PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

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1 monitoramento da QUALIDADE DA ÁGUA ATRAVES DE UM PROTÓTIPO DE SISTEMA fechado de aquaponia PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ANÁLISE E MONITORAMENTO DE UM PRÓTOTIPO DE SISTEMA AQUAPÔNICO INSTALADO NO CAMPUS I DA UNIVERSIDADE CATOLICA DE BRASÍLIA - UCB AUTOR: KEISYANE NAYARA MARQUES DIÓGENES ORIENTADOR: WILLEM WILY DE PAULA BARBOSA BRASÍLIA - DF 2014

2 KEISYANE NAYARA MARQUES DIÓGENES ANÁLISE E MONITORAMENTO DE UM PRÓTOTIPO DE SISTEMA AQUAPÔNICO INSTALADO NO CAMPUS I DA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA - UCB Artigo apresentado ao curso de graduação em Engenharia Ambiental da Universidade Católica de Brasília, como requisito parcial para a obtenção de Título de Bacharel em Engenharia Ambiental. Orientador: MSc. Willem Wily de Paula Barbosa Brasília, DF 2014

3 Artigo de autoria de Keisyane Nayara Marques Diógenes intitulado ANÁLISE E MONITORAMENTO DE UM PRÓTOTIPO DE SISTEMA AQUAPÔNICO INSTALADO NO CAMPUS I DA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA - UCB, apresentado como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Ambiental da Universidade Católica de Brasília, em 27 de Novembro de 2014, defendido e aprovado pela banca examinadora abaixo assinada: Prof.MSc. Willem Wily de Paula Barbosa Orientador Curso de Engenharia Ambiental UCB Prof. MSc Beatriz Rodrigues de Barcelos Examinador Curso de Engenharia Ambiental UCB Brasília 2014

4 DEDICATÓRIA Dedico este trabalho a quem o Senhor me trouxe só para trazer alegrias, meu filho Arthur Diógenes Sousa, que é de fato minha motivação pra seguir em frente todos os dias, não por mim, mas por ele, pra poder lhe oferecer sempre o melhor.

5 AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus, que é o mentor da minha vida e me fez chegar a lugares aonde nunca pensei que chegaria. Agradeço ao meu esposo e meu filho, que de perto acompanharam minhas ânsias, minha vontade de correr, meu stress... eles foram guerreiros! Agradeço infinitamente ao meu filho, que me trouxe mais responsabilidade, mais compromisso, me tornou um ser humano melhor. Agradeço aos meus pais e irmãos pelo apoio atenção e amor que são dados a mim e em especial a minha irmã que cuidava do sobrinho como uma mãe enquanto eu estudava e enfim agradeço ao apoio de toda minha família. Agradeço ao meu professor orientador pela tolerância e confiança dada e por toda atenção. Agradeço a todos os professores que compartilharam de conhecimentos e experiências. Agradeço aos amigos de sala que sempre se esforçaram para me ajudar e sempre se mostraram bem companheiros.

6 5 ANÁLISE E MONITORAMENTO DE UM PRÓTOTIPO DE SISTEMA AQUAPÔNICO INSTALADO NO CAMPUS I DA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA - UCB KEISYANE NAYARA MARQUES DIÓGENES RESUMO A aquaponia é uma metodologia de integração de peixes associado a produção de hortaliças em ambiente de hidropônia, esta associação permite que as plantas reutilizem os nutrientes produzidos pelos peixes e aproveitem a água que é purificada para retornar ao sistema. O projeto desenvolveu-se na Universidade Católica de Brasília, através de um protótipo, contendo um tanque de piscicultura, dois canteiros aquapônicos e um filtro de britas. Para as análises, foi definido dois pontos de coleta, um ponto na entrada dos canteiros e outro na saída dos canteiros. O monitoramento do experimento foi realizado durante 7 semanas. Foram analisados 13 parâmetros relacionados à qualidade da água, as analises demonstraram que não houve diferença significativa na maioria dos parâmetros, mas houve diminuição nos sólido suspensos, turbidez nitrato e fósforo após passagem pelos filtros biológicos. A amônia e o ferro apresentaram estabilidade durante o período amostral e o Oxigênio dissolvido aumentou após a passagem pelos filtros. Nos canteiros aquapônicos foram plantadas mudas de manjericão e cebolinhas associados ao tanque de peixes com tilápias no Nilo. A cebolinha apresentou crescimento médio 29 de cm e o manjericão apresentou altura media de 5,95 cm e largura media 5,05 cm durante o período amostral. A biomassa animal apresentou desenvolvimento de 2,5 cm de comprimento e 7,14 g por individuo. Através deste estudo pode-se constatar a eficiência deste sistema para purificação, reaproveitamento da água e nutrição das plantas. Palavras-chave: Aquaponia. Biomassa vegetal. Biomassa animal. Qualidade da água. 1. INTRODUÇÄO A água é um elemento de suma importância para sobrevivência da humanidade, embora um recurso limitado. Desde então, nota-se a necessidade da preservação e uso racional deste recurso, utilizando de tratamentos e reuso da água em várias atividades, sendo uma delas para atividade de piscicultura. (SANDRI, 2003). A demanda pelos recursos naturais, só vem aumentando e as atividades expansivas passam cada dia mais a deteriorar a qualidade dos mananciais, o que nos revela uma tendência a racionalizar o uso da água (HUSSAR et al, 2003).

