acvacultură sustenabilă

Sixth Framework Programme Abordare integrată pentru o acvacultură de apă dulce sustenabilă şi sănătoasă

Project N°: COLL-CT-2006-030384

Ghid pentru o

acvaculturăsustenabilă

MANUAL SUSTAINAQUA

2/118

Lista abrevierilor folosite în manual 4

Prefaţă 5

1. SustainAqua – Introducere 7

2. Sustenabilitatea în acvacultură 9

3. Tehnologia şi producţia principalelor tipuri de acvacultură de apă dulce din Europa 15

3.1. Fermele cu bazine piscicole 15 3.2. Sisteme de acvacultură tip flow-through 16 3.3. Sisteme de acvacultură cu recirculare 16 3.4. Culturi cu viviere flotabile în lacuri şi râuri 17

4. Cadrul legislativ şi administraţia în acvacultura de apă dulce europeană 18

4.1. Politicile comune de pescuit (CFP) şi documente asociate 19 4.2. Politicile de mediu ce au un impact major asupra dezvoltării acvaculturii 22

5. Calitatea produsului şi diversificarea – oportunităţi de piaţă ale acvacultorilor pentru peştele şi produsele lor secundare 26

5.1. Calitatea produsului – cazul polonez 26 5.2. Recoltele din terenurile umede pentru industria energiei bio (energiei regenerabile) – cazul maghiar 27 5.3. Plantele de hidrocultură şi fructele tropicale pentru industria cosmetică 28

6. Tratarea apei în sistemele de acvacultură intensive prin terenuri umede şi bazine piscicole extensive- Studiul de caz din Ungaria 30

6.1. Terenurile umede artificiale ca metodă sustenabilă pentru tratarea deversărilor din acvacultură şi producţia de recolte valoroase (locaţie – fermă de somn african) 30

6.2. Dintr- un studiu de caz de la o ferma piscicolă: Cum să tratezi deversările unei ferme de somni? 35 6.3. Combinarea sistemelor intensiv şi extensiv în acvacultura pentru folosirea apei şi nutrienţilor (Locaţii

intensiv- extensive) 40 6.4. De la un studiu de caz la o fermă piscicolă: Schiţarea unui sistem combinat teoretic 45

7. Producţie naturală îmbunătăţită în heleşteele extensive– Studiu de caz din Polonia 48

7.1. Noi specii şi metode în cultura de peşte în heleşteu: Modulul POLICULTURA 48 7.2. Recomandări practice şi concluzii pentru popularea cu polyodon în policultura de heleşteu 54 7.3. Folosirea de nutrienţi din deşeurile agricole cultura piscicolă de heleşteu: Modulul CASCADE în

Polonia 57 7.4. De la un studiu de caz la o ferma piscicolă: Proiectarea unui modul în cascadă 62

8. Noi metode în fermele de păstrăv pentru a reduce efluenţii din fermă- Studiul de caz din Danemarca 65

8.1. Introducere – Descrierea generală a studiului de caz 65 8.2. Hrana şi hrănirea- Impactul de mediu din fermele model de păstrăv 67 8.3. Consumul de energie în fermele de păstrăv model 69 8.4. Cultivarea platelor de heleşteu în lagunele din fermele model 72 8.5. Cultivarea de specii de peşte alternative în lagunele din fermele model 73 8.6. Sumar – Factori de succes şi constrângeri 74 8.7. De la un studiu de caz la o fermă piscicolă: cum să administrezi o fermă de păstrăv model care

produce 500 t peşte pe an (Ferma de păstrăv model Ejstrupholm) 75

9. Creşterea de Tilapia în sistemele de acvacultură cu recirculare (RAS) – Studiul de caz din Olanda77

9.1. Modul – Reactorul de denitrificare a îngrăşământului natural- Manure Denitrifying Reactor (MDR) 77 9.2. De la un studiu de caz la o fermă piscicolă: Integrarea unui USB-MDR de denitrificare într- un sistem

RAS de tilapia de 100 MT 81 9.3. Modul –Sistem de filtrare pe bază de alge- Periphyton Turf Scrubber (PTS) 100 9.4. De la un studiu de caz la o fermă piscicolă: Cum se administrează un heleşteu model ce produce 5

tone metrice de peşte pe an cu modulul PTS 101

10. Producţia în policultură tropicală cu conceptul integrat ,,Tropenhaus” – Studiul de caz din Elveţia 103

MANUAL SUSTAINAQUA

3/118

10.1. Introducere – Conceptul general al Tropenhaus în Elveţia 103 10.2. Integrarea crustaceelor în producţia de tilapia şi hrănirea peştilor din plante tropicale 104 10.3. Filtrul acvaponic pentru apă caldă într- un sistem de policultură ,, tropical" 106 10.4. De la un studiu de caz la o fermă piscicolă: Designul sistemului de filtrare acvaponic cu apă caldă în

Tropenhaus Wolhusen 109

Referinţe şi recomandări pentru lecturi suplimentare 113

Informaţii despre proiectul SustainAqua 113 Sustenabilitatea în acvacultură 113 Lecturi recomandate depre terenurile umede artificiale şi sistemele integrate intensiv- extensive 114 Lecturi recomandate despre policultura de heleşteu şi sistemul în cascadă 114 Lecturi recomandate despre fermele de păstrăv model 114 Lecturi recomandate despre metode noi în RAS 115 Lecturi recomandate legate de proiectul Tropenhaus 115

Autorii manualului 117

Mulţumiri 118

MANUAL SUSTAINAQUA

4/118

Lista abrevierilor folosite în manual

ADC: Apparent Digestibilty Coefficient (Proportion of the nutrient digested in relation to the amount consumed)- Coeficient de digestibilitate aparentă

BOD: Biological Oxygen Demand during 5 days (Easy Degradable Organic Matter) – Consumul Biologic de Oxigen în 5 zile (substanţă organică uşor degradabilă)

COD: Chemical Oxygen Demand (Total Organic Matter) incl. BOD – Consumul Chimic de Oxigen (substanţă organică totală, inclusiv BOD)

CO2 : Carbondioxide – Bioxid de carbon

FCR: Feed Conversion Ratio (kg feed/kg body mass gain) – Rata de conversie a hranei (kg hrană/kg spor)

N: Nitrogen - Azot

NFE: Azot Free Extracts (Carbohydrates) – Compuşi fără azot (Carbohidraţi)

NO3- : Nitrate – Nitraţi

NO2-: Nitrite – Nitriţi

O2: Oxygen – Oxigen

P: Phosphorus – Fosfor

SGR: Specific Growth Rate (% body mass gain/day) – Creştere specifică (% spor corporal / zi)

CBA: Cost Benefit Analysis used for economic investigation of the investments – analiza cost-beneficiu folosită pentru analize economice ale investiţiei

RT: hydraulic retention time [h] – Timp de reţinere hidraulică

q: water flow, measured in [m3/h, m3/d, l/s] – debit, măsurat în [m³/h, m³/zi, l/s]

DM: dry matter – substanţă uscată

MANUAL SUSTAINAQUA

5/118

Prefaţă

În întreaga lume, acvacultura se dezvoltă rapid datorită acţiunii a doi factori importanţi: cererea în continuă creştere de fructe de mare si rezervelor scăzute de peşte din oceanele lumii. Pentru a evita greşelile făcute în sectorul de agricultură şi pescuit european, fermierii preocupaţi de acvacultură trebuie sa fie preocupaţi în mod egal de siguranţa mediului, viabilitatea economică şi dezvoltarea acceptatabilă din punct de vedere social, acestea fiind principiile sustenabilităţii, în dezvoltarea lor prezentă şi viitoare.

De fapt, fiecare fermier din acvacultură, chiar dacă produce peşte în RAS (sisteme de acvacultură cu recirculare) sau în bazine piscicole, îşi pune aceleaşi întrebări. Cum să utilizeze nutrienţii din hrană mai eficient pentru a diminua costurile, pentru a atinge o productivitate ridicată şi cum să aibă mai puţini nutrienţi în apa uzată? Cum să îmbunătăţească tratamentul apei reziduale şi să reducă deversarea pentru a diminua taxele pe poluare impuse de autorităţi? Cum să îndeplinească toate cerinţele şi limitările legale, cum să dovedească consumatorilor că produsele de cultură sunt de cea mai înaltă calitate şi produse într-un mod armonios cu mediul înconjurător? Cum să rezulte totuşi suficiente venituri pentru a asigura traiul fermierului şi slujbele angajaţilor?

Proiectul UE numit SustainAqua îşi doreste să răspundă la câteva dintre aceste întrebări. Prin acest proiect se doreşte ca industria europeană de acvacultura de apa dulce să devină cu adevarat sustenabilă prin îmbunătăţirea metodelor de producţie, cercetarea unor potenţiale aplicaţii pe piaţă şi creşterea calităţii produsului. SustainAqua a realizat cinci studii de caz diferite în Europa, reprezentând cele mai relevante tipuri de acvacultură de apă dulce şi specii de peşte. Au fost testate variate tehnici pentru întărirea diferitelor ferme de acvacultură din Europa, intr-un mod sustenabil, de la sistemele de bazine piscicole intensive şi semi-intensive care predomină în Europa Centrala şi de Est, până la sistemele de acvacultura cu recirculare intensive, aşa cum sunt utilizate ele în Europa de Nord şi de Vest. Cele mai importante rezultate sunt descrise în manualul SustainAqua.

Ca un prim pas, vom discuta despre conceptul de „sustenabilitate” şi ce ar putea însemna acesta pentru acvacultură. Vom prezenta indicatorii pentru sustenabilitate care au fost dezvoltaţi pentru evaluarea studiilor de caz SustainAqua. Tehnologiile diferite din acest sector – fermele în bazine piscicole, cele curgătoare sau fermele de tip RAS – sunt prezentate pe scurt pentru o mai bună clasificare a modulelor următoare. După cum se ştie, munca fermierilor din acvacultură şi dezvoltarea viitoare a fermelor lor sunt influenţate în mare măsura de reglementări naţionale şi europene diverse ce se aplică în acest sector. De aceea, se oferă şi o introducere în sistemul de reglementări europene. Un criteriu important in rezistenţa pe o piaţa cu o competivitate în creştere este excelenţa, calitatea dovedită a peştelui şi utilizarea inovatoare a produselor secundare rezultate din acvacultură. Un capitol din manual prezintă impactul unor sisteme diferite de cultură asupra calităţii produsului şi potenţialele aplicaţii pe piaţă ale produselor secundare din acvacultură.

Partea centrală a manualului constă în descrierea unor module diferite cercetate în cele cinci studii de caz SustainAqua. Zonele de bazine piscicole utilizate în mod tradiţional din Europa Centrală sunt reprezentate de studiile de caz din Ungaria şi Polonia. În Ungaria, tratarea apei pentru producţia de peşte în sistem intensiv flow-through, este îmbunătăţită prin constituirea de zone umede care acţionează ca filtre biologice. În plus, sunt prezentate avantajele combinării acvaculturii intensive şi extensive pentru folosirea eficientă a apei şi a nutrienţilor. Studiul de caz din Polonia include acvacultura şi cerinţele unei ferme agricole moderne cu un sistem de bazine piscicole în stil „cascadă” prin utilizarea de îngrăşământ animal în producerea de plancton, ca şi hrană pentru policulturile de crap. Cererea de crap în scădere din Europa de Est este combătută prin introducerea polyodonului (Polydon spathula) ca o nouă specie în policultura tradiţională pentru a diversifica producţia de specii, pentru utilizarea eficientă a nutrienţilor şi pentru creşterea profitabilităţii fermei.

În Danemarca şi Olanda, au fost testate tehnicile pentru aplicarea sistemelor de recirculare exterioare şi de interior. În Danemarca, păstravul curcubeu este studiat la aşa-numitele ferme model, în scopul de a optimiza managementul hranei şi pentru a reduce impactul asupra mediului şi costurile cu energia. Studiul de caz din Olanda cuprinde producţia intensivă de tilapia în sistem RAS, folosind două module diferite cu un reactor de denitrificare al îngrăşământului, sistem de filtrare pe bază de alge pentru a reduce risipa de apă, consumul de energie şi emisia de nutrienţi. Un caz unic în Europa, studiul de caz din Elveţia completează acest proiect prin creşterea de tilapia şi de fructe tropicale într- un sistem de sere policulturale, folosind în mod gratuit surplusul de căldura pentru a demonstra că „deşeurile” pot fi folosite ca şi resurse multifuncţionale pentru a produce peşte şi produse derivate într-un mod cât mai economic şi ecologic.

Pentru a face rezultatele noastre stiinţifice uşor de pus în practică de către fermieri, capitolul „De la un studiu de caz la o fermă piscicolă” prezintă informaţii la îndemână pentru implementarea modulelor, precedate de o descriere generală, principiile sale, evaluarea indicatorilor SustainAqua, factorii săi de succes cât şi dificultăţile şi beneficiile.

