Sistema intensivo de criação de camarão com mínima troca de água

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1 Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE) Departamento de Pesca e Aquicultura (DEPAq) Laboratório de Sistemas de Produção Aquícola (LAPAq) Sistema intensivo de criação de camarão com mínima troca de água Prof. Eudes de Souza Correia (Dr) Área de Aquicultura

2 Pesca x Aquicultura Consumo de pescado Demanda por alimento Qualidades nutricionais do pescado Pesca Aquicultura 2

3 Produção Aquícola Mundial 63,6 90,4 Pesca: estável Aquicultura: 8,8% a.a. FAO ( 2012)

4 Produção aquícola mundial 1990/2012 ftp://ftp.fao.org/fi/stat/overviews/aquaculturestatistics2012.pdf 4

5 Produção aquícola: America x Asia

6 Produção Pesqueira e Aquícola do Brasil Criação da SEAP/PR Produção Total t t t OMS: Consumo per capita > 12kg/ano; Produçao Aquícola no Brasil (2012) ~ t Ministério da Pesca e Aquicultura (2010) (FAO, 2014) 6

7 - Piscicultura - Carcinicultura Aquicultura - Malacocultura - Ranicultura - Algacultura - Outros Aquicultura Sustentável Social - Econômico - Ambiental 7

8 Sistemas de cultivo 1. Extensivo 2. Semi-intensivo Alimento Natural Açudes Viveiros sem aeração 3. Intensivo Densidade de Estocagem Alimento Artificial Viveiros com aeração e tanques-rede 4.Superintensivo Cultivos superintensivos - Raceways (BFT) e Tanques-rede (Tilápia) Tecnologia de biofloco Alimento natural + suplementar Waddell Mariculture Center, SC, USA 8

9 Principais cadeias produtivas da aquicultura Camarão Litopenaeus vannamei Tilápia Oreochromis niloticus (linhagem Chitralada) 9

10 Tilapicultura Tanques-rede

11 Tanques-rede (PE) kg/m11 3

12 Tanques-rede (BA) TR 16 (14) m kg/m 3 12

13 Tanques-rede (PE) Alimentação mecanizada em TR 500 m kg/m 3 13

14 Carcinicultura marinha Viveiros Viveiros com aeração

15 Viveiros de engorda 15 Tanques berçários

16 Década de 70 Carcinicultura Brasileira Penaeus japonicus - Marsupenaeus japonicus Domínio do ciclo reprodutivo e da produção em escala comercial com as espécies nativas Penaeus brasiliensis, P. subtilis, P. schmitti. Sistema de cultivo: viveiros berçários (1-2 ha, PL s/m²) - viveiros de engorda (10-20 ha, 2-3 J/m²) - alimentação natural - Produtividade: 200 kg/ha/ciclo 600 kg/ha/ano Carcinicultura oriental - (Camarão Tigre, Penaeus monodon) - viveiros de engorda (pequenos 500 m², < 1 ha) - Produtividade: 5000 kg/ha (8 meses/ano) - Espécie + ração específica + aeração 16

17 Principais espécies cultiváveis Camarão marinho Penaeus monodom Litopenaeus chinensis Litopenaeus vannamei (*) Camarão de água doce Macrobrachium rosenbergii 17

18 Principais espécies nativas» Penaeus subtilis» Penaeus schmitti» Penaeus paulensis Farfantepenaeus subtilis Litopenaeus schmitti Farfantepenaeus paulensis Macrobrachium carcinus, M. acanthurus e M. amazonicum 18

19 Litopenaeus vannamei Década de 90: Introdução da espécie Litopenaeus vannamei, em função de possuir uma tecnologia mais desenvolvida; Adaptação às mais variadas condições de cultivo, etc. Ex. Salinidade > 0 55 (g/l) Excelente desempenho em várias densidades de cultivo; Aumento de densidades... 19

20 Etapas do Processo de Cultivo Tradicional do Camarão Marinho 1. Produção de pós-larvas Laboratório de larvicultura PL s: S Fazenda de Cultivo Tanques berçário Viveiros de engorda 20

21 Tanques berçários Instalações Tanques em alvenaria, formato circular; Capacidade total = L; Localização: área aberta; Aeração: compressores radiais; Quantidade de ar: 0,60 pcm 1 m³/h)/m³ de água; Distribuição uniforme e ininterrupta; 21