7 6 Conforme Kubtiza (2014) o mercado de piscicultura no Brasil está em expansão e devido aos vários problemas relacionados à sua produção, tais como o alto consumo de água e o destino inadequado da água residuária gerado no processo, a aquaponia torna-se uma solução viável para muitos produtores. Segundo Parra (2010) com o aumento da produção existe uma grande procura de tecnologias e alternativas para o aumento da produtividade e a redução de gastos. O estudo deste sistema ainda é novo para muitas pessoas, mas que possui uma ampla abrangência em soluções e que vem ganhando espaço entre a produção de peixes. A aquaponia é um modelo que inclui em um sistema integrado, de produção de peixes com o cultivo de vegetais, em ambiente de hidroponia. Segundo o projeto de Lei do Senado nº 251 de 2013, a aquaponia tem como principio básico de funcionamento o reaproveitamento da água oriunda da criação de peixes, que são alimentados com rações, onde posteriormente as excretas dos peixes servirão de alimentos e nutrição dos vegetais cultivados (BRASIL, 2013). Segundo Cardoso (2005) a aquaponia é a utilização da água gerada na piscicultura, integrada com o cultivo de determinados vegetais em ambiente de hidroponia. Com a aquaponia podemos não só oferecer destino adequado à água contaminada pelos peixes, mas também fornecer a reciclagem deste recurso hídrico promovendo a produção de hortaliças. A integração entre culturas e criações se baseia na utilização de recursos gerados entre ambas, sem prejuízo da qualidade e dentro de níveis de produtividade que viabilizam este consórcio. O processo funciona segundo uma troca de mercê para ambas as partes, onde os peixes favorecerão as plantas com os nutrientes, e as plantas favorecerão os peixes com a purificação da água. Com este sistema é possível reciclar a água processo de produção, evitando uma descarga inadequada sem o devido tratamento, preservando assim a qualidade do meio ambiente (ZORTEÁ, 2013). Outro fator que justifica a implantação de um sistema de aquaponia é o aumento da produtividade, tanto da biomassa vegetal quanto da biomassa animal, devido ao alto teor de nutrientes no sistema fornecidos pelos peixes e utilizados pela biota, além da vantagem de produção necessitar de menor espaço de produção obtendo ainda melhor qualidade de seus produtos. Em suma o sistema de aquaponia geralmente compreendem de um viveiro de peixes, alguns canteiros que funcionam como filtro, calhas ou tubos e eletrobombas para promoção da recirculação da água (BARBOSA, 2011)

8 7 A tilápia do Nilo tem se destacado no mercado tanto em sua produção normal, como na produção de aquaponia, Kubtiza (2000) destaca algumas características que destacam a Tilápia do Nilo como a principal cultivada atualmente: 1)Facilidade de reprodução; 2)Possibilidade de manipulação hormonal; 3)Aceita diversos tipos de alimentos; 4)Aproveitamento de alimentos naturais de viveiros; 5)Conversão alimentar entre 1 a 1,8; 6)Bom crescimento em cultivo intensivo; 7)Alta rusticidade, ou seja, suporta o manejo intensivo, baixos níveis de oxigênio e alta resistência a doenças; 8) Boa aceitação no mercado. Na atividade de piscicultura é importante monitorar a qualidade para garantir um bom desenvolvimento dos peixes. Alguns autores destacam a importância do monitoramento de alguns parâmetros físicos químicos, tais como ph, temperatura, oxigênio dissolvido, nitrato, amônia, dureza e etc. (GOLOMBIESKI et al, 2005; KUBTIZA, 2000; SAMPAIO et al, 2006; BARBOSA, 2011). Além destes parâmetros foram analisados neste estudo sólidos totais, dissolvidos e suspensos, ferro, fósforo turbidez e condutividade elétrica. Dentre os parâmetros analisados, o nitrogênio amoniacal ou a amônia, resultante da decomposição da matéria orgânica, passa para nitrito, que é a forma intermediária entre o nitrogênio amoniacal e o nitrato, que logo é transformado em nitrato (FERNANDES et al, 2007). Este processo de redução e oxidação dos compostos nitrogenados a nitrato denominase nitrificação, que é caracterizado com a utilização dos compostos inorgânicos reduzidos, realizado pelas bactérias existentes no filtro biológico. (BARBOSA, 2011). Este processo releva os estudos de monitoramento da qualidade da água, principalmente quanto aos parâmetros de nitrogênio amoniacal e nitrato, já que este processo só é possível acorrer devido a presença dos filtros biológicos utilizados no sistema de aquaponia. Este tema se insere em um conjunto de técnicas alternativas, que acarreta vários benefícios, não só na questão de produtividade, mas na interação do economicamente viável e o ambientalmente correto, e por esta interatividade do sistema que julgo a importância de pesquisas e estudos neste sistema. O objetivo deste estudo é avaliar um protótipo referente a um sistema de aquaponia implantado na Universidade Católica de Brasília - UCB, assim como monitorar o incremento de biomassa vegetal e animal, monitorar a qualidade da água e dimensionar o sistema atual.

9 8 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Caracterização do sistema O protótipo do sistema de aquaponia foi monitorado no Campus I da Universidade Católica de Brasília, Águas Claras - Taguatinga/DF, especificamente no projeto Campo Escola de Logística de Subsistência - CELOGS (Figura 1), que é um local especifico para o desenvolvimento de atividades voltadas às tecnologias sociais sustentáveis e interação da ciência e tecnologia. Figura 1: Localização da área de estudo O sistema de aquaponia foi instalado de maneira simplificada, para possibilitar posteriormente outros estudos, mas com interações diferentes no sistema, podendo ser com outras espécies de peixes ou outras espécies de vegetais, conforme Figuras 2 e 3.