MANUAL SUSTAINAQUA

6/118

Acvacultura de apă dulce din Europa se află în aşteptarea unor vremuri pline de provocări şi priveşte către un viitor strălucit, daca vom continua să ne unim forţele, cercetătorii pentru dezvoltarea continuă şi industria ce implementează metode şi tehnologii pentru o agricultură sustenabilă, pentru o Comunitate Europeană sustenabilă.

Dipl. Ing. Alexandra Oberdieck Prof. Dr. Johan Verreth Bremerhaven, Germany, June 2009 Wageningen, Netherlands, June 2009 Coordonator SustainAqua Manager ştiinţific SustainAqua

MANUAL SUSTAINAQUA

1. SustainAqua – troducere

7/118

1. SustainAqua – Introducere

Fermierii europeni din piscicultura de apă dulce poartă o bătalie pe două fronturi: pe de o parte, datorită extinderii procesului de globalizare, ei fiind forţati să intre în competiţie cu producători din ţări cu costuri de producţie mult mai reduse. Pe de cealaltă parte, trebuie să se conformeze cerinţelor stricte ale legislaţiei naţionale şi europene cu privire la calitatea produsului, mediul înconjurător şi sănatate. În plus, există restricţii legale cu privire la deversarea apelor reziduale, extragerea apei, folosirea de substanţe chimice şi modificări genetice. Succesul acvaculturii europene de apă dulce depinde în mare măsura de abilităţile fermierului de a face faţă acestor provocări.

Conceptul SustainAqua

SustainAqua este un proiect colectiv de cercetare, co-finanţat de Uniunea Europeană prin Sixth Framework Programme cu scopul general de a face industria acvaculturii europeane mai sustenabilă şi deci de a ajuta fermierii să devină mai competitivi la nivel global. Obiectivul proiectului este de a extinde baza de cunoştinţe a fermierilor, învăţându-i să:

• Să îmbunătăţească metodele de producţie, eficienţa proceselor şi profitabilitatea:

• Să cerceteze potenţialele aplicaţii pe piaţă a produselor secundare pentru industrii alternative, cum ar fi industria energetică şi cea a cosmeticelor:

• Să crească calitatea produsului (gust, valoare nutritivă) ca şi instrumente de marketing pentru a dezvolta gradul de acceptare al consumatorului pentru peştele provenit din fermele piscicole şi să îmbunătăţească imaginea industriei de profil;

Prin concentrarea asupra producţiei sustenabile din acvacultură, proiectul îşi propune să îmbunătăţească imaginea industriei şi a produselor sale pentru consumatorii finali şi potenţialii clienţi. Proiectul va prezenta o varietate de posibilităţi tehnologice şi informaţii despre cum se pot moderniza sisteme de acvacultură convenţionale. Noile tehnologii se presupune că au costuri semnificativ mai mici în ceea ce priveşte construcţia, întreţinerea şi cheltuielile de exploatare, decât sistemele convenţionale, mai ales în tratarea apei reziduale.

Studii de caz – cercetare aplicată

Pentru a atinge obiectivele generale, echipa a derulat cinci studii diferite de caz în Ungaria, Polonia, Olanda, Danemarca şi Elveţia. Fiecare reprezintă unul dintre cele mai relevante tipuri de acvacultură de apă dulce din Europa şi specii de peşte, păstrav, crap, tilapia şi somn. Fiecare studiu de caz dezvoltă şi cercetează diferite soluţii pentru optimizarea proceselor de producţie, îmbunătăţirea calităţii şi diversificarea produselor. În detaliu, echipa de proiect va cerceta:

• Diferite tehnici pentru optimizarea managementului hranei, apei şi energiei prin (i) Reducerea costurilor cu energia prin creşterea eficienţei utilizării acesteia; (ii) Reducerea costurilor cu apele reziduale prin scăderea volumului apei reziduale deversate; (iii) Reducerea costurilor cu hrana peştilor prin eficientizarea utilizării nutrienţilor; (iv) Reducerea costurilor cu forţa de muncă per produs;

• Diversificarea celor mai relevante sisteme de acvacultură de apă dulce din Europa,

• Gustul şi valoarea nutritivă a peştilor produşi în diferite sisteme de producţie,

• Compuşii şi valoarea economică a produselor secundare potenţiale, Echipa intenţionează să transfere principiile eficiente ale managementului nutrienţilor în sistemele naturale, în sistemele de acvacultură eficiente. Un exemplu este managementul eficient al nutrienţilor. Pe lângă producţia de peşte, materialul organic va fi exploatat pe cât posibil pentru producerea de produse ce pot fi poziţionate pe piaţă ca macronevertebrate, alge sau plante pentru diferite aplicaţii industriale. Acest lanţ de de nutrienţi optimizat reduce risipa, evită implementarea tratamentului costisitor al apelor reziduale şi a tehnologiilor de filtrare şi reduce costurile. Aceste principii sunt testate în diferite sisteme, semi- intensive şi intensive.

În plus, având în vedere că „sănătatea” şi „gustul” sunt cerinţe importante ale consumatorilor, echipa dovedeşte prin teste profesionale dacă optimizarea prevăzută va avea o influenţă asupra calităţii produselor din peşte.

Scurta introducere a celor cinci studii de caz

Studiul de caz din Ungaria se preocupă de somnul african şi european, specii produse în bazine şi în viviere flotabile situate în bazine piscicole. S-a studiat de asemenea tratamentul apei rezultate în bazine piscicole legate în serie, producând diferite specii de crap şi culturi din soluri umede, cum ar fi salcia şi trestia. Acestea sunt cultivate ca şi produse secundare care acţioneaza ca şi sisteme de tratare a apelor reziduale eficiente din punct de vedere al costurilor şi bio. În plus, potenţialul lor ca resursă regenerabilă pentru

MANUAL SUSTAINAQUA

1. SustainAqua – troducere

8/118

industria bioenergetică este studiat în prezent.

În Elvetia, tilapia este crescut într-un sistem de hidro-cultură cu plante tropicale cum ar fi bananul, mango şi guava ca şi produse secundare. Sistemul de creştere “Tropenhaus Ruswil” este o policultură de 1500m² o seră ce foloseşte căldura excedentară de la o uzină de densificare a gazului natural ca şi sursă de energie. Studiul de caz vrea să dovedească că „reziduurile” pot fi folosite ca şi resursă multifunctională într-un sistem de policultură pentru a produce peşte şi produse secundare viabile din punct de vedere economic şi ecologic.

În studiul de caz din Polonia, crapul este produs în două module. Un scop este de a produce hrana din apa reziduală folosind un sistem de bazine piscicole în „cascadă”, unde îngrăşământul organic agricol este folosit pentru a creşte peşte şi biomasa. Aceasta permite ca peştele să fie produs fără folosirea unor surse externe de hrană. În plus, noi specii au fost introduse în policultura tradiţională pentru a creşte diversitatea produselor şi nivelul de profitabilitate al fermelor de crap.

Studiul de caz din Olanda se ocupă de producţia intensivă de tilapia în sisteme de acvacultură cu recirculare (RAS) folosind două experimente diferite, cu un reactor de denitrificare pentru îngrăşământ, sistem de filtrare pe bază de alge – alge de cultură şi biomasă capabile să recupereze poluanţii din apă. Scopul este să se reducă consumul de apă la mai puţin de 25 litri/ kg de hrană, de a reduce consumul de energie şi emisia de azot dizolvat şi separat, fosfor, dioxid de carbon şi materie organică.

În Danemarca păstravul curcubeu este studiat la opt ferme model în scopul de a optimiza hrănirea şi managementul fermei şi de a reduce impactul asupra mediului şi costurile cu energia. Fermele model combină tehnologiile din fermele piscicole intensive cu recirculare cu tratamentul deversărilor în terenuri umede pentru a obţine creşterea substanţială a producţiei de peşte, în timp ce se reduce sau chiar se elimină impactul asupra mediului.

Importanţa sustenabilităţii

Sustenabilitatea acvaculturii este crucială dacă industria nu va merge în direcţia sectorului pisciculturii. În jur de 75 de procente din cele mai valoroase resurse marine sunt ori exploatate până la limită sau chiar peste aceasta. În acelaşi timp, consumul mondial de peşte a crescut de la 45 milioane de tone în 1973 la mai mult de 130 de milioane în 2000, iar FAO estimează că 40 de milioane de tone de fructe de mare în plus vor fi necesare până în 2030, doar pentru a menţine nivelul actual de consum.

Pentru a putea susţine această cerere în continuă creştere pe termen lung, alternative sustenabile trebuie dezvoltate. Cea mai promiţătoare este industria acvaculturii. Cu o rată de creştere de 8% pe an din anii ’80, acvacultura este probabil industria alimentară cu cea mai rapidă creştere, care deţine astăzi aproape jumătate din peştele consumat global, de la numai 9% în 1980.

Transferul de cunoştinţe

Proiectul SustainAqua cu modulele sale diferite AQUA+, oferă tehnici practice şi informaţii vaste despre cum se modernizează diferite sisteme convenţionale de acvacultură pentru a îmbunătăţii profitabilitatea procesului de producţie, protecţia mediului, calitatea produsului şi pentru a diversifica gama de produse. Aceste opţiuni vor ajuta fermierii din acvacultură să se alinieze la legislaţia naţională şi europeană curentă şi viitoare şi să îndeplinească cerinţele pentru viitoarele standarde de calitate sustenabile şi Codurile de Conduită - un mare avantaj pentru strategiile de publicitate ale fermierilor. Cele mai multe module ale AQUA+ au mai mult decât o singură funcţie în acelaşi timp, cum ar fi de exemplu tratarea apelor reziduale, managementul eficient al nutrienţilor şi producţia de produse secundare eficiente din punct de vedere economic. Prin diversificarea produselor, fermierii vor fi mai flexibili şi mai puţin sensibili la fluctuaţiile pieţei.

Know-how - ul generat de studiile de caz, va fi promovat prin 22 de seminarii de training pentru fermierii din acvacultură din Austria, Danemarca, Germania, Ungaria, Polonia, Suedia, Spania şi Turcia şi prin două seminarii de e-learning în perioada mai-iulie 2009. Activităţile de training şi informare includ acest manual de instruire, SustainAqua-wiki şi platforma de E-learning; ele prezintă beneficiile, riscurile şi costurile, criteriile pentru obţinerea succesului precum şi informaţii tehnice despre diferitele moduluri de cercetare. Opt puncte naţionale de contact, coordonate de către responsabilii asociaţiei acvaculturii, vor servi ca şi platforme de consultanţă pentru fermieri chiar şi după finalizarea proiectului, oferind fermierilor acces la cunoştintele generate de proiecte. Cu ajutorul acestor instrumente, fermierii vor fi încurajaţi să restructureze parţial sau total procesul lor de producţie pentru a-l face mai sustenabil, mai eficient, cu beneficii economice şi de mediu pe termen lung.

MANUAL SUSTAINAQUA

Sustenabilitatea în acvacultură

9/118

2. Sustenabilitatea în acvacultură

Termenii „sustenabilitate” sau „dezvoltare sustenabilă”, adeseori folosiţi ca simple expresii, au mult mai multe de oferit. Sunt concepte ce garantează un mediu în care se poate trăi pentru toţi oamenii, pe termen lung, cuprinzând cel puţin trei componenete fundamentale ale dezvoltării sustenabile: păstrarea unui mediu înconjurător funcţional, bunăstarea economică şi egalitatea socială. În acelaşi fel, şi in acvacultură, pasul spre sustenabilitate înseamnă nu numai atingerea obiectivelor de mediu, dar şi oferirea de avantaje economice clare pentru fermierii din domeniu, pe termen lung.

Oricum, termenul de ‘’sustenabilitate” este adeseori diluat şi slăbit, fiind folosit de politicieni, antreprenori şi public în diferite ocazii, adeseori într-un sens fals şi cu o definire incorectă, doar pentru a exploata sensul pozitiv al cuvântului (aşa cum s-a întâmplat în cazul cuvintelor „bio” sau „eco” în anii 1990.

Următorul fragment va arăta contextul în care proiectul SustainAqua a fost dezvoltat şi dus la bun sfârşit, prin oferirea unei perspective asupra trecutului şi a definiţiei autentice a termenului de „sustenabilitate”, asupra subiectului „sustenabilitate şi acvacultură” şi aplicaţiilor sale în proiectul SustainAqua.

Introducere – Background- ul conceptului de „sustenabilitate”

O origine importantă a conceptului de „sustenabilitate” sau „dezvoltare sustenabilă” este regasită în raportul „Viitorul nostrum comun” ("Our Common Future"), mai cunoscut ca raportul Brundtland. Teza principală este că dezvoltarea sustenabilă „întâlneşte nevoile prezentului fără a compromite posibilitatea generaţiilor viitoare de a-şi împlini propriile nevoi”. Dezvoltarea sustenabilă (în agricultură, silvicultură, piscicultură) conservă pământul, apa, plantele şi resursele animale, nu degradează mediul înconjurător, este potrivită din punct de vedere tehnic, viabilă din punct de vedere economic şi acceptabilă social.

