também produz hortifrútis. O experimento de Jardim Aquícola é realizado em um dos tanques escavados, com cerca de duas mil tilápias em aproximadamente 600 m³, impermeabilizado com membranas de policloreto de vinila, conhecido como PVC.

O tratamento e reúso de mais de 3,5 mil m3 de água, registrado por meio de um hidrômetro instalado na entrada do sistema, é visto por Marchesin como um ganho significativo, principalmente para o meio ambiente. “O maior benefício do Jardim Aquícola é o consumo racional do recurso hídrico. A gente deixa de usar muita água do rio, de mananciais e preserva os recursos naturais”, diz o piscicultor que, a partir da entrada em operação do Jardim Aquícola, está apenas repondo a água que evapora do sistema.

Os resultados laboratoriais obtidos após análises dos principais parâmetros indicativos da qualidade da água, como turbidez, temperatura, oxigênio dissolvido, pH, amônio e demanda bioquímica de oxigênio, apontam o Jardim Aquícola como uma ferramenta promissora no tratamento de efluentes da piscicultura.

Os empreendimentos envolvendo a pisciculturas necessitam de licenciamento ambiental e, às vezes, da outorga de direito de uso de recursos hídricos, conforme impacto ambiental, da implementação de mecanismos de tratamento e controle de efluentes ao atendimento dos padrões legais ambientais.

Por isso, o monitoramento da qualidade da água nesses empreendimentos aquícolas deve ser frequente e pode se basear nos parâmetros disponíveis na publicação Recomendações práticas para avaliação da qualidade da água na produção de tilápia em tanques-rede, do pesquisador Júlio Ferraz Queiroz e colaboradores, da Embrapa Meio Ambiente (SP). Embora a circular trate de recomendações para tanques-rede, os parâmetros são os mesmos para tanque escavado.

Versatilidade do sistema

Wilson Tadeu lembra que é possível dimensionar o projeto, conforme a necessidade de diferentes empreendimentos e de produção do pescado. Mas o tamanho máximo a ser utilizado, além do volume que se pretende tratar, vai depender da área disponível para construção, dos materiais e custos de construção e gestão, do tipo de peixe em produção, bem como do potencial de venda das plantas.

Para o sistema-piloto instalado no sítio São João, o custo ficou em aproximadamente R$ 12 mil, mas o pesquisador explica que os gastos com um projeto experimental são sempre maiores do que aqueles implementados em escala comercial, mantidas as devidas proporções, já que todos os materiais foram adquiridos na sua maioria em lojas locais, em pequena quantidade e em momentos diferentes, além das diversas análises realizadas.

No entanto, as vantagens são muitas para o piscicultor reduzir gastos e ainda gerar renda com a produção de plantas ornamentais. Entre elas estão a eficiência no tratamento, com a possibilidade de reúso da água tratada no próprio tanque de produção de peixes, baixo custo energético, sendo necessário somente o uso de uma bomba hidráulica para fazer a circulação da água, simplicidade construtiva, baixo custo de instalação, com o uso de materiais facilmente encontrados no comércio local.

Outra vantagem apontada pelo pesquisador é o fato de que para o reúso da água, o Jardim Aquícola foi projetado de forma a receber um sistema de oxigenação da água tratada bastante simplificado, na forma de pequenas quedas d´água em série, uma espécie de cascata.

O pesquisador explica que em tanques de piscicultura, com o aumento da concentração de nutrientes na água, ocorre a aceleração da produtividade de algas e o crescimento da produção orgânica, resultando na elevação da biomassa de fitoplâncton – organismos aquáticos microscópios – e, consequentemente, na diminuição da penetração de luz.

“Com isso, a taxa de decomposição da matéria orgânica e o consumo de oxigênio dissolvido pelos peixes podem resultar no aumento da concentração de metano e gás sulfídrico no meio. Nessa fase, pode-se ter maior produção de matéria orgânica do que o sistema consegue consumir e decompor, gerando fortes mudanças no metabolismo do ecossistema e nas concentrações de oxigênio dissolvido nas camadas superiores, o que oferece altos riscos aos peixes”, diz o pesquisador.

Segundo ele, o oxigênio dissolvido é uma das variáveis mais importantes para a piscicultura e para sistemas hídricos. “Por isso, o problema da deficiência de oxigênio dissolvido em tanques de criação de peixes de água-doce se apresenta como uma grande ameaça e um dos fatores limitantes da aquicultura intensiva, porque o esgotamento do oxigênio dissolvido compromete o crescimento e a produção dos peixes”, explica o pesquisador.

Em dois anos, duas tecnologias

Em 2019, a Embrapa já havia desenvolvido, dentro do conceito de inovação aberta, em parceria com a startup paulista Acqua Nativa, a Sonda Acqua Probe.

A tecnologia é capaz de aferir em tempo real e de forma remota as propriedades da água de viveiros destinados ao cultivo de organismos aquáticos, como peixes e crustáceos. A sonda está ajudando piscicultores a melhorar o processo produtivo, com análises da qualidade da água, suas propriedades físicas, químicas e biológicas, e já é adotada inclusive no Paraná, líder na produção de pescado.

Líder do plano de ação envolvendo as soluções tecnológicas da Embrapa Instrumentação dentro do BRS Aqua, a pesquisadora Débora Milori acredita que, diante do cenário atual com as mudanças climáticas, cada vez mais reais, toda tecnologia que venha a contribuir para o desenvolvimento sustentável é extremamente importante. “O Jardim Aquícola une sustentabilidade ambiental e econômica, então, é um resultado que agrega valor ao produtor rural, à cadeia aquícola e à sociedade”, avalia a chefe do setor de Transferência e Tecnologia.