10 9 Figuras 2 e 3: Protótipo de aquaponia Para dar inícios às atividades de monitoramento do sistema, o protótipo passou por uma limpeza, exclusivamente no reservatório de água e no filtro de britas. Para compor o tanque de peixes, foram selecionados 15 indivíduos de tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus). O protótipo possui basicamente três etapas, sendo a 1º o tanque de peixes, a 2º, dois canteiros aquapônicos e a 3º um filtro de britas. O reservatório de peixes é constituído por uma técnica denominada de ferro/cimento. Para os canteiros aquapônicos, foi usado bombonas reutilizáveis, sendo a argila expandida o substrato empregado. O reservatório onde a água fica armazenada para recircular no sistema é constituído de um tambor d12e 30 litros com perfuro das duas torneiras para aguar o canteiro e a entrada da água pela mangueira localiza-se na parte inferior do tambor. O filtro de britas é constituído também da técnica ferro/cimento que é preenchido de britas n 1. O principio de funcionamento do sistema de aquaponia inicia-se com uma bomba, que foi programada através de um temporizador para funcionar cinco vezes ao dia, esta bomba tem como função sugar a água do tanque de piscicultura e levar para o reservatório, que possui duas torneiras em suas laterais, uma torneira para irrigação de cada canteiro. Após a irrigação do canteiro, a água aos poucos desce por uma mangueira, para o filtro de britas, que através de um ladrão é devolvido à água para o tanque de piscicultura. A água, quando direcionada para os canteiros passa pelo um processo de filtro biológico, pois as raízes das plantas permitem a fixação de bactérias nitrificantes. As plantas aproveitam os nutrientes da água de piscicultura para o seu desenvolvimento, e em suas raízes através das bactérias, ela purifica a água para retornar ao tanque.

11 Dimensionamento Para o dimensionamento das três etapas proposta, o sistema passou pelas medições em campo e com as formulas foi possível dimensionar o sistema. Para etapa 1 que corresponde ao dimensionamento do tanque de piscicultura e para etapa 3 que corresponde ao Filtro de britas, foi utilizado a Equação (1): Equação (1) Onde: = volume = raio = altura A Equação (2) usada no dimensionamento dos canteiros aquapônicos, denominada de etapa 2 é a seguinte: Equação (2) Onde: L = largura C = comprimento 2.3 Monitoramento da biomassa vegetal e animal Os peixes passarem por uma triagem ao serem retirados do tanque, sendo selecionados os peixes com comprimento médio de 6,0 cm. Após esta seleção foram pesados em uma balança de precisão, apresentando biomassa total de 75,45g e peso médio por indivíduo de 5,03 g. Os peixes foram colocados no tanque que foi preenchido com água retirada de outro sistema de aquaponia já montado na UCB, que funciona desde 2010, só que em grande dimensão. Para compor os canteiros foram plantadas 10 mudas de cebolinha em um canteiro e 10 mudas de manjericão no outro canteiro. As espécies de cebolinha foram plantadas com uma altura média de 6 cm, as mudas de manjericão foram plantadas com uma altura média de 13,0 cm e largura média de 8 cm. Antes do plantio das mudas, foi utilizada uma balança de precisão para determinar a biomassa total de cada espécie de vegetal, sendo que a cebolinha apresentou biomassa total de 14,66 g e o manjericão apresentou biomassa total de 34,0 g. Para determinação da biomassa total ao final do experimento foi realizada o mesmo procedimento. Para realização das medições das plantas, aferiram-se as medidas horizontais e verticais, já os peixes foram pesados e medidos no início e fim do experimento.

12 Monitoramento da qualidade da água O monitoramento do sistema foi realizado durante sete semanas contínuas, uma vez na semana, sempre no horário de 15:00 horas, pois coincidia em uma das horas programadas ao temporizador para recircular a água do sistema. A coleta das amostras para analise da qualidade da água foi determinado em dois pontos. O ponto 1(Figura 4) se refere a entrada de água no canteiro aquapônico, e o ponto 2 (Figura 5), se refere a saída da água no do canteiro. Figuras 4 e 5: Pontos de coletas para monitoramento da qualidade da água. Foram analisados 13 parâmetros, sendo que os parâmetros de oxigênio dissolvido, ph, temperatura da água e condutividade foram analisados em campo, conforme Figuras 6 e 7. Os demais parâmetros foram determinados no Laboratório de Águas da Universidade Católica de Brasília. Figuras 6 e 7: Analises em campo dos parâmetros de oxigênio dissolvido, ph, temperatura da água, condutividade e sólidos dissolvidos totais.

13 12 Os métodos empregados para cada parâmetro estão descritos a seguir na Tabela 1: Tabela 1: Parâmetros de qualidade de água monitorados no protótipo de aquaponia e métodos de analise adotado para cada parâmetro. Parâmetros Métodos 1. Oxigênio Dissolvido (mg/l) Oximetro OXI 330/SET (WTW) 2. Ph phmetro Hach B 3. Temperatura da água ( C) Oximetro OXI 330/SET (WTW) 4. Condutividade eletrica (us/cm) Condutivímetro Hach - DR Sólidos totais (mg/l) Somatório do suspenso com dissolvidos 6. Turbidez (UNT) Turbidimetro Hach 2100P 7. Nitrato (mg/l) Acido cromotropico e do acido fenoldissulfônico 8. Nitrogênio amoniacal (mg/l) Nessler 4500-NH# B & C 9. Fósforo tatal (mg/l) Cloreto estanosa P D. 10. Sólidos Totais Suspensos (mg/l) Sólidos suspensos totais seco de 103 a 105 C D 11. Sólidos Totais Dissolvidos (mg/l) Sólidos fixos e voláteis seco a 550 C E 12. Ferro total (mg/l) Fenatrolina 3500 Fe e B 13. Dureza (mg/l) EDTA titulação C 3. RESULTADOS 3.1 Dimensionamento Para o dimensionamento do protótipo, o sistema apresentou volume de 78,8 L para o tanque dos peixes, 14,78 L para os filtros e cada canteiro apresentou uma área de 0,216 m². Estes resultados podem ser vistos na Tabela 2. Tabela 2: Resultado do dimensionamento do protótipo de aquaponia Dimensionamento Etapas Volume (L) Área (m²) Tanque 78,8 - Canteiro - 0,22 Filtro 14,78 -

14 Desenvolvimento da biomassa vegetal e animal Durante o período de coleta, a cebolinha apresentou um crescimento elevado, mostrando que teve excelente adaptação ao cultivo no sistema de aquaponia. Não houve perda de nenhuma muda dos dez indivíduos desta espécie. As mudas de cebolinha foram plantadas com media de 6,0 cm e biomassa total de 14,66 g. Ao final das sete semanas de analises, as plantas foram colhidas do sistema e logo pesadas no laboratório, conforme mostra as figuras 8 e 9. Estas apresentaram uma altura média de 35,0 cm e biomassa total de 71,92 g. O desenvolvimento desta espécie durante as sete semanas de monitoramento podem ser vistos, conforme Figura 10. Figuras 8 e 9: Espécies de cebolinha colhidas ao final das analises e pesagem em laboratório.