Dezvoltarea sustenabilă este bazată pe consideraţii pe termen lung, aceasta fiind o abordare integrantă, nu sectorială. Termenul este de obicei prezentat pe trei dimensiuni: ecologică, economică şi socială. Toate dimensiunile au importanţă egală şi se influentează reciproc. Ele nu pot fi separate. În primul rând, acest model cu cele trei dimensiuni de importanţă egală a fost luat în considerare pentru îmbunătăţirea poziţiei faţă de îngrijorările produse de mediul înconjurător. Oricum, de atunci, gândirea dependenţei fiecărei dimensiuni de celelalte, a fost criticată pentru că nu a arătat că economia şi societatea se bazează în primul rând pe lumea naturală şi resurse. (vezi figura 1).

Figura 1: Diagrama sustenabilităţii

La începutul secolului 21 este absolut necesară o mai buna integrare a acestor trei obiective pentru a putea atinge dezvoltarea sustenabilă. Focalizarea actuală este asupra economiei, neglijând adeseori scopurile sociale şi de mediu. Este de aceea imperios necesar să se creeze un echilibru între cei trei stâlpi de susţinere, punând o importanţă mai mare pe sustenabilitatea de mediu pentru a compensa actuala supraestimare a economiei. Cu siguranţă, în acest proces, documentul Rio Declaration on Environment and Development trebuie luat în considerare, indicând că protecţia mediului ar trebui să constituie o parte integrantă din procesul de dezvoltare şi nu poate fi judecată separat. De accea este recunoscut faptul că nici o activitate din industrie, agricultură sau acvacultură nu va avea loc dacă nu este profitabilă din punct de vedere economic. Este sarcina politicienilor şi a societăţii să găsească căi pentru a atinge, în mod egal, toate cele trei obiective ale sustenabilităţii. Un instrument important în atingerea acestui mod de gândire, „sustenabilitatea” în toate cele trei dimensiuni, este cercetarea şi aplicarea de tehnologii inovatoare sau optimizate. În domeniul acvaculturii de apă dulce, acesta este exact obiectivul SustainAqua.

MANUAL SUSTAINAQUA


10/118

Figura 2: Trei nivele ale limitelor sistemelor pentru care sustenabilitatea este definită de SustainAqua

Sustenabilitate şi acvacultură

Acvacultura, ca şi celelalte practici de producţie alimentară şi industrială, se află în faţa provocării dezvoltării sustenabile. Acvacultura a crescut exponenţial în ultimii 50 de ani, de la o producţie de mai puţin de 1 milion de tone în 1950 la 51,7 milioane de tone în 2006. În timp ce producţia din pescuit este în stagnare şi chiar în scădere, acvacultura continuă să crească mai rapid decât orice alt sector din producţia alimentară animală. Acvacultura va continua să joace un rol important în producţia mondială de peşte pentru a îndeplini cererea în creştere la nivel mondial de produse pe bază de peşte.

De aceea este esenţial să se identifice în permanenţă căi şi mijloace pentru a face practicile de producţie în acvacultură mai sustenabile, eficiente şi eficace din punct de vedere al costurilor prin îmbunătăţirea capacităţii forţei de muncă, folosirea resurselor şi managementul mediului. În special în acest context, proiectul SustainAqua poate fi înteles: SustainAqua a căutat mai intâi soluţii concrete precum instrumentele tehnice şi metodologice, apoi oferă diverse activităţi de training pentru a informa fermierii asupra rezultatelor complexe ale proiectului, în scopul de a obţine o acvacultură mai sustenabilă în Europa.

Este esenţial ca diferite initiaţive la nivel naţional, european şi global dezvoltă şi în permanenţă actualizează codul de conduită, indicatorii de sustenabilitate şi sistemele de certificare, etc., pentru a ajunge la o înţelegere comună şi acceptată a sustenabilităţii în acvacultura printre factorii de decizie şi cum poate fi aceasta obţinută în practică. Numim numai câteva:

• FAO Cod de comportament pentru exploatare piscicolă responsabilă- „Code of conduct for responsible fisheries" (1995)

• FEAP Cod de comportament pentru agricultură europeană- „Code of conduct for European Aquaculture" (2000); aflat în curs de revizuire

• EVAD Ghid pentru co-constituirea unor indicatori de dezvoltare sustenabili în acvacultură – „Guide to the co-construction of sustainable development indicators in aquaculture” (2008)

• Convenţia Global Aquaculture Alliance (GAA) si GLOBALGAP pentru dezvoltarea şi armonizarea sistemelor de certificare pentru sectorul acvaculturii la nivel global (2009)

Proiectul Uniunii Europene CONSENSUS (2005-2008), de exemplu, „Implicarea factorilor de decizie multiplii în protocoale pentru o acvacultura sustenabilă în Europa”, a dezvoltat un set de indicatori de sustenabilitate ca o bază pentru un sistem de certificare pentru o acvacultură sustenabilă şi pentru un proces de clasificare care este bazat pe impact scăzut asupra mediului, competitivitate şi responsabilitate etice ridicate, cu privire la biodiversitate şi bunăstarea animalelor. Toate organizaţiile şi asociaţiile importante din producţia în acvacultură au fost implicate.

SustainAqua „a desăvârşit" CONSENSUS prin investigarea unor îmbunătăţiri tehnologice care pot face diferitele sisteme de acvacultură europene mai sustenabile (vezi capitolul 1). De aceea descrierea sustenabilităţii prezentată aici, ţinteşte în primul rând spre oferirea unei direcţii clare pentru cercetarea întreprinsă în cadrul proiectului SustainAqua pentru a dezvolta metode şi tehnologii pentru o producţie mai sustenabilă în Europa. În acest mod, SustainAqua anticipează viitoarea legislaţie şi etichetare ce se află încă în dezbatere, şi oferă linii directoare şi soluţii tehnice pentru practici mai sustenabile în acvacultură. Astfel, proiectul contribuie la îndeplinirea criteriilor de sustenabilitate a viitoarelor etichetări şi modificări legislative care nu sunt încă în vigoare.

Limitele sistemului

Pentru a păstra subiectul „sustenabilitate şi acvacultură” cât mai uşor de administrat şi de pus în practică, este important să definim limitele sistemului pentru care sustenabilitatea este definită. Pentru SustainAqua, trei nivele ale limitelor sistemului pot fi diferenţiate, vizualizate în cele trei cercuri din figura 2:

1. „Nivelul fermei": include factorii care pot fi direct influenţaţi de către fermier, cum ar fi calitatea apei, hrana şi managementul energiei, sănătatea pestilor, etc.

2. „Al doilea nivel": se adresează factorilor direct legaţi de procesele fermei asupra cărora fermierul nu are o influenţă directă, dar pe care i-ar putea totuşi influenţa dacă ar dori sau ar avea nevoie. De exemplu: calitatea hranei peştilor, cum hrana peştilor este compusă/procesată, distanţa pe căile de transport pentru hrană, tipul de energie folosit de fermieri (regenerabilă sau nu), pieţele pentru produse (departe – transportul de distanţe lungi, aproape – transportul pe distanţe scurte), etc. Fermierul poate de asemenea să transfere anumiţi factori de la nivelul doi la nivelul unu (de ex. producerea hranei pentru peşti la fermă, folosind energia produsă la fermă sau prin vânzarea produselor direct din fermă).

MANUAL SUSTAINAQUA


11/118

Prinele ceruri sunt cele mai relevante pentru proiectul SustainAqua.

3. „Nivelul trei": conţine factori care sunt indirect legaţi de procesele din fermă dar care nu pot fi în mod normal, influenţaţi de către fermier. Aceştia sunt factori precum sustenabilitatea materialelor de ambalare (producţie, material, etc.), tip de combustibil folosit pentru transportul peştelui, etc.

SustainAqua se concentrează pe procesul din fermă propriu-zis („nivelul fermei"). Cei mai relevanţi factori din cel de-al doilea cerc sunt de asemenea luaţi în considerare, cum ar fi producţia de hrană pentru peşte, producerea de energie, energie pentru rezerva de apă de o anumită calitate, transport şi potenţiale pieţe.

Pentru o imagine completă, „nivelul regulator” trebuie luat în considerare de asemenea, cum ar fi reglementările şi normele europene, naţionale şi regionale, etc. Acestea afectează toate nivelele în moduri diferite, dar nu pot fi influenţate de către fermier. În SustainAqua sunt luate în considerare numai acele reglementări ce sunt relevante pentru primul şi al doilea cerc.

Indicatorii de sustenabilitate şi certificarea

Disponibilitatea limitată a resurselor naturale şi costurile în creştere cu energia, subliniază necesitatea de a face acvacultura să devină mai sustenabilă. Industria acvaculturii lucrează deja pentru atingerea acestui deziderat, dar mai rămâne încă o cale lungă de făcut. În comparaţie cu alte sisteme de producţie animală, acvacultura se află sub o presiune specială să devină mai sustenabilă pentru că se foloseşte de resurse naturale cum sunt apa dulce, terenurile umede, zonele de coastă şi de asemenea de capturarea de peşte pentru producerea de hrană sau împrospătarea stocului.

Sustenabilitatea unei activităşi şi măsurarea acesteia nu este un subiect static, prin definiţie, aceasta încorporează aspecte economice, de mediu şi sociale. (vezi Figura 3). Fiecare abordare a sustenabilităţii conţine, în afară de fapte de necontestat, valori sociale ataşate care pot fi discutate sau se pot schimba în timp. Aceasta înseamnă că nu este posibil în toate cazurile să se decidă foarte clar dacă un proces este sustenabil sau nu. Adeseori există tranziţii de la procese nesustenabile la procese sustenabile.

Figura 3: Acvacultura de apă dulce sustenabilă, combină aspecte ecologice, economice şi sociale

Diferitele coduri de conduită şi criterii menţionate mai sus, ţintesc să rezolve acest aspect şi intenţionează să susţină o cultivare sustenabilă a produselor de acvacultură. Dar până acum nu există criterii complete şi practicabile europene, indicatori şi sisteme de etichetare conexe care să fie capabile să certifice stadiul de sustenabilitate al unui produs. Proiectul SustainAqua intenţionează să susţină această dezvoltare ce se află la ora actuală în diferite stadii (vezi mai sus). Aşa cum am mai menţionat, SustainAqua nu intenţionează să intre în competiţie cu sistemele de indicatori care au fost deja dezvoltate într-o abordare vastă a factorilor de decizie, de exemplu de către CONSENSUS. Criteriile selectate prezentate mai jos sunt concentrate pe cele cinci studii de caz SustainAqua şi vor oferi o direcţie clară despre cum sustenabilitatea poate fi crescută în fermele de acvacultură. Ele sunt în primul rând desemnate să ofere o orientare măsurabilă asupra transferabilităţii şi punerii în practică a cercetarilor îndeplinite în cele cinci studii de caz SustainAqua, pentru a dezvolta metode aplicabile şi tehnologii pentru o producţie de acvacultura sustenabilă în Europa. Scopul nu este să judecăm dăcă o anumită acvacultură de apă dulce este sustenabilă sau nu, ci să oferim o direcţie fară echivoc despre ce se poate face într-un studiu sau într-o fermă pentru creşterea sustenabilităţii.

Indicatorii sustenabilităţii SustainAqua

Echipa SustainAqua a dezvoltat la începutul proiectului 28 de indicatori pentru cele trei dimensiuni ale

MANUAL SUSTAINAQUA


12/118

sustenabilităţii, cea de mediu, cea economică si cea socială. Oricum, pentru că SustainAqua nu a putut să acopere toate ariile de cercetare şi îmbunătăţire a sustenabilităţii pentru fermele de acvacultură, opt indicatori au fost selectaţi în final pentru a fi aplicaţi în cele cinci studii de caz, aşa cum se poate vedea în Tabelul 1. Ei au fost selectaţi după urmatoarele:

• Relevanţa pentru acţiune: Indicatorul este sensibil la schimbările de management conform obiectivului şi este util pentru măsurarea gradului în care actorul se indreaptă către obiectiv.

• Plauzibil: Indicatorul poate fi înţeles/ însuşit de către actor.

• Măsurabil: Este posibil ca indicatorul să fie măsurat.

• Realist: Va fi posibil să măsuram şi înregistrăm acest indicator cu resursele prevăzute (buget, timp) ale proiectului.

