Litopenaeus vannamei, comumente conhecido como camarão branco do Pacífico, é uma espécie eurialina valorizada por seu alto rendimento de carne, forte tolerância ao estresse e rápido crescimento. É uma das espécies de camarão mais importantes cultivadas na China. Atualmente, os principais modelos de cultivo para L. vannamei na China incluem lagos ao ar livre, pequenos lagos com efeito de estufa e lagos-de alto nível. Contudo, a produção interna ainda não consegue satisfazer a procura do mercado, necessitando de importações significativas. Além disso, a rápida expansão de modelos como a agricultura em pequenas estufas expôs questões como um quadro técnico incompleto, surtos frequentes de doenças e desafios no tratamento de águas residuais efluentes. Tendo como pano de fundo a defesa da conservação dos recursos e do desenvolvimento sustentável, o Sistema de Aquicultura Recirculante (RAS), reconhecido como um modelo agrícola intensivo, eficiente e amigo do ambiente, tem atraído ampla atenção na indústria nos últimos anos.
A RAS emprega métodos industriais para regular ativamente o ambiente aquático. Ele apresenta baixo consumo de água, ocupa pouco espaço, poluição ambiental mínima e produz produtos seguros e de alta-qualidade, com menos doenças e densidades de estocagem mais altas. Sua produção não tem restrições geográficas ou climáticas. Este modelo apresenta uma elevada eficiência na utilização de recursos e é caracterizado por elevados investimentos e elevados rendimentos, representando um caminho crucial para o desenvolvimento sustentável da indústria da aquicultura. Atualmente, a agricultura doméstica de L. vannamei está concentrada nas áreas costeiras, utilizando principalmente água do mar natural. As regiões do interior, limitadas pela disponibilidade de fontes de água e pelas regulamentações ambientais, enfrentam um desfasamento significativo entre a oferta e a procura dos consumidores. Explorar RAS utilizando água do mar artificial em áreas interiores é de grande importância para o abastecimento dos mercados locais e para a promoção do desenvolvimento económico regional. Este experimento construiu com sucesso um RAS interno para L. vannamei em um ambiente interior e conduziu um ciclo de cultivo bem-sucedido. Os métodos e dados relativos à construção do sistema, preparação artificial da água do mar e gestão agrícola podem servir de referência para a agricultura interior de L. vannamei.
1. Materiais e Métodos
1.1 Materiais
O ensaio foi conduzido na Fazenda de Reprodução Original Leiocassis longirostris, província de Sichuan. As pós-larvas de L. vannamei (estágio P5) foram provenientes da Base Huanghua de Qingdao Hainen Aquatic Seed Industry Technology Co., Ltd. e estavam em boas condições de saúde. A ração utilizada foi a marca "Xia Gan Qiang" da Tongwei Group Co., Ltd. Seus principais componentes foram: proteína bruta maior ou igual a 44,00%, gordura bruta maior ou igual a 6,00%, fibra bruta menor ou igual a 5,00% e cinza bruta menor ou igual a 16,00%.
1.2 Preparação Artificial de Água do Mar
A água subterrânea de um poço foi usada como fonte de água. Foi tratado sequencialmente com desinfecção (pó branqueador 30 mg/L, aerado por 72 h), remoção de cloro residual (tiossulfato de sódio, 15 mg/L) e desintoxicação [ácido etilenodiaminotetracético (EDTA), 10–30 mg/L] antes de ser usado para preparação artificial de água do mar.
Água do mar artificial com salinidade 8 foi preparada utilizando cristais de sal marinho como ingrediente principal; seus componentes principais estão listados emTabela 1. CaCl₂, MgSO₄ e KCl de qualidade alimentar foram usados para complementar os elementos Ca, Mg e K. Após a preparação, NaHCO₃ de qualidade alimentar foi usado para ajustar a alcalinidade total para 250 mg/L (como CaCO₃), e NaHCO₃ junto com ácido cítrico monohidratado foram usados para ajustar o pH para 8,2–8,4.
1.3 Construção RAS
1.3.1 Conceito Geral de Design
Combinando design independente com aplicação integrada, um RAS para L. vannamei foi construído utilizando tratamento físico e biofiltração em vários-estágios. Estratégias correspondentes de operação do sistema, protocolos de ajuste da qualidade da água e estratégias científicas de alimentação foram implementadas de acordo com as necessidades de crescimento do camarão em diferentes estágios, visando operação estável, entrada econômica e produção eficiente.