15 Altura (cm) 14 Figura 10: Desenvolvimento da cebolinha ao longo das analises. Cebolinha (cm) Tempo (semanas) A espécie de manjericão apresentou um crescimento mais brando do que a espécie de cebolinha. Inicialmente as dez mudas foram plantadas com média de 6,5 cm de altura, 4,95 cm de largura e biomassa total de 34,0 g. Ao final das sete semanas de monitoramento, as mudas da espécie foram colhidas e pesadas no laboratório, apresentando uma biomassa final de 121,65g, conforme mostra Figuras 11 e 12. O manjericão apresentou uma média ao final das analises de 12,45 cm de altura e 10,00 cm largura, como mostra a Figura 13. Apesar do baixo desenvolvimento destes indivíduos, não houve nenhuma perda de mudas desta espécie. Figuras 11 e 12: Espécies de manjericão colhidas ao final das analises e pesagem em laboratório.

16 Crescimento (cm) 15 Figura 13: Desenvolvimento do Manjericão ao longo do período amostral. Manjericão (cm) Altura Largura Tempo (semanas) O monitoramento da biomassa animal foi realizado duas vezes, para evitar o estresse destes indivíduos, assim foram comparadas peso e comprimento inicial e peso e comprimento final. Para analise do desenvolvimento final dos peixes, todos os quinze indivíduos foram retirados do tanque com o auxilio de uma peneira e levados em um balde para o Laboratório, onde seriam feitas as analises finais. Utilizando uma balança de precisão, os peixes foram sendo retirados do balde, e individualmente medidos, com uma régua de 30 cm, e logo colocados sobre um Backer de 2000 ml na balança, para determinar a biomassa total dos peixes, conforme Figuras 14 e 15. Figuras 14 e 15: Medições e pesagem dos indivíduos das Tilápia do Nilo, no final do período experimental.

17 Desenvolvimento dos peixes 16 No inicio do monitoramento, os peixes apresentaram comprimento médio de 6,0 cm e biomassa total de 75,45g, proporcional a um peso médio por individuo de 5,03g. Ao final das sete semanas de monitoramento os peixes atingiram 8,5 cm de comprimento e biomassa total de 182,58g, proporcional a um peso médio por individuo de 12,7g. A Tabela 3 apresenta os dados médios de peso e biomassa inicial e final do período experimental. Os peixes apresentaram durante o período amostral um desenvolvimento crescente, conforme mostra Figura 16. Tabela 3: Valores médios da biomassa e peso inicial e final do período experimental Paramêtros Biomassa inicial (g) 75,45 Biomassa final (g) 182,58 Peso inicial (g) 5,03 Peso final (g) 12,17 Figura 16: Desenvolvimento dos peixes ao longo do período amostral. 14 Desenvolvimento dos peixes Comprimento Peso 2 0 Inicial Final 3.2 Monitoramento da qualidade da água Para o monitoramento da qualidade da água, observou-se que os parâmetros de Oxigênio Dissolvido, Ferro, Nitrogênio e Turbidez mantiveram-se constante durante o período amostral, com baixo desvio padrão, tanto para a entrada de água no canteiro como para a saída de água no canteiro. O oxigênio dissolvido apresentou valores baixos, variando de 2,94

18 17 mg/l a 1,57 mg/l, conforme Tabela 4. É possível observar, que o valor mais baixo de Oxigênio foi registrado na entrada de água ao canteiro e logo da segunda semana de monitoramento, conforme Figura 17a. O ph mostrou uma variação de 5,18 a 7,4 ( Tabela 4). Na Figura 17b pode-se analisar que para ambos os pontos de coleta apresentam ph neutro na primeira semana de monitoramento, porém a partir da segunda semana o ph vai diminuindo até apresentar valores que o classificam como levemente ácido. O Ferro apresentou valores quase nulos durante todo período e nos dois pontos analisados, conforme Figura 17l, com variação de 0,01 a 0,0 (Tabela 4). O Nitrogênio amoniacal apresentou valores entre 0,05mg/L a 0,10 mg/l (Tabela 4), e manteve-se estável ao longo do período amostral, como pode ser analisado na Figura 17i. O Nitrato apresentou uma pequena perda ao longo de período, conforme Figura 17j. Apresentou valores entre 0,17 mg/l a 0,41 mg/l (Tabela 4), com um baixo desvio padrão. A Temperatura da água apresentou maior variação na saída de água do canteiro, devido à água estacionar em cima das britas até a filtragem, e assim poder variar sua temperatura conforme o tempo de exposição e o clima do dia de coleta (Figura 17c). A temperatura obteve variações de 18,90 C a 29,20 C (Tabela 4). A condutividade elétrica variou entre 526 S/cm a 964 S/cm, com alto desvio padrão, conforme mostra a Tabela 4. Apesar da variação a condutividade foi aumentando conforme esperado após a passagem pelos canteiros, conforme Figura 17d. A Turbidez demonstrou um leve declínio após a passagem pelo filtro biológico, porém observou-se que durante o período amostral esteve aumentando (Figura 17h). A Turbidez apresentou valores entre 0,27 UNT a 1,31 UNT, conforme Tabela 4. O Fósforo apresentou altos valores, tendo um aumento gradativo nos dois pontos de coleta com o passar do período experimental (Figura 17n), com variações entre 14,7 mg/l a 19,4 mg/l (Tabela 4). O Ferro apresentou valores aproximados de zero nos dois pontos e durante todo período experimental, conforme Figura 17l, com variações de 0,0 mg/l a 0,01mg/L (Tabela 4). A Dureza, foi aumentando durante a passagem pelo filtro biológico e durante todo o período amostral (Figura 17m), variando entre 103,95 mg/l a 262,30 mg/l, conforme Tabela 4. Os sólidos totais apresentaram altos valores, variando entre 489,70 mg/l a 682 mg/l (Tabela 4), e variou muito durante o período de amostragem, como nos mostra a Figura 17f. Os Sólidos totais suspenso apresentou um aumento durante o período amostral, variando entre 1,0 mg/l a 13,0 mg/l, conforme Tabela 4. Os maiores valores foram observados na entrada do canteiro (Figura 17e). Os sólidos dissolvidos totais apresentou valores de 487 mg/l a