Dimensiunea de mediu

Obiectiv specific/ criteriu Indicator Unitate

Energie

Eficienţa energiei: Să se reducă necesarul de energie pe cât de mult posibil

Energie utilizată per produs final (peşte, biomasă)

kWh/ kWh (diferenţiată pentru fiecare produs)

Apa

Date de intrare: Să se reducă cantitatea de apă intrată din afara sistemului (refolosirea apei)

Apa folosită per produs final (peşte, biomasă)

l/kg produs

Date de ieşire: Să se reducă cantitatea de apă reziduală deversată (pentru aspecte de calitate vezi nutrienţi/ date de ieşire)

Scurgerea per produs final (peşte, biomasă) – fară evaporare şi infiltraţii, dar incluzând precipitaţiile

l/kg produs

Nutrienţi

Eficienţa utilizării: Să se folosească aportul nutrienţilor cât mai eficient (să se producă dintr-o anumită unitate de nutrienţi cât mai multe produse vandabile de cea mai înaltă calitate)

Eficienţa retenţiei nutrienţilor (NRE) – retenţia nutrienţilor în produsul final per kg de nutrient raportat la sistem, ca un întreg (peşte, biomasă)

kg nutrient (N, P, COD) reţinut în produs/kg nutrient aport [%] (TOD calculate din COD si N)

Date de ieşire (vezi de asemenea apa): Să se reducă cantitatea de ape reziduale deversate (nutrienţi, minerale şi pierderile de materie organică)

Cantitatea de nutrienţi/ calitatea apei reziduale

N, P, COD, conductivitatea electrică descarcată per kg de produs final

Refolosirea nutrienţilor pentru produse secundare valoroase (pentru a produce produse secundare în cadrul fermei)

Reţinerea nutrienţilor pentru Nutrient N/P refolosit pentru produse secundare valoroase

reţinerea nutrientilor per kg în produsele secundare per kg de nutrient intrat în sistem, ca întreg [%]

Dimensiunea economică

Obiectiv specific/ criteriu Indicator Unitate

Costuri de

producţie

Creşterea productivităţii per unitate Timp de muncă per produs final la un nivel de fermă comercială (supoziţie bazată pe un model)

h (ora) /kg produs

Amortizarea

fluctuaţilor

pieţei

Îmbunătăţirea siguranţei produsului/ sănătăţii: Pentru a reduce epidemiile

Tratamente/ ciclu de producţie Tratamente/ ciclu de producţie

Tabel 1: Indicatorii de sustenabilitate pentru cele 5 studii de caz SustainAqua

În capitolele cu studiile de caz, se vor face adesea referiri la aceşti indicatori pentru că ei constituie baza pentru evaluarea cercetării din SustainAqua şi pentru transferarea rezultatelor aplicaţii practice.

Ceilalţi 20 de indicatori nu au fost măsuraţi sau evaluaţi în detaliu, pentru că evaluarea lor nu a constituit scopul acestui proiect. Printre ei erau indicatori cum ar fi: Apa şi Clima- pentru a susţine stabilizarea climatului local folosind creşterea evaporării prin metoda terenurilor umede artificiale/ ochiurilor de apă. S- au identificat indicatori regăsiţi în dimensiunea socială: Suport acordat dezvoltării rurale sau Sprijin pentru crearea de noi locuri de muncă. Mai multe detalii despre acest subiect pot fi găsite în SustainAqua wiki sau pe www.sustainaqua.org.

Aplicarea principiilor sustenabilitatii în acvacultura

În următoarele subcapitole, principiile fiecăria arii de sustenabiliate vor fi prezentate în detaliu. În plus, vor fi oferite sugestii generale despre cum acvacultura poate deveni mai sustenabilă pe baza acestor principii. Exemple practice despre potenţialele aplicaţii ale acestor principii pot fi observate în studiile de caz

MANUAL SUSTAINAQUA


13/118

prezentate în manual.

Îmbunătăţirea sustenabilitatii ecologice

Apa, nutrienţii, zona folosită pentru fermă şi energia sunt cele mai importante aspecte legate de sustenabilitatea ecologică a fermelor de acvacultură. În privinţa apei, atât cantitatea necesară cât şi calitatea sunt aspecte importante. Apa dulce poate fi obţinută din surse de suprafaţă cum ar fi lacurile şi râurile sau din surse subterane (strat acvifer) prin forarea de puţuri. Un scop important în toate sistemele este reducerea cantităţii de apă dulce necesare, pentru a nu pune presiune suplimentară pe ecosistemul natural. Un obiectiv la fel de important este reducerea cantităţii de ape reziduale şi optimizarea tratamentelor de deversare pentru că în cele mai multe cazuri deversările din acvacultura conţin mulţi nutrienţi ce ar putea contamina sistemele naturale. Cele mai bune practici de management depind de tipul de acvacultură. Bazinele piscicole tradiţionale de crapi, de exemplu, au nevoie de apă numai pentru a o înlocui pe cea evaporată sau infiltrată ; scurgerile sunt reduse până la recoltare. Sistemele de acvacultură cu recirculare, cum este şi ferma model de păstrav din Danemarca, sunt un alt exemplu de cum se poate reduce cantitatea necesară de apă în mod radical. În ultimul caz, se folosesc de exemplu lagune de plante pentru a reţine nutrienţii din deversări. (vezi capitolul Danemarca).

Folosirea eficientă a nutrienţilor necesari este de asemenea esenţială pentru sustenabilitatea ecologică. Primul pas este reducerea pierderilor de hrană printr- un sistem de hrănire avansat şi prin selectarea hranei potrivite. Folosirea adiţională a nutrienţilor rămaşi este o sarcină specifică fiecarei ferme. Folosirea de perifiton (o mixtură de alge), ca în studiul de caz din Ungaria este o soluţie posibilă. Folosirea unor specii diferite de peşte în acelaşi bazin piscicol, o policultură, poate ridica gradul de eficienţă al nutrienţilor datorită diverselor nişe ecologice ale speciilor de peşte. Această soluţie este folosită în studiul de caz din Polonia. Dar este important în acest caz să nu se folosească specii străine sau care lipsesc din fauna locală. Dacă există o suprafaţă suficientă, pot fi folosite resursele regenerabile cum ar fi trestia sau salcia (de exemplu în studiul de caz din Ungaria) sau grădinile de plante ca în studiul de caz din Danemarca pentru a creşte gradul de eficienţă în utilizarea nutrienţilor.

Sursa hranei folosite este un alt aspect ce poate contribui la sustenabiliatatea ecologică, de exemplu prin folosirea hranei produsă prin capturi accidentale din zonele de pescuit sustenabile (e.g. certificarea MSC).

O situaţie privind zona utilizată pentru ferma de acvacultură depinde de circumstanţe locale. În general, nevoia de a produce resurse regenerabile în plus faţă de hrană, pune o presiune suplimentară asupra terenului. Folosirea unei zone mai mici de teren pentru producţia de peşte în unele sisteme de acvacultură cu recirculare poate fi o contribuţie importantă. Pe de cealaltă parte aria de bazine piscicole a fermei de acvacultură poate contribui la stabilizarea climatului local prin creşterea evaporării. Poate oferi, de asemenea, zone valoroase excelente din punct de vedere ecologic.

În privinţa utilizării energiei, acesta este un subiect de discuţie major în sistemele de acvacultură cu recirculare, cum este cel din Olanda (vezi capitolul Olanda). De asemenea, şi in alte sisteme de acvacultură este posibil şi important să se reducă cantitatea de energie prin creşterea eficienţei utilizării acesteia, de exemplu prin pompe mai performante. Scopul este de a produce cel puţin aceeaşi cantitate de peşte cu mai puţină energie sau chiar mai mult peste cu aceeaşi cantitate.

Îmbunătăţirea sustenabilităţii economice

Acvacultura este sustenabilă economic şi viabilă dacă ferma este profitabilă, venitul fermei este sigur, iar produsele sunt acceptate de către clienţi. În multe cazuri, îmbunătăţirea sustenabilităţii de mediu poate duce la optimizarea sustenabilităţii economice. De exemplu, o utilizare mai eficientă a hranei şi a nutrienţilor sau o reducere a consumului de apă dulce nu sunt pozitive numai pentru mediu, ci pot reduce şi costurile. În funcţie de legislaţia naţională, reducerea risipei de apă este o contribuţie importantă la diminuarea costurilor de producţie. Acelaşi lucru este valabil pentru toate procesele ce depind de energie. O distribuţie locală sau regională a produselor va diminua costurile de trasport care sunt, în parte, costuri cu energia. Diversificarea acvaculturii poate amortiza fluctuaţiile pieţei. Policultura sau producţia adiţională de resurse regenerabile, plante de gradină sau puiet de peşte sunt exemple aplicate în studiile de caz. Producerea de produse de înaltă calitate poate creşte preţul de vânzare şi încrederea consumatorului. În cele din urmă, dar foarte important, sustenabilitatea susţinută 100% (dar nu ca o sarcină neplacută) poate fi un argument valoros pentru creşterea gradului de acceptare al consumatorilor.

În orice caz, toate aceste aspecte trebuie evaluate separat, pentru că disponibilitatea resurselor necesare pentru o acvacultură (apă, sol, nutrienţi, energie) se schimbă foarte mult în diferitele ţări şi regiuni ale Europei. În zonele din preajma unui oraş mare, de exemplu, un sistem intensiv de recirculare poate fi sustenabil, mai ales dacă poate fi încălzit cu surplusul de căldură; în acelaşi timp, în zonele rurale (aşa cum există suprafeţe mari în Ungaria), ar putea fi mult mai sustenabil economic să se creeze un bazin piscicol de crap extensiv, având în vedere că pământul şi apa sunt mai ieftine şi disponibile.

Îmbunătăţirea sustenabilităţii sociale

MANUAL SUSTAINAQUA


14/118

Chestiunea sustenabilităţii sociale este de asemenea complexă. Include oportunităţi de angajare în acest sector, condiţiile de muncă din fermele de acvacultură (igienă, siguranţă, instruire) dar şi publicul obişnuit, cu posibilităţi de relaxare, chestiuni legate de sănătate şi nutriţie. Aspecte importante sunt de asemenea gradul de atractivitate al acvaculturii pentru tinerele generaţii, gradul în care sistemul de acvacultură pastrează cultura şi tradiţiile (de exemplu bazinele piscicole- fermă din Europa de Est). Acesta temă nu a fost una majoră pentru proiectul SustainAqua care s-a concentrat mai mult pe soluţii tehnice ce pot creşte sustenabilitatea de mediu şi economică. Acestea, daca sunt atinse, oferă suport si pentru sustenabilitatea socială pentru că asigură locuri de muncă, asigură mediul funcţional pentru relaxare şi contribuie la o alimentaţie sănătoasa, de bună calitate.

MANUAL SUSTAINAQUA

Tipuri de acvacultură de apă dulce

15/118

3. Tehnologia şi producţia principalelor tipuri de acvacultură de apă dulce din Europa

Exista multe posibilităţi să grupezi şi să descrii diversele tipuri de producţie din acvacultura de apă dulce. Dar din punctul de vedere al sustenabilităţii, metodele de producţie pot fi cea mai rezonabilă bază pentru descriere. Desi există multe suprapuneri şi tranziţii între sistemele de producţie de peşte de apă dulce, următoarele metode de bază pot fi distinse:

• Fermele cu bazine piscicole

• Sisteme tip flow-through

• Sisteme de acvacultură cu recirculare

• Culturi cu viviere flotabile

3.1. Fermele cu bazine piscicole

Producerea de peşte de apă dulce în bazine piscicole făcute de mâna omului este adeseori considerată ca fiind cea mai veche activitate fermieră din Europa, datând din perioada medievală. Bazinele piscicole erau construite în zone unde rezervele de apă erau disponibile şi solul nu era potrivit pentru agricultură. Solurile umede din Europa Centrală şi de Est sunt exemple bune în acest sens. Producţia totală europeană din fermele cu bazine piscicole este de aproximativ 475 000 tone. Aproape jumătate din aceasta producţie este formată din ciprinide, cum ar fi crapul comun, crapul argintiu (sânger) şi novac. Principalele ţări producătoare sunt Federaţia Rusă, Polonia, Cehia, Germania, Ucraina şi Ungaria.

Bazinele piscicole tipice sunt îngrădiri în care peştii trăiesc într-un climat asemănător cu cel natural, hrănindu-se cu ceea ce creşte în bazin în mod natural datorită luminii soarelui şi cu nutrienţii disponibili. Pentru a atinge recolte mai ridicate, fermierii de astăzi introduc nutrienţi (îngrăşământ organic) şi hrană suplimentară (granulată). Această hrană este completată de stocuri de puiet şi de apă ce curge prin bazin. Producţia de peşte în bazine piscicole rămâne „extensivă” sau ‘’semi-intensivă” (cu hrănire suplimentară) în cele mai multe ţări, unde sistemele de apă dulce semi-statice joacă un rol important în agricultură. Chimicalele şi produsele terapeutice nu sunt de obicei folosite în bazinele piscicole. De aceea cea mai importantă chestiune de mediu este folosirea de fertilizanţi organici care pot cauza contaminarea apelor naturale din zonă. Folosirea fertilizanţilor organici este reglementată la nivel naţional. Bazinele piscicole extensive sunt de obicei înconjurate de centuri de trestie şi vegetaţie naturală, oferind un habitat important pentru floră şi faună. Ele joacă un rol aflat în creştere în turismul rural. Multe ferme cu bazine piscicole au fost transformate în ferme de peşte mutifuncţionale, unde sunt oferite servicii diverse pentru relaxare, menţinerea biodiversităţii si îmbunătăţirea managementului apei.