1.3.2 Fluxo do Processo Principal e Parâmetros Técnicos
Um sistema de piscicultura baseado em contêiner-existente foi modificado para estabelecer o RAS de L. vannamei, consistindo em tanques de cultura, um dispositivo composto de coleta de material particulado/concha (drenagem de três- vias), biofiltro, bombas de circulação, etc. O fluxo do processo é mostrado emFigura 1.
O volume total de água projetado do sistema foi de 750 m³, sendo o volume do sistema de tratamento de água de 150 m³ e o volume efetivo de cultura de 600 m³. A carga de cultura projetada foi de 7 kg/m³. Os principais parâmetros técnicos estão listados emTabela 2.
1.3.3 Projeto Estrutural
Os seis tanques de cultura octogonais foram dispostos em duas fileiras. Considerando a conveniência de gerenciamento, a estabilidade ambiental e o custo de investimento, a estrutura principal dos tanques era de tijolo-concreto. As dimensões foram: comprimento 10,0 m, largura 10,0 m, profundidade 1,2 m, com bordas cortadas de 3,0 m. O volume efetivo de água por tanque foi de 100 m³. O fundo do tanque apresentava inclinação (16%) em direção ao dreno central (Figura 2).
O dispositivo de drenagem de três{0}}vias consistia em um coletor central (para camarões mortos, conchas e partículas grandes), um coletor de sedimentação de fluxo vertical (para conchas quebradas, partículas médias, fezes) e uma caixa de coleta de drenagem lateral-do sifão (para conchas finas e partículas pequenas-a{3}}médias) (Figura 2).
Um lado do tanque de condicionamento continha uma estrutura de escova de plástico para coletar e remover cascas e partículas da descarga do tanque. Ajustes de cálcio, magnésio, alcalinidade total e pH podem ser feitos neste tanque. O volume do tanque foi de 20 m³, com tempo de detenção hidráulica de 0,13 h.
A bomba de circulação estava localizada do outro lado do tanque de condicionamento, usando uma bomba-de estágio único para eficiência energética. Com base na ecologia e na carga dos camarões, a taxa de recirculação foi projetada para 2 a 6 vezes/dia. A vazão da bomba era de 150 m³/h, altura manométrica de 10 m, potência de 5,5 kW.
O filtro de escova foi equipado com vários sacos de filtro. As bolsas foram conectadas por meio de conexões de tubulação à entrada do filtro, fixadas com braçadeiras. O efluente entrou nos sacos através de tubulações. Os sacos foram confeccionados em Polipropileno (PP), preenchidos com escovas plásticas, interceptando efetivamente partículas maiores que 0,125 mm. O tanque de meio elástico consistia no corpo do tanque (retangular, profundidade 2 m), armações de grade (paralelas à superfície) e meio elástico instalado nas armações (Figura 3). O meio era composto por numerosos anéis plásticos de anel duplo com filamentos de poliéster, formando feixes de fibras distribuídos por todo o tanque. Seu princípio de funcionamento envolvia a criação de um efeito de sedimentação de fluxo lento por meio da interceptação do meio e a utilização do biofilme formado em sua superfície para absorver, decompor e transformar nitrogênio e fósforo inorgânicos.
O biofiltro incluía o corpo do tanque (retangular, profundidade 2 m), componentes de aeração e bio-mídia (Figura 4). O conjunto de aeração incluiu tubos de distribuição de ar. O ar entrava por cima e era liberado por baixo, criando um padrão de fluxo completamente misto. O tanque foi preenchido com meio Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR). Através do aprimoramento direcionado do nitrificador e do ajuste da alcalinidade, um grande número de bactérias nitrificantes aderiu ao meio, consumindo matéria orgânica e conseguindo a remoção de amônia e nitrito, construindo assim um biofiltro nitrificante. As tubulações de entrada e saída ficavam em lados opostos, com tela de saída na parede interna. Neste ensaio, o volume efetivo do biofiltro foi fixado em 25% do volume de cultura do sistema, com taxa de preenchimento de meio de 30%, utilizando meio K5.