19 Temperatura C Condutividade eletrica (us/cm) Oxigênio Dissolvido (mg/l) ph ,5 mg/l (Tabela 4), resultando em valores altos nos dois pontos de coleta e durante todo o período de amostragem, como pode ser observado na Figura 17g. Legenda Tabela 4 : Valores médios, desvios padrão, máximos e mínimos das variáveis químicas e físicas da água nos dois pontos analisados. Parâmetros Entrada do canteiro Saida do canteiro Média DP Mim Máx Média DP Mim Máx 1. Oxigênio Dissolvido (mg/l) 2,13 0,47 1,57 2,67 2,42 0,37 2,08 2,94 2. ph 6,03 0,69 5,18 7,32 6,27 0,66 5,51 7,41 3. Temperatura da água ( C) 24,94 2,47 20,40 27,60 25,50 3,33 18,90 29,20 4. Condutividade eletrica (us/cm) 790,14 90,66 684,00 921,00 791,43 152,67 526,00 964,00 5. Sólidos totais (mg/l) 565,24 80,27 489,70 682,00 575,30 71,59 501,00 660,50 6. Turbidez (UNT) 0,69 0,41 0,27 1,32 0,61 0,25 0,30 0,91 7. Nitrato (mg/l) 0,34 0,04 0,29 0,37 0,29 0,12 0,17 0,41 8. Nitrogênio amoniacal (mg/l) 0,07 0,01 0,05 0,09 0,07 0,02 0,05 0,10 9. Fósforo total (mg/l) 17,03 1,24 15,80 19,40 16,08 0,82 14,70 17, Sólidos Totais suspensos (mg/l) 5,74 4,64 1,50 13,00 2,00 1,17 1,00 3, Sólidos Totais Dissolvidos (mg/l) 559,80 76,76 487,00 674,50 574,20 70,96 500,00 659, Ferro total (mg/l) 0,01 0,00 0,01 0,01 0,01 0,00 0,01 0, Dureza (mg/l) 167,48 50,03 103,95 247,50 173,24 50,17 123,75 262,30 DP- Desvio padrão; MIN- Mínimo; MAX- Máximo Figura 17: Variação média nos pontos analisados, durante período amostral para cada parâmetro. a) 4 3 Oxigênio Dissolvido (mg/l) b) 8 6 ph Tempo (semanas) Tempo (semanas) c) Temperatura C d) Condutividade eletrica (us/cm) Tempo (semanas) Tempo (semanas)

20 Ferro total (mg/l) Dureza (mg/l) Nitrogênio amoniacal (mg/l) Nitrato (mg/l) Sólidos Totais Dissolvidos (mg/l) Turbidez (UNT) Sólidos Totais suspensos (mg/l) Sólidos totais (mg/l) 19 e) Sólidos Totais suspensos (mg/l) g) Sólidos totais (mg/l) Tempo (semanas) Tempo (semanas) g) Sólidos Totais Dissolvidos (mg/l) h) Turbidez (UNT) 800 1, ,00 0, , Tempo (semanas) Tempo (semanas) i) Nitrogênio amoniacal (mg/l) 0,15 0,1 0, j) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Nitrato (mg/l) Tempo (semanas) Tempo (semanas) l) Ferro total (mg/l) m) Dureza (mg/l) 0, , , Tempo (semanas) Tempo( semanas)

21 Fósforo total (mg/l) 20 n) Fósforo total (mg/l) Tempo (semanas) 5. DISCUSSÃO É inevitável o acumulo de resíduos e nutrientes nos tanques de piscicultura e durante o processo a água deve ser substituída ou purificada para compor a atividade de piscicultura novamente (HUSSAR et al, 2003). No sistema analisado, o funcionamento ocorreu em ciclo fechado, onde houve um reaproveitamento da água dos tanques de piscicultura pra o cultivo em aquaponia de cebolinha e manjericão. Para o cultivo de hortaliças em ambiente de aquaponia, o estudo mostrou excelente adaptação ao meio. Não houve perdas de nenhuma das mudas e também não houve detecção de qualquer praga durante o período amostral. Barbosa (2011) apresentou em seu estudo, melhor desenvolvimento das espécies de manjericão, porém o sistema foi implantado em larga escala de produção, potencializando assim o desenvolvimento das plantas com os nutrientes produzidos pelos peixes. A cebolinha apresentou crescimento de 30 cm em sete semanas de monitoramento, já o manjericão apresentou durante o período amostral um desenvolvimento em sua altura de 5,95 cm e em sua largura de 5,05 cm. As duas espécies demonstraram um eficaz desempenho em sistema de aquaponia. O desenvolvimento da biomassa vegetal em si, teve algumas variações quanto a localidade do plantio de mudas. As mudas plantadas na borda dos canteiros apresentaram menor desempenho do que as mudas plantadas no centro dos canteiros. Esta variação pode ter ocorrido devido os nutrientes permanecerem por maior tempo concentrados no centro do canteiro onde apresenta maior profundidade para fixação das raízes e absorção dos nutrientes. Outro fator que pode ter contribuído para o menor desempenho do manjericão comparado ao da cebolinha é o fato do canteiro de manjericão ter ficado exposto ao sol do período da tarde.