Fermă cu bazine piscicole în Ungaria (Photo: HAKI)

MANUAL SUSTAINAQUA


16/118

3.2. Sisteme de acvacultură tip flow-through

În sistemele tradiţionale de acvacultură cu circulare, apa trece prin sistemul de cultură o singură dată şi este apoi deversată în mediul acvatic. Curgerea apei prin sistemul de cultură asigură oxigen peştilor şi duce cu ea reziduurile dizolvate afară din sistem. Cea mai des practicată formă de sisteme de circulare în acvacultura din Europa este în fermele de păstrăv. Apa este luată din râu, circulă prin fermă şi este tratată inainte de a fi deversată în aval. Toată apa din fermă este înnoită cel puţin o dată pe zi. Când există mai multe ferme pe acelaşi râu, este în interesul tuturor să fie păstrată calitatea apei deversate dintr-o fermă, astfel încât aceasta să poata fi folosită în altă fermă. Producţia de păstrăv este răspândită prin întreaga Europă şi păstrăvul proaspăt poate fi achiziţionat oriunde. Datorită cerinţelor sale de creştere şi performanţei în productivitate, păstrăvul curcubeu (Oncorhynchus mykiss) domină producţia de păstrav din Europa (aprox. 95% din producţia totală). Cele mai multe state membre ale EU au ferme de păstravi în apropierea râurilor şi folosesc bazine de beton sau iazuri. Sunt folosite uneori şi viviere flotabile pe lacuri. Aproximativ 220 000 de tone de păstrăv porţionat sunt produse şi vândute în Europa în fiecare an, 85% sunt produse în UE unde cei mai mari producători sunt Italia şi Franţa, urmate de Danemarca, Germania şi Spania. Singurul mare producător de păstrăv porţionat din afara UE este Turcia.

După mulţi ani de creştere lentă dar constantă, în perioada 2000-2005 producţia de păstrăv porţionat a scăzut uşor (aproximativ minus 0.6% pe an), dar preţurile au rămas bune.

Alte susrse de apă sunt apa din izvoare sau apa pompată din puţurile subterane forate. În unele ţări, sursele de apă încalzită industrial (cum ar fi uzinele ce generează electricitate) sunt de asemenea folosite pentru a produce peşte în sisteme flow-through. Apele geotermale oferă de asemenea apă încălzită în mod natural, permiţând creşterea de noi specii de apă dulce (în special somn african, anghilă, sturion, biban şi tilapia).

F ermă piscicolă tradiţională în Danemarca (Photo: DTU-Aqua)

3.3. Sisteme de acvacultură cu recirculare

Sistemele de acvacultură cu recirculare (RAS) sunt sisteme construite pe pământ, în care apa este refolosită dupa tratamentul mecanic şi biologic pentru a reduce nevoia de apă şi energie precum şi emisia de nutrienţi în mediul inconjurător. Aceste sisteme prezintă câteva avantaje cum ar fi: economisirea de apă şi energie, un control riguros al calităţii apei, impact scăzut asupra mediului, nivele înalte de biosecuritate şi un control mai facil al deşeurilor în comparaţie cu alte sisteme de producţie. Principalele dezavantaje sunt costurile ridicate de capital, costuri ridicate operaţionale, condiţii pentru un management atent (şi de accea o forţă de muncă înalt calificată) şi dificultăţi în tratarea epidemiilor. RAS este încă o mică parte din producţia de acvacultură a Europei şi a devenit relevantă mai ales în Olanda şi Danemarca. Principalele specii de apă dulce produse în RAS sunt somnul şi anghila, dar sunt şi alte specii produse folosindu-se acelaşi tip de tehnologie. Producţia de anghilă în UE a fost de aproximativ 11 000 tone/an până în 2001 şi apoi s-a redus la aprox. 8500 tone/ an. Din 2002 producţia s-a stabilizat per ansamblu. Dar această cifră ascunde schimbări

MANUAL SUSTAINAQUA


17/118

majore printre marii producători; producţia din Italia (cândva cel mai mare producător din UE) este pe un trend descendent de la sfârşitul anilor 1990, iar producţia din Danemarca a scăzut de asemenea dupa 2001. Aceste pierderi au fost compensate parţial de unele creşteri în producţia provenită din Danemarca. Oricum, datorită aprovizionarii incerte cu puiet de ţipari, unii fermieri schimbă specia pe care o produc sau renunţă în totalitate la această activitate.

Producţie intensivă de Tilapia în RAS (Photo: WU-AFI)

3.4. Culturi cu viviere flotabile în lacuri şi râuri

Culturile cu viviere flotabile bine realizate şi administrate cu grijă, oferă posibilităţi limitate dar importante pentru acvacultura de apa dulce. În unele ape, producţia extensivă sau intensivă de peşte în viviere poate să corespundă cu folosirea sustenabilă a resurselor naturale. De exemplu, păstrăvul arctic (Salvelinus alpinus) este la ora actuală o afacere mică dar de succes în Suedia şi se aşteaptă ca aceasta să crească considerabil în următorii ani. Aceste ferme sunt situate în special pe lacuri neexploatate şi pe lacurile de acumulare de-a lungul râurilor cu baraje din partea de nord a ţării. Aceste ape sunt sărace în mod natural în nutrienţi, dar după regularizarea cursurilor de apă au fost epuizate, oferind în prezent condiţii aproape sterile. Creşterea de peşte în aceste ape ar fi o acţiune de restaurare, cantitatea crescută de nutrienţi ar servi la aducerea mediului acvatic mai aproape de starea sa naturală. Este necesară cel puţin o producţie anuală de 5000 de tone pentru păstrăvul arctic pentru a creşte nivelul actual de fosfor de 3 µg/l la un nivel estimat iniţial de 10 µg/l în aceste lacuri.

MANUAL SUSTAINAQUA

Cadrul legislativ

18/118

4. Cadrul legislativ şi administraţia în acvacultura de apă dulce europeană

Este un fapt bine cunoscut că acvacultura este una dintre cele mai reglementate industrii din Uniunea Europeană. Producţia de peşte ce foloseşte resursele naturale limitate ale liniilor de coastă şi rezervele de apă dulce este o chestiune de interes public. Nu este de mirare că toate părţile interesate, cum ar fi Uniunea Europeana şi guvernele naţionale, organizaţiile non-guvernamentale şi industria însăşi vor sa controleze industria acvaculturii. Pe de cealaltă parte acest interes a dus la atât de multe reglementări, documente şi alte comunicări, încât este foarte greu pentru fermieri să păstreze o viziune de ansamblu asupra acestora, iar fermierii nu îşi doresc decât să producă peşte sănătos fără să distrugă resursele naturale.

Studiile de caz din proiectul SustainAqua au fost realizate pentru a oferi fermierilor informaţii despre cum îşi pot dezvolta afacerea şi economisi în acelaşi timp cea mai importantă resursă: apa dulce curată. Scopul acestui capitol este de a oferi o privire de ansamblu pentru fermieri asupra celor mai importante documente legate de acvacultură, documente de la Uniunea Europeana, ONG-uri şi alte organizaţii. Acest subiect este detaliat în Studiul SustainAqua, disponibil pe website-ul proiectului (www.sustainaqua.org).

În statele membre ale UE este evident că diferitele instrumente legale ale Comunităţii au cel mai mare impact asupra reglementărilor din acvacultură. O excelentă definiţie a diferitelor tipuri de documente legislative a fost pregătită de către Federaţia producătorilor europeni din acvacultură-Federation of European Aquaculture Producers (sursa: www.profetpolicy.info):

Green Paper: Documentele verzi (Green Papers) sunt documente publicate de către Comisia Europeană pentru a stimula discuţiile pe teme date la nivel european. Ei invita părţile relevante implicate (organisme sau indivizi) să participe la un proces de consultări şi dezbateri pe baza propunerilor pe care ei le-au înaintat. Documentele verzi pot spori dezvoltările legislative ce sunt schiţate în Documentele albe (White Papers).

White Paper: Documentele albe ale Comisiei (White Papers) sunt documente ce conţin propuneri pentru acţiuni comunitare într-o zonă specifică. În unele cazuri, acestea urmează un Document verde publicat pentru lansarea unui proces de consultare la nivel European. Cand un Document alb este primit favorabil de către Consiliu, acest lucru poate duce la un program de acţiune din partea Uniunii în zona de interes.

Documente COM: acestea acoperă aria legislaţiei propuse şi a altor comunicate ale Comisiei către Consiliu şi/ sau către alte instituţii şi documentele pregătitoare;

Documente SEC: reprezintă documente interne asociate cu procesul decisional şi funcţionarea generală a departamentelor Comisiei;

Decizie: O decizie a Uniunii Europene obligă indivizii, companiile sau statele membre menţionate în decizie. Nu obligă în general, aşa cum se întamplă cu o reglementare.

Directivă: Directivele trebuiesc transferate în legile naţionale prin parlamentul şi guvernele statelor membre, în termen de 18 luni. De-a lungul anilor, Tribunalul Uniunii Europene a proclamat multe directive ca fiind direct aplicabile şi chiar a declarat că ţările ce nu au implementat o directivă la timp sunt pasibile de plăţi compensatorii. Directivele sunt în mod normal transformate în legi naţionale, prin parlamentul naţional sau mai des prin guverne, prin acte de delegare.

Recomandare: O decizie ce nu este obligatorie, care îndeamnă statele membre să se supună. Un stat membru nu poate fi penalizat pentru nerespectarea recomandărilor.

Reglementare: O decizie a UE care obligă direct toate statele membre şi toţi cetaţenii Uniunii Europene. În timp ce directivele trebuie „transpuse” în legile naţionale, reglementările sunt direct aplicabile. De aceea este interzisă schimbarea reglementărilor UE când sunt transpuse în legislaţia naţională.

Rezoluţie: O rezoluţie este o declaraţie ce nu obligă, care defineşte obiective şi face declaraţii politice. Rezoluţiile Consiliului European trasează direcţia pentru viitoarele iniţiative de politică. Rezoluţiile pot fi folosite de către Tribunalul Uniunii Europene pentru interpretarea legilor. Se poate vorbi despre ele ca fiind o formă de „legislaţie soft”.

Tratat:

1. O înţelegere formală între două sau mai multe state cu referire la pace, alianţă, comerţ sau relaţii internationale.

2. Documentul formal ce cuprinde o astfel de întelegere internaţională.

Acestea sunt instrumentele ce susţin implementarea politicilor Uniunii Europene, politici ce reprezintă „stâlpii” UE. Există multe politici comune ce influenţează acvacultura de apă dulce, dar probabil că cele mai importante sunt:

• Politicile comune de pescuit

• Politicile pe teme de mediu, în primul rând politici privind apa

MANUAL SUSTAINAQUA

Cadrul legislativ

19/118

4.1. Politicile comune de pescuit (CFP) şi documente asociate

Politicile comune de pescuit (CFP) sunt instrumentul Uniunii Europene pentru managementul pescuitului şi acvaculturii. Acest document a fost creat să administreze o resursă comună şi să îndeplinească obligaţiile trasate în primul Tratat al ceea ce urma să devină Comunitatea Europeană.

Politicile comune de pescuit vor asigura exploatarea resurselor acvatice vii care oferă sustenabilitate economică, condiţii de mediu şi sociale. În acest scop, Comunitatea va aplica o abordare precaută în luarea de măsuri menite să protejeze şi să conserve resursele acvatice vii, să contribuie la exploatarea lor sustenabilă şi să minimalizeze impactul activităţilor de pescuit asupra ecosistemelor marine. Scopul său principal este implementarea progresivă a unei abordări bazate pe ecosistem în managementul pescuitului. Contribuie de asemenea la o industrie a acvaculturii viabilă şi competitivă economic, luând în considerare şi interesele consumatorilor.

Măsuri comune au fost agreate în următoarele arii principale:

• Conservarea şi limitarea impactului de mediu asupra pescuitului – protejarea resurselor de peşte prin reglementarea cantităţii de peşte extrasă din mare, pentru a permite peştilor tineri să se reproducă şi prin asigurarea că aceste măsuri sunt respectate.

