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Sistemas de recirculação de aquicultura: Melhorando o desempenho do salmão do Atlântico
Planeta Sustentável
18 de maio de 2022
O projeto RAS 4.0, liderado pelo instituto norueguês de pesquisa de alimentos Nofima, foi desenvolvido para otimizar os sistemas de recirculação de aquicultura para melhorar o bem-estar e o desempenho do salmão do Atlântico. Aqui, Jelena Kolarevic, Líder de Projeto e Pesquisadora Sênior da Nofima, explica mais.
Jelena Kolarevic, Pesquisadora Sênior da Nofima
A aquicultura tem um potencial indiscutível de contribuir para o aumento da oferta de proteína para a crescente população global. Recentemente, tem sido a forma de produção de proteína para consumo humano que mais cresce e mais eficiente. Nos últimos 20 anos, a produção global de aquicultura triplicou de 34 para 112 milhões de toneladas métricas em peso vivo, e a demanda por produtos de aquicultura está aumentando. A produção e exportação de frutos do mar na Noruega também vem aumentando nos últimos anos. Hoje, a Noruega é o segundo maior país exportador de frutos do mar, com 3,1 milhões de toneladas métricas de frutos do mar no valor de € 12,1 bilhões exportados em 2021. O salmão do Atlântico é o item de exportação de frutos do mar mais valioso e líder, respondendo por quase 68% do valor total de exportação no ano passado.
No entanto, a sustentabilidade da produção de salmão do Atlântico e seu desempenho na aquicultura tem estado sob escrutínio nas últimas décadas devido à sua potencial contribuição para o declínio dos estoques de peixes selvagens em todo o mundo. Nomeadamente, o salmão do Atlântico é uma espécie carnívora que requer o uso de óleo de peixe e farinha de peixe na sua dieta, para gerir o seu desempenho e bem-estar, que se origina principalmente de anchovas, arenques e krill. Essas espécies têm sido fortemente visadas pela pesca devido à alta demanda em farinha e óleo de peixe.
Para atender à crescente demanda por alimentos produzidos de forma sustentável, esforços foram feitos para substituir os produtos à base de peixe na alimentação do salmão por fontes alternativas de proteína, incluindo proteínas à base de plantas, ingredientes microbianos, algas e insetos. Isso foi feito em paralelo com uma extensa pesquisa sobre eficiência alimentar e nutrição de peixes. Como resultado, a quantidade de óleo de peixe e farinha de peixe na alimentação do salmão foi reduzida de 90% na década de 1990 para 25% agora.
Inovação na aquicultura norueguesa
Outro desafio de sustentabilidade para a indústria de salmão norueguesa nos últimos anos tem sido o manejo de patógenos e parasitas durante a produção. Desde 2017, a mortalidade relatada de salmão do Atlântico estava entre 14,7-16,1% da produção total, representando 54 milhões de indivíduos em 2021. O combate aos piolhos do salmão tem sido o calcanhar de Aquiles, dificultando os objetivos de produção desejados, aumentando os custos operacionais, impactando no bem-estar dos peixes e reduzindo os lucros da indústria da aquicultura de salmão.
Tentativas têm sido feitas para limitar o uso de produtos químicos no tratamento deste parasita para prevenir sua resistência adquirida e limitar a poluição ambiental. Em vez disso, investimentos pesados foram feitos no desenvolvimento de novas tecnologias para despiolhamento de peixes ou prevenção do contato entre o salmão e o piolho do mar. Novas tecnologias de produção inovadoras, como saias de piolhos do mar para gaiolas marítimas ou sistemas de contenção semifechados flutuantes no mar, foram desenvolvidas e testadas como métodos para evitar a infestação de piolhos. Sistemas de aquicultura de recirculação (RAS) têm sido utilizados na última década como uma solução eficaz para o aumento da biossegurança e controle de parasitas e patógenos. Ao mesmo tempo, o RAS fornece, sem dúvida, uma maneira mais ecológica de produzir salmão.
Na Noruega, o uso de RAS foi impulsionado pela falta de água doce que permitiria o aumento da produção em incubadoras de salmão, antes da fase de crescimento em gaiolas de mar. No entanto, problemas com piolhos de salmão, fugitivos e aumento da mortalidade levaram a mudanças nos regulamentos que permitiam a produção prolongada de salmão em terra em água doce, salobra e água do mar. Atualmente, vários produtores de salmão na Noruega estão produzindo peixes maiores em terra no RAS, seguidos por uma fase de produção de água do mar mais curta. Dessa forma, a produção no mar pode ser reduzida para apenas sete meses e, com isso, a necessidade de uso de produtos químicos e outros métodos de combate ao piolho. No entanto, RAS é a forma mais cara de produção de salmão na Noruega que é viável, devido ao aumento contínuo dos custos de operação de produção em gaiolas de mar © 1 iStock/slowmotiongli-122
O que são sistemas de aquicultura de recirculação (RAS)?
RAS são sistemas de produção baseados em terra que permitem um uso reduzido de nova água doce, tratando e reutilizando a água de processo dos tanques de peixes. É comum que mais de 90% da água do RAS seja reutilizada, enquanto as pequenas quantidades de água nova adicionadas diariamente são tratadas em diferentes graus para evitar a entrada de parasitas como piolhos e patógenos potenciais. O tratamento extensivo da água efluente das instalações do RAS permite a recolha de nutrientes não utilizados e a sua revalorização, criando valor e reduzindo a potencial poluição ambiental. A produção de RAS pode ser colocada perto do mercado, reduzindo a pegada ambiental associada ao transporte e à logística, outra razão pela qual esta tecnologia é percebida como mais sustentável do ponto de vista ambiental. No entanto, é importante afirmar que a alta demanda energética para operação do RAS está minando seu potencial de sustentabilidade.