22 21 A biomassa animal apresentou um desenvolvimento brando, porém crescente. Este baixo desenvolvimento pode ter ocorrido devido o espaço do tanque de piscicultura apresentar espaço insuficiente para o seu desempenho, o que explica também a variação de crescimento entre os peixes, onde uns apresentaram crescimento médio máximo e outros não se desenvolveram durante o período amostral, podendo ter ocorrido devido ao fator de competitividade por alimentos, em que alguns se destacam melhor do que outros. È importante ressaltar que os peixes foram alimentados por macrófitas, o que pode ter sido um indicador para o baixo desenvolvimento dos peixes. Quanto ao monitoramento da qualidade das águas, este estudo apresentou resultados para alguns parâmetros que já apresentou registro por autores. A diferença significativa de alguns parâmetros neste trabalho, aconteceu devido a reutilização da água no inicio do processo de aquaponia, ter sido retirada de outro sistema de aquaponia em maior dimensão e que já funciona a quatro anos. Este fator trouxe acúmulos nutrientes e matéria orgânica de outro sistema. Segundo Barbosa (2011), a água utilizada no sistema de aquaponia em seu estudo é oriunda de nascente. A temperatura pode ser influenciada por alguns fatores tais como latitude, altitude, estação do ano, período do dia, taxa de fluxo e profundidade (ROMA, 2008). A água apresentou temperatura abaixo do ideal, que conforme Kubtiza (1999), os peixes são animais pecilotérmicos, que aumentam a atividade metabólica com a elevação da temperatura, e a temperatura ideal para o seu desenvolvimento esta entre 28 C a 32 C, tendo seu crescimento afetado com temperaturas inferior a 15 C. Apesar da temperatura abaixo do indicado, os peixes apresentaram algum desenvolvimento, os valores caracterizados neste estudo encontraram semelhança com os valores apresentados por Barbosa (2011) no cultivo de manjericão e manjerona em aquaponia. O ph é um importante fator, pois quanto maior o ph, maior a toxidade dos compostos nitrogenados (BARBOSA, 2011). Segundo Kubtiza (2000), a faixa ideal de ph esta entre 6,0 a 8,5, acima de 10,0 ou abaixo de 4,5 já haveria mortandade de peixes. Os valores obtidos neste estudo mantiveram constante nesta faixa. O oxigênio dissolvido apresentou valores bem abaixo do estabelecido pela Resolução CONAMA 357/2005, que indica que os valores sejam superiores a 5 mg/l. Mas não houve mortandade de peixes durante o período de monitoramento. Ainda segundo Kubtiza (2000), a tilápia apresenta bastante tolerância a ambientes com baixo oxigênio dissolvido, só que quando expostas diariamente a estas baixas

23 22 concentrações, os peixes podem apresentar algumas doenças e retardamento no seu desenvolvimento. O nitrogênio amoniacal é um importante parâmetro a ser monitorado na piscicultura, pois altos valores podem prejudicar o crescimento ou até a mortandade dos peixes. Kubtiza (2000) articula que a amônia tem duas fontes principais, a primeira é a própria excreta dos peixes e a segunda é a decomposição do material orgânico, ainda alerta que as concentração de amônia não devem ser superiores a 0,20 mg/l no cultivo de tilápias. Segundo Rojas (2004) se a concentração de amônia estiver acima do nível permitido, os peixes diminuem suas excretas, acumulando em seu corpo, podendo causar uma auto-intoxicação. Neste trabalho não foi detectado altas concentrações de amônia, pois apresentaram média de 0,07 mg/l. A constância deste valor durante o período demonstra o processo de nitrificação nas plantas realizado pelas bactérias. Neste estudo não houve diminuição nos valores de amônia, só que a permanência deste valor durante todo o período sem aumento drástico já é suficiente para concluir a existência do processo de nitrificação, como relata Barbosa (2011). O nitrato, segundo CAVALCANTI (2003) é a completa oxidação dos compostos nitrogenados, a forma mais estável do nitrogênio que é ocorrida pelo processo de nitrificação, altas concentrações podem ser aferidas a outras fontes de nutrientes presentes no meio, ou aflorações de algas. A Resolução CONAMA 357/2005 indica que os valores de Nitrato não ultrapasse a 10 mg/l. Os valores obtidos neste estudo não ultrapassaram o máximo permissível e este parâmetro foi aumentando discretamente ao longo do período amostral, considerando que os últimos três valores obtidos das analises em laboratório apresentou algum erro de método. O crescimento brando deste parâmetro também foi registrado por Barbosa (2011) em seu estudo comprovando mais uma vez o processo de nitrificação já que o nitrato é o produto deste processo. A condutividade elétrica é uma maneira de avaliar a capacidade da água de conduzir corrente elétricas, que indica a quantidade de sais na água (MACÊDO 2011). A condutividade pode ser também uma maneira indireta de medir a poluição em ambientes aquáticos, indicando excesso de matéria orgânica em processo de decomposição. Neste estudo foram encontrados valores em media de 790, bem acima dos valores encontrados por (BARBOSA 2011) que obteve valores entre 195 a 200. Estes valores podem ter ocorrido devido a carga de material em suspensão e nutrientes já carreados do outro sistema de aquaponia, ao qual foi reutilizada a água para o estudo deste sistema.