22 Tanques berçários Exemplo de um cálculo de produção em um Tanque Berçário: Volume útil individual dos tanques...50m 3 Densidade de estocagem...25 PL s/l Quantidade de PL s estocadas Tempo de cultivo...10 dias Sobrevivência média...80% Quantidade de PL 20 s adaptadas a salinidade desejada

23 Viveiros de engorda Os viveiros de engorda, de crescimento ou de produção são aqueles envolvidos com a produção. São os ambientes que recebem as pós-larvas (PL 20 ) para serem cultivadas até o tamanho comercial (10-12g). O tempo de cultivo = dias Pós-larvas (PL ) estocadas em DE = 20 e 60 PL /m². Densidades superiores a PL/m² requerem a introdução de aeradores artificiais (CS > 120 g/m²). 23

24 Viveiros de engorda Várias formas e tamanhos. Mais comuns: retangulares (1,5-2:1) Áreas: 1 5 ha m² Passado: áreas > 20ha Redução das áreas Compatibilizar com o programa de produção 500 m² 24

25 Viveiros de engorda Qualidade de água Parâmetros para cultivo em condições oligohalinas Variáveis Parâmetros recomendados ph 7,0 8,3 Dureza total 150 mg/l (CaCO 3 ) Alcalinidade Total 100 mg/l (CaCO 3 ) Salinidade > 0,5 Cloretos 300 mg/l Fonte: Modificado de Wyk et al. (1999) 25

26 Viveiros de engorda Instalações Bombas: axiais, submersas, centrífugas, etc 26

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29 Viveiros de engorda Instalações Diques e canal de abastecimento 3,00 2 : 1 2 : 1 29

30 Alimentação em viveiros Natural: poliquetas (oligoquetas) copépodos larvas de insetos fitobentos detritos Artificial: Ração PB 40% (desintegrada) 30-35% (peletizada) 30

31 Composição do alimento natural Microalgas Proteínas (%) Lipídios (%) Observações Chlorophyta 17,6 3,7 Cianophyta 31,3 8,3 Bacillariophyta 30,7 9,9 AGE (HUFA) Zooplancton Rotifera 64,3 20,3 Cladocera 56,5 19,3 Copepoda 52,3 26,4 Bentos Polichaeta 53,0 11,5 Oligochaeta 50,2 11,9 Chironomidae 55,8 5,6 31

32 Rendimento de cultivos no Brasil Poços Artesianos - RN área útil m³ densidade de estocagem 55 PL's/m 2 quantidade de pós-larvas estocadas duração aproximada de cultivo 107 dias sobrevivência estimada 73,7% quantidade de camarões retiradas por viveiro peso médio dos camarões produção/viveiro/ciclo produtividade/hectare/ciclo camarões 13,7 g kg kg/ha/ciclo 32

33 Rendimento de cultivos no Brasil Áreas ribeirinhas do Rio Jaguaribe - CE área útil m 2 densidade de estocagem 30 PL's/m 2 (22-38) quantidade de pós-larvas estocadas duração aproximada de cultivo 122 dias ( ) sobrevivência estimada 62% (41-86%) quantidade de camarões retiradas por viveiro camarões peso médio dos camarões 11,7 gramas produção/viveiro/ciclo kg produtividade/hectare/ciclo kg/ha/ciclo produtividade/hectare/ano kg/ha/ano 33

34 Toneladas (t) Evolução da Produção de Carcinicultura de 1996 a ,2 t t ,1 t Carcinicultura

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36 Produção mundial estimada de camarões cultivados Fonte: Shrimp News International (February 23, 2015) (em toneladas métricas) Países L. vannamei P. monodon L. vannamei P. monodon China Tailandia NA NA Vietnam Indonésia Malásia India Filipinas Mianmar NA NA Bangladesh NA NA Total da Asia Equador México Brazil Outros Total das Américas Total Mundial

37 Panorama da Carcinicultura O cultivo de camarão tornou-se uma importante indústria em áreas tropicais e subtropicais ao redor do mundo (Burford et al., 2004) - Crescimento estimado em 15% aa (atual ~ 10%) - Deterioração da qualidade da água - Perdas devido a surtos de doenças Estratégias para minimizar os impactos dos efluentes da carcinicultura - Sistemas de recirculação de água - Sistemas sem renovação de água 37

38 Carcinicultura no Brasil Problemas causados por enfermidades Redução de 30% entre 2003 e 2005 Contaminação das fazendas Reutilização de efluentes e proximidade entre áreas produtoras Golfo de Fonseca 38

