A aquaponia, como funciona?

A aquaponia faz coabitar uma criação de peixes e uma cultura sem solo num mesmo circuito fechado. Os dejetos dos peixes, transformados por bactérias, tornam-se o fertilizante das plantas, que depuram a água antes de esta regressar aos tanques. O princípio cabe em três linhas. A condução diária, essa, exige verdadeira competência técnica.

Eis como este mecanismo funciona, do ciclo do azoto ao percurso da água, e como se traduz concretamente numa quinta profissional como a que estamos a construir na Moselle, no nordeste de França.

Três culturas num mesmo circuito fechado

Uma quinta aquapónica conduz na verdade três culturas num mesmo circuito fechado: a dos peixes, a das bactérias e a das plantas. Nenhuma delas pode ser retirada sem que o equilíbrio se desmorone.

Os peixes são alimentados e carregam a água de amoníaco, tanto pelos seus dejetos como pela respiração. Bactérias nitrificantes, instaladas nos suportes de um biofiltro, transformam esse amoníaco em nitratos. As plantas absorvem esses nitratos exatamente como absorveriam um fertilizante e devolvem a água de novo limpa. O circuito forma assim um verdadeiro ciclo virtuoso.

Aquilo que a agricultura convencional compra sob a forma de fertilizantes de síntese, nós produzimo-lo nos nossos tanques, a partir da ração dada aos peixes e dos seus dejetos.

O ciclo do azoto, motor do sistema

Um sistema aquapónico assenta no ciclo do azoto. O amoníaco libertado pelos peixes é-lhes tóxico em doses muito baixas. Na sua forma não ionizada, aquela que atravessa a barreira branquial, os limiares de segurança fixados para a truta-arco-íris contam-se em centésimas de miligrama por litro, o que deixa ao produtor uma margem de erro extremamente estreita.

Seguem-se duas etapas bacterianas. A primeira converte esse amoníaco em nitritos, também eles tóxicos. A segunda transforma esses nitritos em nitratos, a forma de azoto que as plantas melhor assimilam e que os peixes toleram em concentrações muito mais elevadas. Ao consumirem esses nitratos, as plantas depuram a água e fecham o ciclo.

Os nitratos, indesejáveis num tanque de criação, são precisamente a forma de azoto que as plantas melhor sabem assimilar. O resíduo de uns torna-se o recurso dos outros.

O que as análises genéticas mudaram

Durante muito tempo, os manuais atribuíram estas duas etapas a dois géneros bacterianos precisos, Nitrosomonas e depois Nitrobacter. As análises moleculares realizadas na última década em biofiltros reais de aquacultura contam uma história mais rica. O género Nitrospira domina na maioria dos casos a oxidação dos nitritos, ao passo que Nitrobacter se revela por vezes totalmente ausente. Um trabalho publicado em 2017 sobre um biofiltro de uma piscicultura de trutas não detetou nele uma única sequência.

As mesmas investigações revelaram arqueias oxidantes do amoníaco, bem como bactérias ditas comammox, capazes de assegurar sozinhas as duas conversões sucessivas. A composição deste consórcio varia de instalação para instalação, consoante a temperatura, o pH, a carga em azoto e a salinidade.

Para quem explora o sistema, a consequência prática mantém-se inalterada. O que conta não é dar nome a estes microrganismos, mas oferecer-lhes um suporte colonizável, água oxigenada e alcalinidade suficiente.

O percurso da água, passo a passo

Numa instalação profissional, a água segue um trajeto preciso e fecha-se sobre si mesma. Sai dos tanques de criação carregada de matérias em suspensão e atravessa depois uma filtração mecânica, na maioria dos casos um filtro de tambor, que retém as partículas sólidas antes de estas se decomporem e consumirem o oxigénio do circuito.

Segue depois para o biofiltro, onde ocorre a conversão do azoto descrita acima. É então distribuída pelas zonas de cultura, jangadas flutuantes para as folhas verdes ou caleiras consoante as variedades. Depurada pelas raízes, regressa por fim aos tanques, depois de controladas a temperatura, o oxigénio dissolvido e o pH.