24 23 A Turbidez apresentou valores bem abaixo do nível máximo estabelecido pela Resolução CONAMA 357/2005, que prediz a turbidez até 40 UNT. Obtivemos registros médios de 0,69 UNT. Segundo BARBOSA (2011) estes valores podem ter sido encontrados devido a rápida passagem da água nas fases de filtragem biológica e filtragem de britas. A concentração de sólidos totais foi estimada pela soma dos sólidos dissolvidos com os sólidos suspensos. Os sólidos dissolvidos indicam a presença de sais, acido entre outros, e elevadas concentrações podem proporcionar a diminuição do oxigênio dissolvido na água (BARBOSA, 2011). Na Resolução CONAMA 357/2005, o limite para este parâmetro é de 500,00 mg/l, neste estudo os valores variaram de 500,00 mg/l a 559,80 mg/l, sendo que o maior valor foi registrado antes da passagem pelos filtros biológicos, mostrando a eficiência desta etapa. O Fósforo também apresentou valores acima do permitido pela Resolução CONAMA/2005 que é de 0,050 mg/l. Segundo BARBOSA (2011) elevados níveis de fósforo pode ser associado à alimentação, a decomposição da matéria orgânica resultando num aumento da concentração de fosfato no meio. Isto se explica devido a origem da água primária do sistema. O ferro apresentou valores de 0,01 constantemente, pois este valor é o mínimo detectável pelo método, segundo a Resolução CONAMA 357/2005 indica que o máximo permissível que é de 5,0 mg/l. não apresentando resultados preocupantes. A dureza total é a concentração de todos os cátions presentes na água. É uma medida que influenciará diretamente na composição do plâncton e no processo de decomposição realizado pelas bactérias. Os valores obtidos neste estudo apresentaram maiores concentrações do que os valores obtidos na literatura consultada (BARBOSA, 2011; GOLOMBIESKI et al, 2005). Na maioria dos parâmetros observados para qualidade das águas, os valores coincidiram com os valores apresentados por Barbosa (2011), e os parâmetros que apresentaram valores culminantes comparados aos da literatura consultadas, foram explicados devido o aporte de nutrientes e matéria orgânica oriunda da água de outro sistema de aquaponia, com funcionamento de quatro anos. Porém pode-se observar nas analises que os nutrientes dispostos no ambiente foram necessários para um ótimo desenvolvimento da biomassa vegetal e animal do estudo.

25 24 4. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES O protótipo de aquaponia apresentou em eficiência em seu sistema. Além de ser um sistema sustentável devido a reutilização da água de piscicultura para o cultivo de hortaliças, as plantas cultivadas apresentaram aumento em sua biomassa. Durante as três primeiras semanas do período amostral, as analises constataram que após a passagem pelos filtros biológicos a amônia apresentou estabilidade já o nitrato apresentou leve variação devido ao processo de nitrificação realizado pelas bactérias. O crescimento das plantas, registrados durante o período amostral patenteou que os nutrientes foram consumidos pelas plantas acarretando na purificação da água para o cultivo de peixes. A espécie de Tilápia do Nilo aumentou sua biomassa durante o período sem nenhuma perda destes indivíduos, mostrando a viabilidade da atividade de piscicultura integrada ao sistema de hidropônia. Este modelo traz benefícios econômicos, pois não necessita da troca de água, nem de gastos com aditivos para manter a qualidade da água além de demandar menor espaço do que os sistemas convencionais. O sistema de aquaponia apresenta a possível aplicação da atividade de piscicultura associado com o cultivo de hortaliças, utilizando das excretas dos peixes para a nutrição das plantas. Com esta associação, pode-se aumentar a renda das famílias, permitindo a redução no consumo de água e solucionar quanto à disposição adequada desta água residuária, evitando a contaminação do solo ou de corpos hídricos pelo descarte inadequado. Através deste estudo comprovou-se a viabilidade da associação do cultivo de peixes com o cultivo de cebolinha e manjericão em ambiente de hidropônia e que é possível a reutilização da água de piscicultura quando servidas para a nutrição e desenvolvimento das plantas. Para obter melhores resultados do que estes apresentados, recomenda-se dimensionar um sistema de maior porte no tanque dos peixes, para o melhor desenvolvimento das espécies e operar o sistema em um processo mais seqüencial e criterioso das etapas, alimentando as tilápias com rações em horários conforme o recomendado pela bibliografia. Outro fator que pode ter causado influência nos resultados foi a carga de nutrientes oriundos de outro sistema de aquapônia, que apresentou para alguns parâmetros o excedido pela Legislação e recomendações bibliográficas.

26 25 ANALYSIS AND MONITORING OF A AQUAPONICS SYSTEM PROTOTYPE INSTALLED ON CAMPUS I AT UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA - UCB Abstract: The Aquaponics is a methodology which combines aquaculture with hydroponics cultivating plants integrate with fish tanks,this association allows the plants to reuse nutrients produced by fishes and in benefit the water is purified to return to the system. The project was developed by the "Universidade Catolica de Brasília, through a prototype containing a pisciculture tank, two aquaponics beds and a gravel filter. For the analyses, there was two collection points. Entry point of the beds and Exit point of the beds. This experiment was monitored over a time of 7 weeks. During that time 13 parameters related to water quality were analyzed, the analysis showed no significant difference in most parameters, but there was a decrease in suspended solid, turbidity,nitrate and phosphorus after passage through biological filters. Ammonia and Iron remained stable during the sample period and oxygen dissolved increased after the passage by the filters. In the aquaponics beds was planted seedlings of basil and chives associated with fish tank in the Nile Tilapia. The chives showed average growth 29 centimeters and the basil showed average height 5,95 centimeters and average width of 5,05 centimeters during the sampling period. The animal biomass showed more growth with a change of 2,5 centimeters long and 7,14 grams per individual. Through this study could confirm the efficiency of this system for purification and the reuse of water and nutrition of plants. Keywords: Aquaponics, Vegetable Biomass,animal biomass,quality of water REFERÊNCIAS BARBOSA, Willem Willy de Paula. Aproveitamento do Efluente da produção de Tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) para produção de manjerona (Origanum majorana) e majerição (Ocimum basilicum) em Sistemas de Aquaponia BRASIL. Projeto de Lei do Senado Federal nº 251 de Incentiva a aquaponia, pelo uso integrado e sustentável dos recursos hídricos na aquicultura e agricultura. Disponível em: < > Acesso em 27 de Agosto de 2013