A aeração do sistema combinou métodos mecânicos e de oxigênio puro. Quando o oxigênio dissolvido (OD) estava alto, a aeração mecânica era primária: usando um soprador de vórtice de alta-pressão e tubos microporosos de alta{2}}qualidade como difusores para maximizar a eficiência de transferência de O₂ e reduzir o ruído. Quando o OD estava baixo, a aeração com oxigênio puro era complementada: usando um gerador de oxigênio + hélice de micro-bolhas de água. O gerador de oxigênio produz concentração de O₂ acima de 90%, disperso por meio de um disco de nano{8}cerâmica na hélice. Sob alta carga, uma combinação de gerador de oxigênio + cone de oxigênio serviu como aeração auxiliar, usando uma bomba de reforço para criar água supersaturada de oxigênio no cone.
1.4 Medição da Qualidade da Água
As concentrações de amônia e nitrito (como N) foram medidas usando um analisador de água multi-parâmetro Aokedan. O total de sólidos suspensos (SST) foi medido usando um analisador multi-parâmetros Hach DR 900.
1.5 Gestão Agrícola e Operação do Sistema
O julgamento começou em 8 de agosto de 2022, com duração de 74 dias. Todos os seis tanques foram abastecidos. O tamanho da lotação foi de 961 indivíduos/kg, densidade aproximada de 403 indivíduos/m³, totalizando 241.800 pós-larvas. A frequência de alimentação foi de 6 vezes/dia, com a ração diária diminuindo de cerca de 7,0% (precoce) para 2,5% (tardia) da biomassa estimada.
A circulação do sistema começou 3 dias após{1}}a lotação, inicialmente com 2 ciclos/dia, aumentando para 4 ciclos/dia depois. No início do ensaio, ocorreram drenagens diárias, apenas repondo a água perdida por drenagem e evaporação. Mais tarde, a drenagem seguiu-se a cada alimentação (1 hora depois), com troca diária de água abaixo de 10% do volume de reposição-da fase inicial.
Inicialmente foi utilizada aeração mecânica (soprador vórtice). Devido ao aumento posterior da carga do sistema, foi utilizada uma combinação de aeração mecânica, gerador de oxigênio + disco nano-cerâmico e gerador de oxigênio + cone de oxigênio.
OD, temperatura, pH, amônia e nitrito nos tanques foram medidos regularmente. O crescimento e a alimentação dos camarões foram observados e registrados.
1.6 Processamento e Análise de Dados
Os dados foram organizados no WPS Office Excel. Os gráficos foram criados usando Origin 2021.
As seguintes fórmulas foram usadas para calcular a taxa de troca de água (R), taxa de conversão alimentar (FCR) e taxa de sobrevivência (RS):
R = 100% × V₁ / (V × t) ... (1)
FCR = W / (Wₜ − W₀) ... (2)
RS = 100% × S / N ... (3)
Onde: R é a taxa diária de troca de água (%/d); V₁ é o volume total de água trocada (m³); V é o volume total de água do sistema (m³); São dias de cultura (d). FCRé a taxa de conversão alimentar; W é o consumo total de ração (kg); Wₜ e W₀ são a massa final da colheita e a massa inicial da lotação (kg). RSé a taxa de sobrevivência (%); S é o número total colhido (indivíduos); N é o número total estocado (indivíduos).
2. Resultados
2.1 Troca de Água
Durante o ensaio, a troca total de água foi de 1.000 m³, com taxa média diária de troca de 1,8%.
2.2 Amônia e Nitrito
A concentração de amônia nos tanques permaneceu abaixo de 1,3 mg/L (exceto no dia 5), e a concentração de nitrito permaneceu abaixo de 1,6 mg/L, ambos em níveis relativamente estáveis (Figura 5).
Na fase inicial (primeiros 15 dias), a amônia do tanque diminuiu rapidamente enquanto o nitrito aumentou rapidamente, indicando o estabelecimento de biofilme no biofiltro e a conversão de amônia em nitrito. No estágio-médio (15–50 dias), com o aumento da alimentação, as concentrações de amônia e nitrito permaneceram estáveis, indicando oxidação sincronizada de amônia e nitrito no biofiltro e operação estável do sistema. Após o dia 50, tanto a amônia quanto o nitrito apresentaram tendência decrescente, possivelmente indicando maior capacidade de nitrificação e um sistema mais maduro. Isso não pôde ser confirmado quando o julgamento terminou.