Apenas as perdas por evaporação e por transpiração das plantas têm de ser compensadas, o que representa cerca de 1 a 3 % do volume total por dia. O circuito fechado recicla assim cerca de 95 % da água, ao passo que uma cultura de campo aberto com rega a perde quase por completo. Esta poupança de água é a primeira vantagem de uma aquaponia profissional num clima onde a rega se torna uma condicionante.

A ciclagem, ou porque é que uma quinta arranca devagar

Estas bactérias não se instalam por encomenda. Consoante as condições, são precisas três a oito semanas para estabelecer uma população estável, etapa a que os profissionais chamam ciclagem. Os organismos que oxidam o amoníaco colonizam o biofiltro cinco a sete dias após o primeiro fornecimento de azoto, os que tratam os nitritos entram em ação uma semana mais tarde, e o sistema só é considerado maduro quando os nitritos regressam a zero e os nitratos progridem de forma regular.

Vários meios encurtam esta fase. Inocular o biofiltro com meio filtrante retirado de uma instalação já em funcionamento continua a ser, de longe, o mais eficaz. Uma temperatura mantida no topo do intervalo bacteriano, uma alcalinidade sustentada e um fornecimento regular de amoníaco também ajudam.

É esta fase de arranque que explica que uma quinta aquapónica produza mais tarde do que uma estufa hidropónica, que dá logo na primeira cultura.

O pH e o ferro, um compromisso permanente

O pH é o parâmetro em que os três compartimentos mais claramente se opõem. As plantas preferem uma água francamente ácida, entre 5,5 e 6,5. As bactérias nitrificantes trabalham melhor acima de 7. Os peixes aceitam um intervalo mais largo. A condução adotada em aquaponia consiste, por isso, em instalar-se num compromisso entre 6 e 7, em que ninguém atinge o seu ótimo mas em que cada um funciona corretamente.

Este pH não se mantém sozinho. A nitrificação é uma reação acidificante e o dióxido de carbono libertado pelos peixes forma um ácido fraco, pelo que o sistema deriva naturalmente para baixo. O produtor tampona alternando carbonatos de cálcio e de potássio, o que corrige a acidez e, no mesmo gesto, colmata as duas carências estruturais da aquaponia, o potássio e o cálcio, que a ração para peixes não fornece.

Resta o ferro. Acima de pH 7, precipita sob uma forma que a raiz já não consegue captar e surge uma clorose nas folhas jovens. São por isso feitas aplicações de ferro quelatado, da ordem de 1 a 2 miligramas por litro, durante os primeiros meses e depois conforme a necessidade. Estes complementos são solúveis e inofensivos para os peixes, e o seu custo é marginal face aos fertilizantes completos que uma condução hidropónica exige.

O que uma quinta produz, e como se dimensiona

Uma quinta aquapónica reúne duas profissões, a piscicultura e a horticultura sem solo. A escolha das espécies obedece antes de mais a uma condicionante térmica, já que os peixes reunidos num mesmo circuito têm de partilhar o mesmo intervalo de temperatura. Em clima temperado, a truta-arco-íris e o salvelino-das-fontes encontram-se entre os 13 e os 16 °C e conduzem-se juntos sem dificuldade. O lúcio-perca, que exige água bastante mais quente, pertence a uma unidade distinta, o que explica que uma quinta concebida para várias espécies separe os seus pavilhões de criação.

Do lado vegetal, as culturas de ciclo curto e com forte procura de azoto são as que melhor valorizam o sistema, como é o caso das alfaces e das ervas aromáticas. Quanto aos frutos de verão, é também possível produzir tomate, pimento, beringela, courgette ou morango, ainda que a aquaponia desacoplada seja muitas vezes mais adequada a estas produções.

O dimensionamento, por fim, não se calcula em quilogramas de peixe, mas em quantidade de ração distribuída por dia. A FAO aponta 40 a 50 gramas de ração por metro quadrado de cultura e por dia para as folhas verdes, e 50 a 80 gramas para os legumes de fruto. A produção piscícola deduz-se depois deste valor e do índice de conversão alimentar, próximo de 1 na truta em criação moderna. Equilibrar um sistema aquapónico é, portanto, raciocinar sobre um fluxo, e não sobre um stock.