27 26 CARDOSO, Acaiene. Pré- Projeto Aquaponia: Sistema de Integração animal, microorganismos e plantas. Disponível em: < Acesso em 26 de Agosto de CAVALCANTI, Lourinaldo Barreto. Variações das condições hidrológicas e da clorofila a associadas ao cultivo do camarão marinho Litopenaeus vannamei (BOONE, 1931), na região estuarina do rio Paraíba do Norte (Paraíba Brasil). Recife CONAMA. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução nº 357 de 17 de março de Estabelece a classificação das águas doces, salobras e salinas do Território Nacional SEMA, FERNANDES, Denise et al. Caracterização de amônia, nitrato, nitrito, fosfato(orto)dissolvido e clorofila a em uma fazenda de cultivo de camarão. Revista de Geologia, Vol. 20, GOLOMBIESKI, Jaqueline Ineu. Et al. Qualidade da água no consórcio de peixes com arroz irrigado. Santa Maria. Volume 35. Ciência Rural, HUSSAR, G.J. et al. Aplicação da água de escoamento de Tanque de Piscicultura na irrigação da Alface: Aspecto nutricionais Revista Ecossistema. Vol. 27. KUBTIZA, F. Nutrição e alimentação de Tilápias. Panorama da aqüicultura. Maio/Junho de Vol. 9. KUBIZITA, F. Piscultura um mar de oportunidades. Entrevista Disponível em: &lang=pt-br Acesso em: 17 de Agosto de 2014 KUBTIZA, F. Um bom planejamento gera alta rentabilidade. Panorama de aqüicultura, Maio/Junho de Vol. 10. MACÊDO, Harim Revorêdo de. Et al. Estudo de parâmetros físico-químicos para a criação de camarão marinho litopenaeus vannamei em água doce. João Pessoa, PARRA, Jorge Erick Garcia. Avaliação do Desenvolvimento de Tilápias (Oreochromis niloticus) no Interior de Estufas Plásticas no Município de Santiago-RS ROMA, Talita Nazareth de. Avaliação Qualiquantitativa da água de nascentes com diferentes usos do solo em suas áreas de recarga SAMPAIO, Luís André. Et al. Toxicidade aguda do nitrito em larvas do peixe-rei marinho Odontesthes argentinensis (Teleostei, Atherinopsidae). Ciência Rural, v.36, SANDRI, D. Irrigação da cultura da alface comágua residuária tratada com leitos cultivados com macrófitas. 186 f. Tese (Doutorado emengenharia de Água e Solo) - Faculdade deengenharia Agrícola, Universidade Estadual decampinas, Campinas, 2003.

28 ZORTEÁ, L. F. Produção Intensiva de Tilápias (Oreochromis Niloticus), Integrada ao cultivo Hidropônico de alface (Lactuna Sativa) Disponível em : < 0Zortea.pdf?sequence=1> Acesso em: 27 de Agosto de

29 28 APÊNDICE A DADOS BRUTOS DO PERÍODO AMOSTRAL PARA QUALIDADE DA ÁGUA Saída do canteiro Semanas Parâmetros 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 1. Oxigênio Dissolvido (mg/l) 2,08 2,2 2,1 2,8 2,39 2,94 2. ph 7,41 5,75 5,51 6,69 6,44 5,76 6,31 3. Temperatura da água ( C) 28,3 26,4 25,1 29,2 25,7 24,9 18,9 4. Condutividade eletrica (us/cm) Sólidos totais (mg/l) ,51 660,5 501, Turbidez (UNT) 0,30 0,40 0,91 0,49 0,72 0,83 7. Nitrato (mg/l) 0,168 0,283 0,405 9,0 50,7 53,9 8. Nitrogênio amoniacal (mg/l) 0,05 0,06 0,07 0,07 0,10 0,09 9. Fósforo total (mg/l) 14,7 15,9 17,0 16,8 15,9 16,2 10. Sólidos Totais suspensos (mg/l) 1 1 1,5 3, Sólidos Totais Dissolvidos (mg/l) , , Ferro total (mg/l) 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0, Dureza (mg/l) 158,4 262,3 168,3 133,7 193,1 123,8 Entrada do Canteiro Semanas Parâmetros 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 1. Oxigênio Dissolvido (mg/l) 2,33 1,57 1,9 2,67 1,7 2,59 2. ph 7,32 6,09 5,18 6,27 5,39 6,1 5,86 3. Temperatura da água ( C) 27,6 25,9 23,8 27,5 24,6 24,8 20,4 4. Condutividade eletrica (us/cm) Sólidos totais (mg/l) 500,01 546, , Turbidez (UNT) 0,27 0,31 1,32 0,99 0,72 0,51 7. Nitrato (mg/l) 0,286 0,366 0,359 24,92 65,6 54,9 8. Nitrogênio amoniacal (mg/l) 0,07 0,05 0,07 0,07 0,09 0,06 9. Fósforo total (mg/l) 17,0 16,9 19,4 16,7 16,4 15,8 10. Sólidos Totais Suspensos (mg/l) 1,5 4 7,5 2, Sólidos Totais Dissolvidos (mg/l) ,5 674, Ferro total (mg/l) 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0, Dureza (mg/l) 104,0 247,5 138,6 188,1 183,2 143,6

30 29 APÊNDICE B DADOS BRUTOS DAS ANALISES PARA O MONITORAMENTO DA BIOMASSA VEGETAL Biomassa vegetal - média(cm) Semanas MANJERICÃO CEBOLINHA Altura Largura Altura 6,5 4,95 6 7,1 5,4 12,9 8,5 6,45 14, ,9 19,7 10,5 9, ,5 9, , ,5