14 ed Revista Completa

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Nitrificação Em sistemas de recirculação para aquicultura (RAS), a amônia é removida através do processo de nitrificação, bactérias nitrificantes, em condições aeróbias, oxidam a amônia até sua forma menos tóxica, o nitrato. Essa transformação é realizada, principalmente, por bactérias dos gêneros Nitrosomonas (que oxidam amônia a nitrito) e Nitrobacter (que oxidam nitrito a nitrato) (Figura 1). Figura 1. Reações de oxidação da amônia até nitrato (Fonte: Delong; Losordo, 2012). eficiência operacional de um biofiltro depende de fatores ambientais (Tabela 2) e de engenharia, por exemplo, acessibilidade da superfície de contato do meio filtrante, taxa de escoamento superficial (m 3 /(m 2 /dia)), fluxo de água, presença de bactérias competidoras. Diferentes tipos de biofiltros e materiais suporte para as bactérias estão disponíveis no mercado (Figura 2 e 3). Tabela 2. Parâmetros ambientais recomendados para operação de um biofiltro (Adaptado de Ebeling, 2006). SET/OUT 2018 Alguns fatores impactam o processo de nitrificação, por exemplo: pH, temperatura, alcalinidade e salinidade, influenciam a ecologia microbiana que compõe o biofilme. A concentração de amônia, oxigênio dissolvido e resíduos, afetam o fornecimento de nutrientes para as bactérias. A competição de nutrientes e espaço com bactérias heterotróficas, impactam sobre o crescimento e fornecimento de nutrientes a comunidade bacteriana desejada (Chen et al., 2006). De acordo com Ebeling (2006) cerca de 3% da alimentação diária ofertada aos animais acaba como nitrogênio amoniacal na água. Dessa forma, 1 kg de ração ofertada introduziria 30 gramas de amônia no sistema, e para cada grama de amônia nitrificada temos os resultados estequimétricos apresentados na Tabela 1. Tabela 1. Consumo e produção do processo de nitrificação a cada 1 g de amônia (Adaptado de Ebeling, 2006). Filtros biológicos O filtro biológico, conhecido também como biofiltro, é um componente essencial de um sistema de recirculação para aquicultura, abrigando a comunidade microbiana responsável pela nitrificação (Delong; Losordo, 2012). Ao usar um biofiltro deverá ser considerado o fato de estar conduzindo dois cultivos simultaneamente, o organismo cultivado e a biomassa bacteriana nitrificante. Os biofiltros são biorreatores dimensionados com alta área superficial de contato (AS) que permitem a fixação e o crescimento das bactérias nitrificantes. A Tipos de biofiltros Os biofiltros podem ser divididos em duas principais categorias: emergentes, como os filtros percoladores e discos rotativos (Figura 4), e submersos, com material suporte fixo ou em suspensão (Figuras 5 e 6) (Ebeling, 2006; Fernandes et al., 2017). A maior parte da biofiltração em sistemas de recirculação tem sido focada em filtros aeróbios de leito fixo, com material suporte estático para o crescimento de um biofilme nitrificante. Nos últimos anos, a indústria da aquicultura vem optando por biofiltros mais facilmente operados, como os biofiltros de leito fluidizado/móvel (Moving B<strong>ed</strong> Biofilter Reactor, em inglês), carecendo de estudos que comparem o desempenho dos modelos existentes (Fernandes et al., 2017). No mercado, existem diferentes materiais suportes, ou mídias filtrantes como também são conhecidos, disponíveis para fixação das bactérias, devendo ser levada em consideração a área total disponível por metro cúbico de mídia e a funcionalidade do material nos manejos. Os mais amplamente utilizados são: materiais sintéticos de plástico, materiais de natureza porosa, brita, cascalho, areia, entre outros (Reynolds; Richards, 1995; Sultana et al., 2017). Na Tabela 3 é apresentado o desempenho de diferentes tipos de materiais suportes e filtros flutuantes já estudados por pesquisadores. Salling et al., (2007) indicam que substratos alternativos como a madeira podem ser utilizados, entretanto, deve-se ficar atento com o tempo de vida útil desses materiais, pois podem gerar problemas secundários e comprometer a qualidade da água do sistema. 22
Tabela 3. Desempenho de diferentes tipos de materiais suportes e filtros flutuantes. De acordo com Lekang (2010) é necessário 1m² de área superficial de material suporte para cada 1g de amônia produzida por dia. Conhecendo a quantidade de amônia produzida diariamente e a área superficial específica do material suporte, pode-se calcular o volume necessário de material no biofiltro. Tabela 4. Comparativo de remoção de amônia em filtros emergentes e filtros que utilizam materiais suporte tipo Bead ou areia (Adaptado de Ebeling, 2006). Figura 2. Elementos plásticos estruturados para biofiltro. Alta área superficial específica (ASE). Figura 3. Classificação dos biofiltros utilizados em aquicultura (Adaptado de Ebeling, 2006). BIO FIL TRA ÇÃO Crescimento em suspensão Bactérias heterotróficas Biofilme fixo Bactérias nitrificantes Emergentes Submersos Biológico rotativo Percolador Fluidizados Filtro de areia fluidizado MBBR Bead descendente SET/OUT 2018 Fluidizáveis Filtro de espuma Bioclarificador Bead Filtro de areia ascendente Ensacados/ fixo Material plástico Britas Conchas 23
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