• Structuri şi managementul flotei – pentru a ajuta pescuitul şi industriile din acvacultura să îşi adapteze echipamentul şi formele de organizare la constrângerile impuse de resursele precare şi piaţă; măsuri ce ţintesc crearea unei echilibru între efortul de pescuit şi resursele de peşte disponibile au fost adoptate;

• Pieţele – pentru a menţine o organizare comună a pieţei de produse din peşte şi pentru a potrivi oferta şi cererea în beneficiul producătorilor şi al consumatorilor;

• Relaţii cu lumea exterioară – înfiinţarea de parteneriate în domeniu şi negocierea la nivel internaţional în cadrul organizaţiilor piscicole regionale şi internaţionale pentru măsuri de conservare comune în pescăriile marine de mare adâncime.

Din 2007 implementarea CFP merge în paralel cu Politica maritimă integrată a Uniunii Europene - Integrated Maritime Policy of the European Union, iar numele Directoratului General a devenit DG MARE.

Principala preocupare a CFP este includerea pescăriilor din mări. Acvacultura a câştigat un rol important numai în ultimii ani. Temele legate de acvacultură au devenit acum o parte importantă din ariile de activitate comune menţionate mai sus. Conducerea executivă a CFP, Directoratul General pentru piscicultură şi afaceri maritime a pregătit un document COM (COM(2002) 511) despre strategia pentru o dezvoltare sustenabilă a acvaculturii europene. În 2007, DG MARE a început o discuţie mutuală cu industria acvaculturii pentru a actualiza această strategie.

4.1.1. Strategia Comisiei pentru dezvoltarea sustenabilă a industriei acvaculturii europene

Strategia Comisiei pentru o dezvoltare sustenabilă a industriei acvaculturii europene ţinteşte către:

• Crearea pe termen lung de locuri de muncă sigure, în special în zonele dependente de pescuit;

• Asigurarea accesului consumatorilor la produse care sunt sănătoase, sigure şi de bună calitate şi promovarea sănătăţii animale şi a standardelor de bunăstare;

• Asigurarea unei industrii sigure din punct de vedere al mediului înconjurător;

Strategia spune că este important să se reducă impactul negativ asupra mediului al acvaculturii prin dezvoltarea unui set de norme şi/ sau a unor acorduri voluntare care să împiedice degradarea mediului. Dimpotrivă, influenţa pozitivă a unor acvaculturi asupra mediului, trebuie recunoscută şi încurajată, inclusiv prin stimulente financiare publice.

În privinţa conflictelor dintre acvacultura şi mediu, strategia a identificat următoarele arii de interes:

• Atenuarea impactului reziduurilor

• Să administreze cererea în creşterea de peşte sălbatic

• Să dezvolte instrumente pentru contracararea impactului evadărilor al speciilor straine si al GMO (organisme modificate genetic)

• Prevenirea şi controlul integrat al poluării

• Criterii specifice şi linii directoare pentru Evaluările impactului asupra mediului înconjurător în acvacultură

• Să recunoască şi să întărească impactul pozitiv al culturii extensive şi al repopulării

• Să găsească soluţii pentru salvarea speciilor sălbatice protejate

MANUAL SUSTAINAQUA

Cadrul legislativ

20/118

În general, viziunea şi obiectivele strategiei din 2002 sunt susţinute 100% şi sunt considerate încă valabile, dar există câteva argumente ce pot fi înaintate pentru a justifica necesitatea unei revizuiri. Comisia a început un proces de consultare în 2007 pentru a actualiza strategia pentru acvacultură. Din documentele de lucru ale acestei consultări, se observă urmatoarele subiecte legate de acvacultura de apă dulce ce ar putea câştiga o mai mare importanţă în noua strategie:

1. Dezvoltarea acvaculturii prietenoase cu mediul înconjurător. Uniunea Europeană este angajată în crearea unui nivel înalt de protecţie a mediului şi există un număr de prevederi care să asigure o dezvoltare sustenabilă a acvaculturii din punct de vedere al mediului.

2. Fermele acvatice reprezintă o nouă era în domesticirea animalelor. Domesticirea nu înseamnă numai ţinerea animalelor în captivitate şi hrănirea lor pentru a creşte. Ea culminează cu stăpânirea deplină a reproducerii, înmulţirea, hrănirea şi obţinerea de rezultate în selecţia soiurilor în funcţie de obiectivul de producţie şi de felul în care animalele sunt crescute.

3. Depaşirea limitărilor în spaţiu, importanţa dezvoltării tehnologice şi a planificării spaţiale. Competiţia în creştere pentru spaţiu repezintă o provocare majoră pentru dezvoltarea viitoare a fermelor piscicole şi a locaţiilor de producţie din acvacultură, situate în zonele de coastă.

4. Există un curent unanim care susţine că sistemele de acvacultură care folosesc recircularea (şi posibil încălzirea) oferă cele mai promiţătoare soluţii acolo unde spaţiul este factorul ce limitează apa dulce, dar şi pentru locaţiile costale. Recircularea apei şi tehnologia de tratare sunt văzute de asemenea ca modalitate de a rezolva impactul acvaculturii asupra mediului şi pentru controlul optim al parametrilor de mediu optimi pentru peşte. Sunt necesare însă niveluri superioare de instruire ale forţei de muncă (monitorizarea sistemului şi supraveghere), iar automatizarea sarcinilor este aproape o condiţie obligatorie.

5. Agricultura extensivă în bazinele piscicole din interiorul teritoriului şi din terenurile umede sau cele din lagunele de coastă trebuie să facă faţă competiţiei cu alte dezvoltări de natură economică (agricultură, industrie, turism, etc).

Principalele activităţi planificate ale acestei strategii pot fi regăsite în Reglementarea consiliului fondului european piscicol – Council Regulation of European Fisheries Fund.

4.1.2. Reglementarea consiliului fondului european piscicol

Până în 2006 principalul instrument financiar care susţinea realizările Politicilor piscicole comune a fost Instrumentul financiar pentru orientare în piscicultură (FIFG). Pentru planificarea financiară a UE, în perioada 2007-2013, un nou instrument financiar va fi folosit, Fondul european pentru piscicultură (FEP). Fiind unul dintre fondurile structurale, FEP a fost format din bugetul comun al EU, iar nivelele responsabile ale factorilor de decizie europeni au alocat bani statelor membre, bugetul trebuind completat cu bani naţionali.

Cum întreaga politică regională a EU s-a schimbat pentru a se armoniza cu reforma CFP, reglementările fondurilor structurale pentru piscicultură şi agricultură au trebuit de asemenea schimbate. Pe baza comunicatelor de la comisie (COM (2004) 497 final), reglementarea consiliului ((EC) No 1198/2006) a fost adoptată. Discuţiile cu statele membre şi factorii de decizie asupra propunerii Comisiei au dat naştere la o serie de schimbări. De exemplu, ajutorul limitat propus iniţial pentru întreprinderile micro şi mici ce operează în agricultură, procesare şi marketing. Va fi posibil acum să se ofere burse pentru întreprinderile mijlocii şi mari, dar micro întreprinderile şi cele mici vor avea prioritate. În plus, noi compensaţii ar putea fi oferite pentru fermele piscicole ale căror locaţii se află în ariile protejate NATURA 2000. Sprijinul pentru pescăriile situate în interiorul teritoriului, organizaţiile producătorilor şi achiziţia de echipament de pescuit de către tinerii pescari va fi de asemenea posibil. Totuşi, textul final al FEP, aprobat de Consiliu, păstrează elementele esenţiale ale propunerilor Comisiei şi rămâne fidel principiilor şi obiectivelor CFP.

Programul EFF se va derula timp de şapte ani, cu un buget total de aprox. 3.8 miliarde de Euro. Finanţarea va fi disponibilă pentru toate sectoarele industriei- pescării maritime sau de interior, afaceri cu acvacultură, organizarea producătorului, procesarea şi marketingul- ca şi pentru zonele de pescuit. Va depinde de statele membre să decidă cum vor să aloce fondurile în funcţie de priorităţile trasate, dar trebuie să pregătească un Plan naţional strategic ca bază pentru programul operaţional. Comisia oferă recomandări statelor membre despre cum să îşi pregătească planurile naţionale strategice (NSP):

• NSP va fi întocmit cu consultarea partenerilor relevanţi

• Informaţiile cerute de NSP prezintă legătura între priorităţi pentru FEP

• Intervenţi şi zonele CFP

• Informaţia poate fi de asemenea inclusă în chestiuni strategice pe orizontală

• NSP va face subiectul unei dezbateri pe baza rapoartelor statelor membre

Despre conţinutul NSP:

MANUAL SUSTAINAQUA

Cadrul legislativ

21/118

• Descrierea generală a sectorului

• Analiza SWOT a sectorului şi a dezvoltării sale

• Obiectivele şi priorităţile statelor membre vis à vis de sustenabilitate

• Dezvoltarea pescăriilor şi a acvaculturii cu privire la CFP

• Indicarea resurselor ce pot fi mobilizate pentru îndeplinirea strategiei naţionale

• Procedura pentru dezvoltarea, implementarea şi monitorizarea NSP

Sprijin financiar pentru fermierii din acvacultură

Este o certitudine că strategiile şi măsurile planificate trebuie să se armonizeze cu reglementările consiliului Fondului European pentru Piscicultură. Acest document identifică 5 Axe de prioritate dupa cum urmează:

1. Măsuri pentru adaptarea flotei de pescuit a Comunităţii

2. Acvacultura, pescuitul în interiorul teritoriului, procesarea şi marketingul pisciculturii şi produselor din acvacultură

3. Măsuri pentru interesul comun

4. Dezvoltarea sustenabilă a zonelor de pescuit

5. Asistenţă tehnică

Pentru fermierii care lucrează într-un mediu cu apa dulce, cele mai importante măsuri sunt detaliate pe axa 2 şi axa 3.

Axa 2 – Acvacultura, pescuitul în interiorul teritoriului, procesarea şi marketingul pisciculturii şi produselor din acvacultură

În cadrul axei 2, următoarele măsuri sunt eligibile pentru finanţarea sectorului acvaculturii:

Investiţii productive în acvacultură: FEP poate sprijini investiţiile în construcţia, lărgirea, echiparea şi modernizarea instalaţiilor de producţie, în special dacă implică îmbunătaţirea condiţiilor de muncă, igienă, sănătate umană sau animală şi calitatea produsului, reducând impactul negativ sau întărind efectele pozitive asupra mediului. Investiţiile vor contribui la unul sau mai multe dintre următoarele obiective:

a. Diversificarea spre noi specii şi producţia de specii cu perspective bune de piaţă;

b. Implementarea metodelor acvaculturii ce reduc substanţial impactul negativ sau întăresc impactul pozitiv asupra mediului în comparaţie cu practicile obişnuite din acest sector;

c. Sprijin pentru activităţile tradiţionale de acvacultură, importante pentru păstrarea şi dezvoltarea fondului economic, social şi de mediu;

d. Sprijin pentru achiziţia de echipamente ce pot proteja fermele împotriva prădătorilor sălbatici;

e. Îmbunătăţirea condiţiilor de muncă şi siguranţă pentru lucrătorii din acvacultură;

Măsuri pentru apă- mediu înconjurător: FEP poate sprijini acordarea de compensaţii pentru folosirea metodelor de producţie din acvacultură care ajută la protecţia şi îmbunătăţirea mediului înconjurător şi la conservarea naturii.

De exemplu, forme de acvacultură ce cuprind protecţia şi intensificarea acţiunilor de mediu, resursele naturale, diversitatea genetică şi managementul peisajului, pot primi sprijin în cadrul acestor măsuri. Pentru sprijinul oferit, beneficiile de mediu ale unor astfel de angajamente trebuie demonstrate printr-o evaluare prealabilă, condusă de un organism desemnat şi competent.

Comisia îşi doreşte de asemenea să încurajeze fermierii din piscicultură să participle la schema de audit şi eco-management a Comunităţii create prin Reglementarea (EC) No 761/2001 a Parlamentului European şi a Consiliului din 19 martie 2001, ce permite participarea voluntară prin organizaţii în schema de audit şi eco-management a Comunităţii (EMAS).

Oricum, mai există încă multe dezbateri în cadrul industriei despre aceste aspecte. Acvacultura organică, în accepţiunea Reglementării Consiliului (EEC) No 2092/91 din 24 iunie 1991 însemnând producerea organică de produse agricole, poate primi de asemenea sprijin aici.

Datorită reglementarilor din acvacultura organică, reglementari foarte stricte şi costisitoare, este foarte important ca „acvacultura sustenabilă” să primească compensaţii pentru crearea valorilor de mediu. Termenul de „acvacultură sustenabilă” înseamnă aici că o activitate din acvacultură este compatibilă cu constrângerile de mediu specifice, rezultând din desemnare zonelor NATURA 2000, conform Directivei Consiliului 92/43/EEC din 21 Mai 1992 asupra conservării habitatelor naturale şi a florei şi faunei salbatice.

Pentru a primi compensaţii conform acestui Articol, beneficiarii trebuie să se angajeze pe o perioadă de minim cinci ani să respecte condiţiile de protejare a mediului şi a apelor, condiţii ce trec dincolo de aplicarea normală a bunelor practici din acvacultură.