Dentro do tratamento RAS, a ração não consumida e os excrementos dos peixes são removidos mecanicamente, enquanto a filtração biológica é empregada para remover metabólitos potencialmente tóxicos produzidos pelos peixes, como amônia e nitrito. Os processos de troca gasosa são necessários para enriquecer a água com oxigênio e remover o dióxido de carbono, proporcionando aos peixes as condições necessárias para um ótimo crescimento.
Afirma-se frequentemente que o RAS fornece condições de produção totalmente controladas que podem ser adaptadas às necessidades dos animais de criação. Isso pode ser declarado para controle de temperatura, oxigênio e pH dentro dos sistemas, juntamente com fluxos de água, velocidade da água e adição de água nova. No entanto, o controle totalmente automatizado dos principais parâmetros de qualidade da água, como amônia, dióxido de carbono, turbidez, gerenciamento de alimentação e uso de energia, ainda estão ausentes.
Atualmente, esses principais parâmetros de qualidade da água são medidos manualmente como medições pontuais que servem de base para a tomada de decisões durante as operações diárias. Os peixes são alimentados com base na biomassa estimada nos sistemas, o que muitas vezes pode levar à superalimentação e detonação da qualidade da água ou subalimentação, resultando na redução do bem-estar dos peixes produzidos. Vários processos de tratamento de água são projetados para a capacidade máxima de produção e não podem ser otimizados para reduzir o uso de energia quando a biomassa é menor.
As principais barreiras para alcançar o nível desejado de automação são a falta de sensores confiáveis para medir esses parâmetros-chave e a falta de modelos que descrevam as relações dinâmicas entre eles. Todos esses elementos interagem através de mecanismos biológicos/químicos/físicos complexos que não são totalmente compreendidos. Portanto, não é suficiente controlar ou otimizar um parâmetro por vez – é necessário um modelo holístico de todo o sistema para atingir esse nível de controle no RAS.
RAS 4.0
Em 2021, o conselho de pesquisa da Noruega financiou um projeto de pesquisa de quatro anos, conhecido como RAS 4.0, com o objetivo de fornecer automação de resposta rápida biologicamente orientada das condições de produção no RAS. Isso será alcançado por meio da integração de novas tecnologias de sensores, integração de dados e algoritmos inteligentes para controle ideal dos principais parâmetros de qualidade da água, gerenciamento de alimentação e uso de energia. A principal inovação levará ao estabelecimento de novas malhas de controle dentro do RAS, abordando todos os três aspectos em foco: controle de ozonização, controle de amônia, controle de alimentação e controle de uso de energia na operação diária. Até o final do projeto, esperamos integrar novos ciclos de feedback na operação do RAS e validar sua operação usando o RAS gêmeo digital e testes empíricos.
O RAS 4.0 é uma colaboração entre a Nofima, o proprietário do projeto, os parceiros de pesquisa NORCE, UiT-the Arctic University of Norway e parceiros da indústria, fornecedores de tecnologia Searis, CreateView, Pure Salmon Kaldnes, OxyGuard e o produtor norueguês de salmão Lerøy Seafood group.
O projeto utiliza a experiência das tecnologias estabelecidas dos parceiros da indústria e know-how de sensores, padrões de dados e integração. Juntamente com os principais parceiros de pesquisa em tecnologia RAS, fisiologia de peixes, comportamento, bem-estar, aprendizado de máquina, análise de dados, câmeras inteligentes e visão computacional, estamos trabalhando para desenvolver abordagens digitais inteligentes para conectar e otimizar alguns dos recursos físicos, digitais e biológicos aspectos do sistema.
O objetivo do RAS 4.0 é impulsionado pela hipótese de que a otimização e o controle das condições de produção com base em drivers biológicos no RAS levarão à melhoria do bem-estar e desempenho do salmão do Atlântico. A alimentação inteligente de peixes de acordo com a biomassa e o apetite reais garantirá o crescimento ideal dos peixes e minimizará o desperdício de ração. O controle inteligente da qualidade da água garantirá condições ambientais estáveis durante a produção, minimizando o potencial de episódios imprevistos que podem levar à redução do bem-estar e da mortalidade dos peixes. Permitirá que os produtores utilizem eficientemente as fontes de energia de acordo com as necessidades de produção. Essas melhorias aumentarão a sustentabilidade ambiental e econômica da produção de RAS e reduzirão os riscos operacionais e de investimento.
Resultados informativos
O projeto RAS 4.0 criará conhecimento altamente valioso que pode ser usado por fornecedores da aquicultura e da indústria que trabalham para maximizar a sustentabilidade dessas operações. Os fornecedores de tecnologia deste projeto oferecem produtos comercialmente disponíveis para o monitoramento de peixes ou operações em aquicultura e RAS ou são fornecedores de RAS. Este projeto catalisará seus esforços existentes voltados à digitalização e automação do RAS e à integração de seus produtos da melhor maneira possível nas operações de RAS existentes.
Para os produtores de salmão do Atlântico, um ótimo desempenho de crescimento e bem-estar dos peixes e uma produção eficiente são pré-requisitos para uma produção sustentável. A automação é o próximo passo lógico no desenvolvimento do RAS que permitirá maximizar a experiência existente e aprender com ela. A capacidade de prever eventos durante a produção com base na análise de dados é outro aspecto que está no topo da lista de desejos dos produtores. A realização do potencial RAS reduzirá a pressão para aumentar a produção no mar e garantirá o aumento do investimento nesta importante solução ambientalmente sustentável para a produção de peixes.
Jelena Kolarevic
Pesquisador Sênior
Nofima
DESDE 2014, fabricante de EWATER especializado na produção de sistemas circulares de aquicultura.