39 Sistemas de cultivo Extensivo Viveiros grandes ( > 100 ha) Baixa densidade de estocagem (2-5 PL/m 2 ) Baixa troca d água (0-5%/dia) Alimentação principal alimento endógeno Baixa produtividade ( kg/ha/ano) Tacon, 2002; Tacon et al., 2002; Tacon et al., 2004; Wasielesky et al., 2006 Semi-intensivo Viveiros de tamanho médio (2-20 ha) Aumento da densidade estocagem (10-50 PL/m 2 ) Alimento artificial bandejas de alimentação Aeração artificial com aeradores de palhetas Renovação de água (5-20%/dia) Produtividade ~ to Kg/ha/ano Tacon, 2002; Tacon et al., 2002; Nunes, 2003; Tacon et al., 2004; Wasielesky et al.,

40 BFT O cultivo tradicional realiza muitas trocas d água para manter a qualidade da água Degradação dos ambientes receptores Ocorrência de enfermidades Grandes perdas de produção O cultivo de camarões SPF (Specific Patogen Free), em condições de biossegurança, minimiza potencialmente o uso de águas contaminadas, reduzindo ou eliminando efluentes, e pode melhorar significativamente a sustentabilidade da carcinicultura (Bioflocos) 40

41 Cultivo superintensivo de camarões Tecnologia de bioflocos - BFT (BioFloc Technology) Texas A&M AgriLife Research Mariculture Laboratory, Flour Bluff, Corpus Christi, TX, USA 41

42 Carcinicultura marinha - BFT Litopenaeus vannamei, pode ser cultivado com reduzida troca de água sem efeitos negativos sobre o seu desempenho em termos de crescimento, sobrevivência e rendimento (Hopkins et al. 1992, Samocha et al. 1998, Moss et al., 1998 e Cohen et al. 2005, Mishra et al., 2008; Samocha, 2009) O processo de reciclagem reduz a quantidade de nutrientes e aumenta a capacidade de carga do ambiente de cultivo. As comunidades desempenham um papel significativo na produção de proteína microbiana que pode fornecer alimentação suplementar para os organismos cultivados (Avnimelech et al. 1994, Avnimelech, 1999 e Browdy et al. 2001). 42

43 BFT Sistema heterotrófico reduz os compostos nitrogenados tóxicos favorece a produção de alimento natural na forma de material floculado desenvolve alimento rico em nutrientes para peixes e camarões (Avnimelech et al., 1994; Avnimelech, 1999; Browdy et al., 2001) Fonte de carbono orgânico estimula o desenvolvimento de uma biota aeróbica e heterotrófica capaz de utilizar o nitrogênio inorgânico disponível no meio para sintetizar proteína e novas células formam os flocos microbianos e consequentemente, melhoram a qualidade da água de cultivo 43

44 Relação Carbono:Nitrogênio Em sistema de cultivo BFT, é fundamental a utilização de técnicas e o domínio da comunidade bacteriana heterotrófica através do balanceamento e manutenção de altas relações Carbono:Nitrogênio (C/N). A prevenção do acúmulo de nitrogênio no sistema de cultivo é realizado com os flocos bacterianos através da manutenção de uma relação de C:N, o que induz a incorporação da amônia pela comunidade heterotrófica. Variação - C : N = 10 a 30 : 1 (C : N = 6 : 1) (AVNIMELECH et al., 1994; MCINTOSH, 2000; HARI et al., 2006; DE SCHRYVER et al., 2008; AVNIMELECH, 2009)

45 Relação Carbono:Nitrogênio Fontes de carbono orgânico Açucares, amido, celulose, glucose, acetato, glicerol, etc Melaço de cana-de-açúcar Composição favorável Alta disponibilidade Nitrogênio Fibras 18 milhões de toneladas/ano (LIMA et al., 2008) Cinzas

46 Relação Carbono:Nitrogênio EMERENCIANO et al., 2012)

47 BFT Indução do crescimento das bactérias heterotróficas Pela adição de carbono orgânico Forte aeração nos tanques de cultivo Adição de alimentos de baixa proteína Melaço líquido Melaço em pó 47

48 Relação Carbono:Nitrogênio Adição de glicose C:N = 20:1 Avnimelech (1999). Carbon/nitrogen ratio as a control element in 48 aquaculture systems. Aquaculture, 176:

49 Dinâmica da Amônia (Crab et al., 2007) NH 3 + H 2 O NH OH - ph ph Ciclo do nitrogênio em viveiros com baixa renovação de água 49

50 Dinâmica da Amônia (Crab et al., 2007) Ciclo do nitrogênio em sistemas de bioflocos 50

51 Flocos microbianos ou Bioflocos O que são flocos microbianos? Macro-agregados de microorganismos autotróficos, heterotróficos e outros materiais orgânicos e inorgânicos Quais os componentes dos flocos? Bactérias, detritos, microalgas, protozoários, restos de organismos mortos, excrementos, exoesqueletos,... 51

52 Composição do biofloco Chamberlain et al. (2001)

53 Chamberlain et al. (2001)

54 Altas densidades e menor área de cultivo Menor risco de enfermidades BFT Vantagens Troca zero de água Baixa emissão de efluentes Redução de proteína nas rações Manejo rigoroso e intensivo (controle do oxigênio) Investimento inicial elevado Desvantagens Elevado gasto de energia Possível acúmulo de fósforo no sistema Tratamento de efluentes 54

55 Sistema de Aeração Estrutura do Raceway Compressor radial + grupo gerador Texas A&M AgriLife Research Mariculture Laboratory Bico injetor Airlifts Venturi Aero Tube Bicos injetores 55

56 Estrutura do Raceway Alimentação: Manual & Automática Concentração de Bioflocos 56

57 Estrutura do Raceway Alimentador automático Belt feeder 57

58 Sistema Experimental - Raceways Análise da qualidade de água Diariamente - Temperatura - Oxigênio dissolvido - ph - Salinidade - Densidade fitoplanctônica A cada dois dias - Turbidez - Alcalinidade - Sólidos sedimentáveis (SS) Semanalmente - Nitrogênio amoniacal total (TAN)* - Nitrito (NO 2 )* - Nitrato (NO 3 ) - Fosfato inorgânico (PO 4 ) - Demanda bioquímica de oxigênio (cbod 5 ) - Sólidos suspensos totais (TSS) - Sólidos suspensos voláteis (VSS) Controle N (?) * Dependendo dos níveis encontrados 58

59 Typical Startup Curve for a Biological Filter 59

60 Variação semanal na qualidade da água nos raceways durante a fase berçário utilizando ração de baixa (30% PB) e alta proteína (40% PB) 4,0 3,5 3,0 RW1, 4 (30% CP) RW2, 3 (40% CP) RW1, 4 (30% CP) RW2, 3 (40% CP) b TAN (mg/l) 2,5 2,0 1,5 NO2-N (mg/l) b a 1,0 0,5 5 a 0, NO3-N (mg/l) RW1, 4 (30% CP) RW2, 3 (40% CP) Semanas de cultivo b a b a b a TSS (mg/l) RW1, 4 (30% CP) RW2, 3 (40% CP) Semanas de cultivo

61 Segurança do sistema de aeração Estrutura do Raceway Válvula que aciona o sistema telefônico OD > 4mg/L Sistema que aciona telefones Oxigênio líquido 61

62 Despesca 62

63 Variáveis Cultivo na Fase Berçário Desempenho dos camarões (5.000 PL/m 3 ) após 62 dias de cultivo (P = 0,002 g) Baixa proteína (30% CP) Alta proteína (40% CP) Peso final (g) 0,94 ± 0,00 1,03 ± 0,02 Taxa de crescimento específico (%/dia) 11,03 ±0,01 11,19 ±0,05 Sobrevivência (%) 82,29 ±11,26 84,13 ±6,07 Conversão alimentar aparente (FCA ) 0,91 ± 0,05 0,82 ± 0,05 Rendimento (kg/m³) 3,70 ± 0,49 4,18 ± 0,23 Elevado consumo do alimento natural Alta conversão alimentar Baixa relação de conversão alimentar FCA (FCR) 63

64 Controle dos sólidos suspensos (SS e SST) Fracionador de espuma Cones Imhoff Tanque de sedimentação 10 < SS < 30mL/L 400 < SST < 500 mg/l 64

65 Cultivo na Fase de Engorda Médias dos indicadores diários de qualidade de água Temp. ( C) DO (mg/l) ph Salinidade Tratamentos AM PM AM PM AM PM ( ) FF 29,0 29,7 5,2 4,7 6,9 6,8 30,3 ST 28,8 29,6 5,2 4,8 6,9 6,8 30,8 Médias dos indicadores semanais de qualidade de água Tratamentos NAT NO 2 NO 3 cbod 5 Alcalin TSS VSS SS Turb. mg/l ml/l NTU FF 0,15 0, ST 0,15 0,