O que o sistema consome, e o que torna impossível

A água é a rubrica em que a vantagem é mais nítida, pelas razões acima expostas. A energia é, pelo contrário, o verdadeiro desafio. Uma quinta aquapónica é muito exigente em energia, sobretudo em eletricidade, porque as bombas, o arejamento e a filtração funcionam sem interrupção, a que se juntam os sistemas de aquecimento ou de arrefecimento consoante os casos. Existem soluções para aliviar esta rubrica, do fotovoltaico em autoconsumo às bombas de calor, até à recuperação de calor residual numa unidade vizinha. É a via que seguimos no nosso projeto.

O terreno torna-se, pelo contrário, secundário. Como a cultura dispensa o solo, um baldio, uma terra pobre ou uma parcela na periferia urbana servem perfeitamente, o que permite uma implantação o mais perto possível dos locais de consumo.

Um último ponto distingue radicalmente a aquaponia das outras culturas sem solo. Num circuito em que peixes, bactérias e plantas dependem uns dos outros, nenhum tratamento de síntese é possível. Um antibiótico administrado aos peixes esterilizaria o biofiltro e provocaria de imediato um pico de amoníaco. Um inseticida aplicado nas culturas voltaria a descer para os tanques. A proteção das culturas assenta, por isso, na introdução de auxiliares, na gestão do clima em estufa e numa vigilância diária das populações. Uma produção aquapónica é assim sem pesticidas nem antibióticos por construção, o que a coloca sem discussão do lado da agricultura sustentável.

A nossa abordagem em Vic-sur-Seille

Aplicamos estes princípios no nosso projeto de quinta aquapónica em grande escala, em Vic-sur-Seille, na Moselle, no nordeste de França. Três pavilhões de piscicultura, quatro estufas de produção, uma estufa de investigação e uma unidade de transformação serão organizados em torno de um circuito de água único.

O objetivo de produção situa-se em cerca de sessenta toneladas de peixe e trinta e cinco toneladas de vegetais por ano, ou seja, perto de setenta e cinco toneladas líquidas de alimentos. Esta escala foi escolhida como um justo equilíbrio. O nosso modelo não é o das mega-quintas, mas o de uma exploração à escala humana, suficientemente grande para pesar no abastecimento de uma bacia populacional, suficientemente comedida para que cada um conheça as suas plantas e os seus peixes e cuide deles todos os dias. A nossa produção será vendida num raio de cem quilómetros em redor da quinta, e os profissionais da região que fomos encontrando aguardam esta oferta local com impaciência.

O projeto encontra-se hoje em fase de ronda de financiamento, com apoios já obtidos ao abrigo do plano France 2030, o programa nacional francês de investimento, e também pode participar para permitir o arranque da obra em 2027. Concebida para ser reproduzida, esta primeira quinta servirá de modelo às seguintes, noutras bacias populacionais.

Afinal, como funciona realmente?

O princípio resume-se numa frase. Uma ração entra no circuito, alimenta peixes cujos resíduos são convertidos por bactérias num fertilizante que as plantas consomem, e a água assim depurada regressa aos tanques.

Tudo se joga depois na condução diária deste equilíbrio: a boa alimentação dos peixes, o acompanhamento dos parâmetros da água, a observação da saúde do efetivo e das plantas cultivadas. Este trabalho será assegurado por uma equipa de cerca de dez pessoas, apoiada por um conjunto de sistemas automatizados comprovados que a assistem no dia a dia.

Assim, a nossa exploração terá duas produções complementares numa única infraestrutura, sem depender de qualquer fertilizante de síntese e consumindo cinco vezes menos água do que uma agricultura de campo aberto. É isto que faz da aquaponia uma das alavancas mais concretas da transição agrícola e da soberania alimentar, ao aproximar uma produção local e sustentável dos locais de consumo, numa lógica de circuitos curtos. Detalhámos esta questão no nosso artigo Aquaponia, hidroponia, aeroponia: quais são as diferenças?.

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Perguntas frequentes