MANUAL SUSTAINAQUA

Cadrul legislativ

22/118

Măsuri de sănătate publică: Aceste măsuri privesc în primul rând fermele de moluşte, protejându-le împotriva impactului economic în cazul unei răspândiri de alge dăunătoare.

Măsuri de sănătate animală: FEP poate să contribuie la finanţarea controlului şi eradicării bolilor din acvacultura în termenii Deciziei Consiliului 90/424/EEC din 26 iunie 1990 despre cheltuielile din domeniul veterinar.

Există şi alte măsuri în cadrul celor doua axe care nu afectează direct fermierii din acvacultura de apă dulce, deşi în unele cazuri pot fi totuşi interesaţi de acestea.

Pescuitul în interiorul teritoriului: Măsuri eligibile pentru ajutor

• Ajutor pentru pescuitul în interiorul teritoriului şi pescuitul pe gheaţă, în conformitate cu prevederi similare cu cele din actualul FIFG

• Ajutor pentru redistribuirea vaselor de pescuit de interior către pescuitul de exterior

• Cesiune temporară prevăzută într-un act legal al Comunităţii

Procesare şi Marketing: Măsuri eligibile pentru ajutor

• Îmbunătăţirea condiţiilor de muncă, de sănătate şi de igienă şi calitatea produsului

• Reducerea impactului negativ asupra mediului înconjurător

• Să îmbunătăţească gradul de utilizare al speciilor puţin folosite, al produselor secundare sau al deşeurilor

• Să aplice noi tehnologii, să dezvolte metode de producţie inovatoare

• Marketingul produselor (în primul rând provenit din terenurile locale şi acvacultură)

• Învăţare continuă

Axa 3 – Măsuri pentru interesul comun

În cadrul Axei 3, FEP poate susţine măsuri de interes comun care nu pot fi în mod normal susţinute de către sectorul privat şi care ajută la îndeplinirea obiectivelor şi politicilor piscicole comune. Promotorii acestor măsuri pot fi operatorii privaţi, organizaţiile ce acţionează în numele producătorilor sau organizaţiile recunoscute, cu condiţia ca acţiunile lor să fie de interes comun. Măsurile eligibile sunt:

• Acţiuni colective

• Protecţia şi dezvoltarea faunei şi florei acvatice

• Porturi de pescuit, adăposturi şi cheiuri de debarcare

• Dezvoltarea de noi pieţe şi campanii de promovare

• Proiecte pilot derulate de către un operator economic, o asociaţie profesională recunoscută sau un alt organism competent în acest scop, de către statul membru, în parteneriat cu un organism stiinţific sau tehnic

• Modificarea vaselor de pescuit în vederea redistribuirii

Acţiuni colective legate de acvacultură pot fi urmatoarele:

• Îmbunătaţirea condiţiilor de muncă şi de siguranţă

• Transparenţa pieţelor

• Îmbunătăţirea calităţii şi siguranţei alimentare

• Dezvoltarea, restructurarea şi îmbunătăţirea locaţiilor destinate acvaculturii

• Dezvoltarea unor noi metode de training

• Promovarea de parteneriate între oamenii de ştiinţă şi operatori

• Promovarea egalităţii de şanse

• Crearea şi restructurarea organizaţiilor producătorilor şi implementarea planurilor acestora

• Studii de fezabilitate legate de promovarea parteneriatelor cu ţări ce nu fac parte din Uniunea Europeană

4.2. Politicile de mediu ce au un impact major asupra dezvoltării acvaculturii

O politică de mediu a UE nu este nimic nou. Actualul program de acţiune pe mediu care va dura până în 2012 este cel de-al şaselea dintr-o serie. El a fost creat pe baza a 30 de ani de activitate şi deja a livrat o serie de beneficii – incluzând aerul şi apa mult mai curate, expansiunea habitatelor naturale protejate, un management mai bun al deşeurilor, o atenţie deosebită faţă de consecinţele asupra mediului şi faţă de planificarea deciziilor şi produse mai prietenoase cu mediul înconjurător. Oricum, rămân totuşi mari provocări

MANUAL SUSTAINAQUA

Cadrul legislativ

23/118

de rezolvat.

Al şaselea program de mediu conţine patru priorităţi:

• Schimbările climaterice

• Natura şi biodiversitatea

• Mediul, sănătatea şi calitatea vieţii

• Resursele naturale şi risipa

Din punctul de vedere al unui fermier din acvacultură, acţiunile în zona conservării naturii şi a protecţiei resurselor naturale (cum este apa) sunt cele mai importante.

4.2.1. Politica de conservare a naturii: Habitatul şi Directiva pentru păsări, Natura 2000

Politica de conservare a naturii a UE este bazată pe doua reglementări legislative principale- Directiva pentru pasări şi Directiva pentru Habitate - şi beneficiază de un instrument financiar specific, fondul LIFE-Nature. Priorităţile sale sunt crearea unei reţele europene ecologice (formată din arii speciale de conservare), numită NATURA 2000 şi integrarea condiţiilor de protecţie a naturii în politicile UE cum ar fi agricultura, dezvoltarea regională şi transport.

Reţeaua Natura 2000 a fost înfiinţată în 1992 prin adoptarea Directivei pentru habitate care, împreună cu Directiva pentru păsări, formează piatra de hotar a politicii pentru conservarea naturii europene. Este o parte din răspunsul Europei la conservarea biodiversităţii globale în conformitate cu obligaţiile internaţionale impuse de Convenţia pentru Biodiversitate – Biodiversity Convention.

Scopul reţelei Natura 2000 este să protejeze şi să administreze speciile vulnerabile şi habitatele lor pe teritoriul Europei, făra a ţine seama de graniţele naţionale sau politice. Natura 2000 nu este numai un sistem al rezervelor naturale stricte, unde orice activitate umană este sistematic exclusă. Acesta adoptă o abordare diferită, recunoaşte faptul că omul este parte integrantă din natură şi că cei doi activează cel mai bine în parteneriat. Într-adevăr, multe locaţii din Natura 2000 sunt valoroase tocmai pentru modul în care au fost administrate până acum şi este important să se asigure continuarea acestor activităţi şi pe viitor.

Prin asocierea activă a unor utilizatori de terenuri în administrarea locaţiilor Natura 2000, este posibil ca habitatele semi-naturale şi speciile vulnerabile, dependente de o administrare pozitivă, să fie menţinute.

Recenta reformă asupra Politicii de agricultură comună a separat plaţile din producţie şi le-a înlocuit cu o singură plată per fermă care se bazează pe condiţii bune agricole şi de mediu. Natura 2000 a fost de asemenea încorporată în Politicile comune de pescuit, iar fermierii din fermele piscicole vor fi susţinuţi pentru a întruni cerinţele administrării locaţiei pentru Natura 2000.

Reţeaua Natura 2000 este compusă din Zone speciale de conservare (Special Areas of Conservation – SACs) – desemnate pentru una sau mai multe din cele 198 tipuri de habitat ameninţate şi pentru cele 800 de specii înscrise în anexele la Directiva habitatelor. Include de asemenea Zone de protecţie specială (Special Protection Areas – SPAs) – clasificate conform Directivei păsărilor pentru 200 de specii de păsări ameninţate şi pentru soluri umede de importanţă internaţională.

Locaţiile sunt selectate în trei stadii.

1. Primul stadiu implică o evaluare ştiinţifică la nivel naţional. Fiecare stat membru identifică locaţii importante pentru speciile şi habitatele existente pe teritoriul său pe baza unor criterii ştiintifice comune. Aceste liste naţionale sunt trimise apoi, în mod formal, Comisiei Europene.

2. Al doilea stadiu implică selectarea locaţiilor de importanţă comunitară din listele naţionale în concordanţă cu una dintre cele şapte regiuni biogeografice din Europa. Acest lucru este realizat de către Comisia Europeană în conformitate cu Natura 2000 şi conform cu principiile dezvoltării sustenabile. Scopul său nu este de a opri toate activităţile economice, ci de a trasa parametrii în care acestea pot avea loc în timp ce se respectă colaborarea europeană pentru biodiversitate cu statele memebre şi experţii în ştiinţă.

3. Stadiul trei: Odată ce locaţiile sunt selectate în stadiul doi, ele devin parte din Reţeaua Natura 2000. Statele membre au un termen de până la şase ani să le desemneze ca fiind Arii speciale de conservare (SAC) şi, dacă este necesar să introduca măsuri de management pozitiv pentru a menţine sau a redresa speciile şi habitatele către un statut de conservare favorabil.

Directiva solicită ca în cadrul locaţiilor Natura 2000 să fie evitate acţiunile destructive ce ar putea perturba în mod semnificativ speciile sau ar putea deteriora habitatele pentru care locaţia a fost aleasă.

Măsuri pozitive ar trebui luate, atunci când este cazul, pentru a menţine şi redresa aceste habitate şi specii într- un „stadiu de conservare favorabil” în forma lor naturală.

Depinde de statele membre să decidă cum pot obţine conservarea locaţiei:

• Statutară (e.g. crearea unei rezerve naturale)

MANUAL SUSTAINAQUA

Cadrul legislativ

24/118

• Contractuală (e.g. semnarea de acorduri de administrare cu proprietarii de terenuri)

• Administrativă (oferirea fondurilor necesare pentru administrarea locaţiei)

4.2.2. Directiva cadru pentru apă şi acvacultura de apă dulce

Pe 23 octombrie 2000, "Directiva 2000/60/EC a Parlamentului European şi a Consiliului ce stabileşte cadrul pentru acţiunile comunitare în domeniul politicii pentru apă” sau, mai pe scurt, Directiva cadru pentru apă în EU- EU Water Framework Directive, WFD, a fost în sfârsit adoptată. WFD lărgeşte protecţia apei la toate apele şi stabileşte obiective clare despre cum un „status pozitiv” trebuie atins pentru toate apele europene până în 2015 şi că folosirea apei trebuie să fie sustenabilă în toată Europa. Acest sistem vine chiar la timp, având în vedere faptul că resursele de apă ale Europei suportă deja o presiune în creştere.

Implementarea WFD ridică un număr de provocări tehnice comune pentru statele membre, Comisie, ţări candidate, tări EEA, factori de decizie şi ONG- uri. În plus, multe dintre bazinele râurilor europene sunt internaţionale, traversând graniţe administrative şi teritoriale. De accea, înţelegerea şi abordarea comune sunt cruciale pentru o implemetare de succes şi efecientă a Directivei.

Comisia a prezentat o „Propunere pentru o directivă cadru pentru apă” cu următoarele scopuri principale:

• Lărgirea scopului protecţiei apei la toate apele, ape de suprafaţă sau subterane

• Obţinerea „statusului pozitiv” pentru toate apele până la un termen limită stabilit

• Managementul apei bazat pe bazinele râurilor

• „Abordarea combinată” a limitelor valorilor de emisii şi a standardelor de calitate

• Corectarea preţurilor

• Implicarea cetăţenilor

• Legislaţie coerentă

Cel mai bun model pentru un sistem singular de administrare a apei este managementul prin bazinul râului- unitatea geografică şi hidrologică naturală – dincolo de graniţele adimistrative sau politice. Iniţiativele duse mai departe de statele membre pentru râurile Maas, Schelde sau Rin au servit ca exemple pozitive ale acestei abordări, prin cooperarea şi trasare unor obiective comune de-a lungul graniţelor statelor membre, sau chiar în afara spaţiului european pentru Rin. În timp ce câteva ţări membre şi-au asumat deja abordarea bazinului râului, acest lucru nu s-a întamplat pretutindeni. Pentru fiecare district al bazinului unui râu – unele dintre ele traversează frontiere naţionale – va fi nevoie de un plan al managementului bazinului râului care să fie actualizat o data la şase ani şi care va oferi contextul pentru coordonarea cerinţelor identificate mai sus.

Pentru a răspunde provocărilor într-un mod cooperant şi coordonat, statele membre, Norvegia şi Comisia au căzut de acord asupra unei Strategii comune de implementare (CIS) pentru Directiva cadru a apei la numai cinci luni după activarea Directivei.

CIS este actualizat regulat de către statele membre şi cele mai importante priorităţi pentru perioada 2007-2009 au fost considerate, de către Directori, urmatoarele: „WFD şi agricultura”, „WFD şi hidromorfologia”, „obiectivele de mediu, excepţiile şi chestiunile economice înrudite”, „deficitul de apă şi secetă” şi „monitorizarea biologică şi chimică”. Mai mult, activitatea pe schimbarea climaterică este cu siguranţă prevăzuta, activitatea ce se va concentra asupra opţiunilor şi oportunităţilor oferite de către Politica cadru pentru apă a Uniunii Europene pentru adaptarea la impactul schimbărilor climaterice. De aceea activitatea va trebui coroborată cu alte activităţi CSI cu privire la crearea de legături şi coordonarea eforturilor legate the schimbările climaterice.

