Valorização de águas residuais e lamas de sistemas de aquicultura de recirculação

A criação de peixes em terra é promovida como um futuro sustentável para sistemas intensivos de aquicultura com base principalmente em sua pegada reduzida, baixo uso de água, condições ambientais controladas e baixo impacto de parasitas e doenças. Isso, no entanto, tem um custo, que é principalmente o uso de energia que impulsiona o custo de produção.

As estimativas para a produção terrestre de salmão do Atlântico em sistemas de aquicultura de recirculação (RAS) foram sugeridas em aproximadamente 7 kWh/kg de peixe produzido com uma pegada de carbono estimada de 0,114 kg equivalentes de CO2/kWh. Este valor pode variar significativamente com diferentes espécies e dependendo da intensidade da produção. No entanto, o cultivo de RAS não é barato, mas os benefícios são altos ao produzir espécies com alto valor de mercado.

As principais saídas da aquicultura RAS, além do CO2 (que normalmente é desgaseificado do sistema RAS) e da biomassa de peixes, são águas residuais e lodo altamente ricas em nutrientes. O primeiro é enriquecido com altos níveis de nitrato – o ponto final da nitrificação. Normalmente, é a concentração de nitrato que dita a taxa de troca de água em um sistema intensivo de aquicultura RAS, assumindo que nenhum processo de desnitrificação ativa está sendo empregado.

Em sistemas que empregam essa 'troca zero de água', o nitrato é convertido anaerobicamente em gás N2, o que reduz a necessidade de troca de água no sistema RAS. Embora um desenvolvimento comercial relativamente recente, esses sistemas estão se tornando mais comuns. Em um sistema RAS convencional, os níveis de nitrato podem variar, embora níveis de 150 mg/L ou mais não sejam incomuns. Isso representa uma água residual altamente enriquecida em nutrientes que pode ser utilizada posteriormente.

Abordagens mais convencionais têm visto águas residuais RAS de água doce sendo usadas em aquaponia de circuito aberto (onde a água é usada para horticultura e depois descarregada) ou de circuito fechado (onde a água é recirculada para o processo de produção de peixes). Por meio do qual as plantas (normalmente sob condições de horticultura, como vegetais folhosos ou ervas) são cultivadas usando água enriquecida com nitrato. A água salobra representa um desafio com o aumento dos níveis de sal nas águas residuais. A cultura de plantas ou macroalgas tolerantes ao sal oferece uma solução que está atualmente em desenvolvimento.

Outra alternativa é o cultivo de microalgas em fotobiorreatores associados a sistemas de aquicultura RAS. No Marineholmen RASLab, o teste e a prototipagem da produção combinada de salmão do Atlântico baseado em RAS, em combinação com a produção de microalgas, estão sendo investigados com seu parceiro de pesquisa, NORCE.

O componente de resíduos sólidos (composto em grande parte por matéria fecal de peixe e alimentos não consumidos) é referido como 'lodo'. Convencionalmente, esses resíduos são coletados da sedimentação e/ou de um filtro de tambor ou dispositivo de filtragem semelhante e são descarregados do sistema de aquicultura RAS para serem coletados em um tanque de armazenamento de onde são descartados. Este material, que tem alto teor de energia e contém grandes quantidades de fósforo não digerido e não absorvido, é um recurso valioso para processamento posterior.

Tradicionalmente, o lodo pode ter sido usado para enriquecimento do solo ou fertilizante para fins agrícolas. No entanto, mais recentemente, é visto como tendo potencial para produzir biogás. Em colaboração com NORCE, Clara Venture Labs e a Universidade de Bergen, RASLab, em um projeto conhecido como 'Sludge Appraisal team – Developing a sustainable value chain from tank to product' (Slam-Dunk), tem explorado a produção de biogás através da fermentação de lodo e cultivo bacteriano, bem como a pirólise do material sólido usando microondas para produzir um gás (syngas).

O gás resultante desses processos pode então ser usado para energia ou refinado para uso em células de combustível. Os resultados sugerem que diferentes composições de lodo de diferentes estágios de produção de salmão do Atlântico geram diferentes produtos potenciais para o desenvolvimento posterior de gás biossintético e produtos potenciais. Prevê-se, no entanto, que um maior desenvolvimento destes processos conduza à valorização dos produtos residuais e, assim, aumente a sustentabilidade líquida de toda a cadeia de valor da produção de salmão do Atlântico.