Figura 6mostra que as tendências de amônia na entrada e saída do biofiltro foram semelhantes, mas a lacuna entre as curvas aumentou gradualmente, indicando melhoria na remoção de amônia. As curvas de nitrito para entrada e saída quase se sobrepuseram e não mostraram uma tendência geral de aumento, sugerindo que o sistema manteve a capacidade de oxidação de nitrito até o final.
2.3 Oxigênio Dissolvido e Alcalinidade Total
Como mostrado emFigura 7, apesar do aumento da carga do sistema, os métodos de aeração combinados mantiveram o OD do tanque acima de 6 mg/L. Além disso, ao adicionar NaHCO₃, a alcalinidade total foi mantida entre 175–260 mg/L.
2.4 Total de Sólidos Suspensos
As tendências na concentração de SST em pontos-chave do sistema são mostradas emFigura 8. O TSS na entrada para o coletor de sedimentos de fluxo vertical e a caixa lateral do sifão (parte da drenagem de três{1}}vias) refletiu as tendências de TSS nos tanques. No geral, o TSS aumentou gradualmente, estabilizando durante os estágios intermediários-tardios (após o dia 35), e mostrou uma tendência decrescente ao longo dos sucessivos estágios de tratamento.
2.5 Resultados agrícolas
A lotação total foi de 241.800 pós{2}}larvas com tamanho médio de 0,52 g, distribuídas em 6 tanques com densidade média de 403 indivíduos/m³. Após 74 dias, a colheita total foi de 3.012,2 kg, tamanho médio 15,82 g, sobrevivência média 78,75%, rendimento médio 5,02 kg/m³. O consumo total de ração foi de 3.386,51 kg, FCR1.18. Os custos calculados (sementes, rações, produtos de saúde, eletricidade, água do mar artificial, desinfecção) totalizaram 155.870,6 CNY. A receita das vendas de camarão foi de 192.780,8 CNY, resultando em um lucro de 36.910,2 CNY para o ciclo.
3. Discussão
Nos últimos anos, o RAS tornou-se uma direção altamente promissora para a agricultura de L. vannamei. Este ensaio construiu um RAS incluindo tanques de cultura, revestimento composto/coleta de partículas, filtro de escova, biofiltro e equipamento de aeração, e conduziu com sucesso um ciclo de agricultura interna no interior.
Comparado ao RAS tradicional, este sistema é mais simples. Estruturalmente, omitiu equipamentos como filtros de tambor e escumadores de proteínas, que têm custos fixos e de manutenção relativamente mais elevados. Em vez disso, usou dispositivos de tratamento de água mais simples para criar um tratamento composto de vários-níveis para partículas e poluentes dissolvidos, alcançando um bom controle de qualidade da água com processos mais simples e custos mais baixos.
Ao empregar vários métodos de gestão da qualidade da água adaptados a diferentes estágios de crescimento e cargas do sistema, o sistema manteve a amônia e o nitrito abaixo de 1,3 e 1,6 mg/L, respectivamente, e o OD acima de 6 mg/L, alcançando finalmente um rendimento de 5,02 kg/m³. Isto está próximo dos resultados de Yang Jing et al. Além disso, o sistema de tratamento de água controlou a taxa média diária de câmbio para 1,8%, utilizando plenamente sua capacidade de tratamento e reduzindo significativamente os custos.
RAS oferece benefícios ambientais, segurança de produtos e menos doenças. Devido às limitações de transporte, L. vannamei possui grande potencial de mercado no interior. A realização de RAS para L. vannamei no interior está alinhada com as tendências do setor. A atual criação de camarão em águas interiores é principalmente de água doce, com rendimento e qualidade aquém da agricultura marinha. O uso de água do mar artificial neste ensaio resolveu parcialmente esta lacuna. No entanto, o actual elevado custo da água do mar artificial exige a optimização dos processos RAS para a remoção de azoto e fósforo para permitir a reutilização da água, o que é uma forma eficaz de reduzir custos e deve ser um foco de investigação chave para o RAS interior de L. vannamei.
FCRé um indicador importante para o desempenho do RAS. O último FCRde 1,18 neste ensaio é comparável à agricultura intensiva tradicional. Por ser um sistema fechado, a vantagem do RAS está na reutilização de insumos. Com base no aumento da capacidade de tratamento de água, na formulação de estratégias de alimentação precisas para reduzir o teor de FCRdeve ser o próximo foco de otimização.