66 Cultivo na Fase de Engorda Desempenho do cultivo dos camarões (0,99 g) sem troca de água (108 dias) Raceways Tratamentos Peso Final (g) Crescimento (g/sem) Rendimento (kg/m 3 ) Sob (%) FCR Uso de água (L/kg cam) ST (RW 1) 21,96 1,36 9,34 94,54 1, ST (RW 4) 21,81 1,39 9,52 94,51 1, FF (RW 2) 22,51 1,35 9,51 96,86 1, FF (RW 3) 22,40 1,39 9,75 96,26 1,57 98 ST Tanque de sedimentação FF Fracionador de espuma 66

67 Resultados parciais 10/08/2012 RW (m 3 ) Densidade (J/m 3 ) Cresc (g/sem) CA Sob (%) Tempo (dias) Rendimento (Kg/ m 3 ) ,15 1, ,9-9, ,5-9,9

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69 Resultados recentes Ciclo Densidade (c/m 2 ) P.Inicial (g) P.Final (g) CA Sob (%) Tempo (dias) Rendimento Kg/ha Kg/m 3 # ,08 10,1 1, ,636 # ,05 9,0 1, ,797 # ,90 9,5 1, ,675 Fonte: Poersch et al. (2012) / FURG Medidas de segurança adotadas: Rodolúvios; Restrição de acesso à fazenda; Pedilúvio e higienização do pessoal operacional; Dispositivos para evitar acesso de pássaros e caranguejos; Instalação de geomembrana; Cloração da água que ingressa nos viveiros antes da produção.

70 Pequeno Carcinicultor (RN) utilizando água de baixa salinidade (2 g/l) AD < 0,5 g/l VIV (m 2 ) Densidade (PL/m 2 ) Peso final (g) CA Sob (%) Tempo (dias) Produtividade ,5 1, kg/ha/ciclo Várias fazendas estão testando o cultivo com bioflocos porém os resultados ainda não foram divulgados 70

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72 Estrutura das paredes em alvenaria Fonte: Tzachi

73 `Viveiros com geomembrana 73

74 Injetor Taeration a 3 Ar : Água 3 : 1 74

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76 Nozzles a 3 Funções - Oxigenação - Circulação - Degaseificação a 3 all-aqua aeration, Brasil: Contato: Altamar Equipamentos Aquáticos Marcelo Shei, marceloshei@gmail.com Aquaculture Specialist, Dr. Phone

77 Pentair Aquatic Eco-Systems Sparus Pump with Constant Flow Technology 3 hp, 1-phase, 230V, 16 Full Load Amps, 1.32 SF, 3.95 SFHP, 50hz/60hz The world s first aquaculture duty pump to deliver a CONSTANT user-defined flow rate Pump motor speed self-adjusts to maintain the constant flow rate setting, even as system conditions change 77 Digital communication port RS-48 allows monitoring/control by PLC systems. Contact us for solutions utilizing a PLC.

78 Simplificação do sistema de cultivo 78

79 Simplificação do sistema de cultivo 79

80 Raceways em construção na Estação de Aquicultura na UFRPE (Unidade de Validação e Transferência de Tecnologia) ( 6 RW 10 x 2 x 1 m = 20 m 3 ) 80

81 E a carcinicultura brasileira? Como fica? ha de viveiros Situação atual - Enfermidades - Redução do tempo de cultivo - Tamanho reduzido Alternativa - Utilização do sistema BFT na fase de berçário ( 2 g) - Engorda em viveiros tradicionais 81

82 Aspectos Econômicos Pesquisas desenvolvidas Texas AgriLife Research Mariculture Laboratory viabilidade técnica do sistema de cultivo superintensivo de Litopenaeus vannamei. Resultados de 2009 submetidos a avaliação econômica (Dr. Terry Hanson da Auburn University) viabilidade econômica dentro do padrão americano, para módulo de 10 raceways com volume individual de 500m³ (8 RW engorda + 2 RW berçário, além de máquinas e equipamentos): Investimento total = US$ (dólares americanos) 82

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87 Obrigado! FINEP / RECARCINA Eudes Correia ecorreia@depaq.ufrpe.br; escorreia@uol.com.br (81)