Obiectivele de mediu sunt definite în Articolul 4 – articolul cheie – din Directiva cadru pentru apă (WFD). Scopul este managementul sustenabil pe termen lung al apei bazat pe un nivel ridicat de protecţie al mediului acvatic. Articolul 4.1 defineşte obiectivul general al WFD ca fiind atins pentru toate sursele de apă, de suprafaţă sau subterane, de exemplu atingerea statusului pozitiv până în 2015, şi introduce principiile prevenirii oricărei deteriorări suplimentare a situaţiei curente. Urmează apoi un număr de exceptii de la obiectivele generale care permite, pentru obiectivele mai puţin urgente, extinderea termenului limită dincolo de 2015 sau implementarea de noi proiecte în cazul în care o serie de condiţii sunt îndeplinite.

Exerciţiul de intercalibrare este un element cheie în trasformarea obiectivului general de mediu în unul operaţional într-un mod unitar în toată Uniunea Europeană. Schema clasificarii WFD pentru calitatea apei include cinci categorii de status: înalt, bun, moderat, slab sau rău. Obiectivul general al WFD este obţinerea „statutului bun” pentru toate suprafeţele de apă până în 2015. „Statutul bun” înseamnă de asemenea un statut bun ecologic şi un statut bun chimic.

Documentele pentru ghidare şi rapoartele tehnice au fost produse pentru a oferi asistenţă factorilor de decizie în implementarea WFD. Documentele pentru ghidare intenţionează să ofere o abordare

MANUAL SUSTAINAQUA

Cadrul legislativ

25/118

metodologică exhaustivă, dar va fi nevoie ca acestea să fie adaptate pentru circumstanţele specifice ale fiecărui stat memebru al EU.

Toate aceste documente, inclusiv cele produse în cadrul proiectului Strategia comună de implementare pot fi găsite în biblioteca WFD CIRCA (http://ec.europa.eu/environment/water/water-framework/iep/index_en.htm).

MANUAL SUSTAINAQUA

Oportunităţi de piaţă

26/118

5. Calitatea produsului şi diversificarea – oportunităţi de piaţă ale acvacultorilor pentru peştele şi produsele lor secundare

Un criteriu foarte important pentru a rezista la competiţia în creştere de pe piaţa de peşte, este calitatea excelentă a produsului asociată cu calitatea cărnii şi preferinţele consumatorilor. Consumatorii sunt din ce în ce mai preocupaţi de modul în care este produs peştele sau ce tip de ingrediente se folosesc pentru hrană. Reglementările şi autorităţile UE se concentrează de asemenea asupra siguranţei hranei şi trasabilităţii producţiei de la „ou la farfurie”. Datorită propriilor interese comerciale şi pentru a îndeplini aşteptările clienţilor în timp ce respectă cerinţele reglementărilor, cele mai multe lanţuri de supermarketuri au introdus reguli foarte stricte cu privire la produsele din peşte. Pentru a vinde peşte prin acest canal de piaţă important, produsele trebuie să îndeplinească standarde de calitate înalte.

Pe de cealaltă parte, mediul economic şi social aflat în schimbare creează noi pieţe pentru produsele secundare, iar fermierii trebuie să găseasca mijloace inovatoare de a utiliza produsele secundare mai eficient. Prin accesarea alternativelor, a pieţelor ce cresc rapid alături de piaţa principală a produselor din peşte de bună calitate, fermierii ar putea să îşi crească sustenabilitatea economică şi să îşi îmbunătaţească competivitatea pe piaţa de acvacultură internaţională, în special cu importurile cu costuri reduse din Asia. Unul dintre scopurile majore ale SustainAqua a fost analizarea influenţei diferitelor sisteme de creştere şi a tiparelor de hrănire asupra calităţii peştelui. Un alt scop a fost cercetarea potenţialelor aplicaţii de piaţă ale diferitelor produse secundare din acvacultură, pentru atragerea de noi pieţe de desfacere.

În studiul de caz din Polonia, a fost evaluat impactul a trei sisteme diferite de bazine piscicole şi al hranei asupra calităţii crapului comun. În studiile de caz din Elvetia şi Ungaria, a fost analizat potenţialul de piaţă al produselor secundare pentru industria cosmetică şi cea energetică: plante de hidrocultură şi fructe tropicale la Tropenhaus, în Elvetia, şi diferite recolte pentru terenurile umede în Ungaria.

5.1. Calitatea produsului – cazul polonez

Termenul „calitatea peştelui” este un set complex de caracteristici influenţate de numeroşi factori. Include: aspect (ex.culoare), valoare nutritivă (compoziţia părţilor comestibile, ex: acizi graşi, grăsime), caracteristici organoleptice (gust, aromă, miros, textură), prospeţime şi siguranţă (includerea unor părţi componente toxice, metale grele, chimicale folosite în acvacultură şi metaboliţii lor, patogeni umani).

În cadrul SustainAqua, principalul scop a fost identificare influenţelor hranei şi a sistemului de cultivare asupra calităţii şi gustului la crap, cu ajutorul testelor consumatorilor, alcătuirea profilului senzorial cu o echipă de specialişti şi analiza chimică a proteinei, grăsimii şi a acizilor graşi.

Următoarele întrebări au fost analizate:

• Există o diferenţă de gust şi calitate dacă crapul este ţinut în sisteme de policultură sau monocultură (spectru diferit de hrană şi eficientizarea utilizării disponibilă)?

• Există o diferenţă de gust şi calitate dacă crapul este hrănit cu cereale (porumb şi grâu) sau cu mâncare naturală?

Cercetarea s-a concentrat asupra crapului comun (Cyprinus carpio), principala specie crescută în Polonia. Următoarele mostre de peşte au fost analizate:

1. Crapul comun crescut în monocultură tradiţională - hrănit cu cereale

2. Crapul comun crescut în policultură traditională - hrănit cu mâncare naturală

3. Crapul comun crescut în monocultură - hrănit cu mâncare naturală

În plus, novacul (Hypophthalmichthys nobilis) a fost analizat, de asemenea crescut într-un sistem de policultură cu hranire naturală pentru a demonstra calitatea ridicată şi gustul şi pentru a obţine un grad mai mare de acceptare pe piaţă. La ora actuală există câteva prejudecăţi printre consumatori în privinţa gustului neplăcut al acestor specii, de aici rezultând preţuri scăzute (ca. 1€/kg).

Rezultatele arată că crapul ce a fost hrănit natural a avut un conţinut mult mai scăzut de grăsime decât cel hrănit cu cereale. Apar de asemenea diferenţe semnificative în conţinutul de acizi graşi şi în compoziţie. Crapul cu hrănire naturală a avut proporţii mai mari de n-3 şi n-6 acizi graşi polinesaturaţi (PUFA) care sunt consideraţi a avea efecte pozitive asupra sănătăţii umane. De asemenea pentru a ţine cont de gradul de acceptare al consumatorului, crapul cu hrănire naturală a fost clasat mult mai bine, datorită mirosului său proaspăt, neutru şi nu prea aspru şi datorită gustului delicat, nu mucegăit. Nu a fost detectată nici o diferenţă semnificativă între crapii din sistemele de monocultură sau policultură, în urma analizelor.

Poate fi concluzionat că sistemul de hrănire are un impact mai ridicat asupra calităţilor senzoriale şi chimice decât sistemul de cultură. Factorul principal care controlează conţinutul de grăsime, compoziţia în acizi graşi şi caracteristicile organoleptice, este dieta. Daca crapul este crescut în monoculturi sau in policulturi pare să

MANUAL SUSTAINAQUA


27/118

nu aibă o influenţă puternică asupra calităţii peştelui.

În plus, cu privire la marketingul novacului (Hypophthalmichthys nobilis), rezultatele acestui studiu au arătat o evaluare pozitivă a calităţii senzoriale / acceptării consumatorului, atingând aceleaşi valori ca şi crapul comun.

5.2. Recoltele din terenurile umede pentru industria energiei bio (energiei regenerabile) – cazul maghiar

Potenţialul producţiei de biomasă pentru sectorul în creştere vertiginoasă al energiei bio este uriaş. Produsele secundare lignocelulozice provenite din activităţi de acvacultură oferă posibilităţi uriaşe pentru producţia de combustibil etanol, căldură sau electricitate. Combinaţia dintre acvacultură, tratamentul apelor reziduuale şi producţia de energie bio este o abordare inovatoare în Uniunea Europeană. Ar putea să servească două scopuri, cu avantaje enorme în acelaşi timp.

4. Fermierii ar putea profita în două moduri diferite, în acelaşi timp: diminuarea costurilor pentru tratarea apelor reziduale şi vânzarea unui nou produs pentru venituri suplimentare.

5. Pentru a acoperi viitoarele cereri masive de biomasă în UE, toate ariile cu potenţial pentru cultivarea biomasei trebuie folosite, inclusiv locaţiile de acvacultură.

Sălcii dupa plantarea în apa ce acoperă terenurile umede (Photo: AKVAPARK)

Posibilităţi

În cadrul SustainAqua, trestia comuna (Phragmites australis), papura (Typha latifolia/ angustifolia), trestia gigant (Arundo donax) şi salcia (Salix viminalis) sunt analizate exact pentru potenţiala utilizare ca biomasă în scopuri legate de energie, ex. pentru producţia de talaş sau peleţi pentru generarea de căldură şi electricitate sau pentru producerea de bioetanol celulozic ca bio- combustibil pentru transport (vezi Tabel 2).

Conţinutul de apă

- Factor critic ce determină cantitatea de caldură obţinută prin ardere - Cu cât este mai mare conţinutul de apă din combustibil, cu atât este mai mic conţinutul de energie

Valoarea combustibilului - Cantitatea de energie emisă sub formă de căldura cand un kg de lemn este ars

Polizaharidele din membrană

- Membranele plantelor conţin în principal trei tipuri diferite de polimeri: celuloza, hemiceluloza şi lignina - Celuloza şi hemiceluloza conţin şiruri lungi de zaharuri ce pot fi transformate în combustibili pentru transport cum ar fi bioetanolul - Pentru a cunoaşte aportul de polizaharide este important să evaluam potenţialul iniţial al culturilor pentru producerea de bio- combustibil

Tabel 2: SustainAqua analizează potenţialul de energie bio al recoltelor de pe terenuri umede

Rezultatele acestor analize dovedesc potenţialul clar pentru aplicaţiile energiei bio. Cifrele pentru polizaharidele din membrane arată oportunităţile de producere a bioetanolului celulozic din aceste recolte, în special la Arundo donax şi Phragmites australis. Valoarea cantităţii de căldură a arătat cifre promiţătoare mai

MANUAL SUSTAINAQUA


28/118

ales pentru papură. Alte experimente internaţionale dovedesc potenţialul ridicat al celor patru culturi testate pe terenurile umede.

Totuşi, trebuie luat în considerare faptul că, într- o fermă de acvacultură, scopul principal al unei plantaţii pe terenurile umede este tratarea apei reziduale din activităţile de acvacultură. Scopul este de a utiliza această biomasă produsă ca şi produs secundar pentru producerea de energie bio. În orice caz, tratamentul apei reziduale va fi întotdeauna prioritatea plantaţiilor pe terenuri umede, nu producerea de energie bio. Aceasta ar putea duce la următorii factori care sunt nocivi pentru producerea de energie bio eficientă şi rentabilă:

3. Amplasarea culturii pe terenuri umede nu oferă conditiile optime de creştere pentru producerea de energiei bio

4. Momentul recoltării este important pentru calitatea optimă a arderii (cea mai buna primăvara)

5. Cicluri de recoltare de doi sau trei ani ar putea fi mai potrivite

Trebuie să fie îndeaproape investigat modul în care tratamentul apei şi producţia recoltei pentru energie pot fi combinate cât mai eficient posibil, pentru a oferi condiţii optime pentru atingerea ambelor obiective.


Condiţiile sunt la ora actuală foarte favorabile dezvoltării biomasei pentru producerea de energie. Ţintele ambiţioase ale UE de a creşte aportul energiei bio în mixul european de energie crează o cerere uriaşă pentru resurse de biomasă în deceniul viitor. Este de asemenea o şansă unică pentru fermierii din acvacultură să câştige venituri suplimentare prin utilizarea produselor secundare din ferma lor pentru a asigura industriei energiei bio biomasa necesară.

Salcia (Salix viminalis) este deja folosită pentru producerea de talaş pentru încălzire şi generarea de electricitate, de exemplu în aşa-numitele plantaţii de subarboret cu rotaţie scurtă (SRC). SRC indică informaţii utile despre designul zonelor de cultură pe terenuri umede pentru aplicarea în acvacultură. Pentru profitabilitate, zona ar trebui să aibă minim 1 ha, să fie accesibilă pentru utilajele de recoltare şi să producă minim 8-11 t de masă uscată la hectar pe an.

În privinţa celor trei plante erbacee folosite în studiul de caz din Ungaria, trestia comună, papura şi trestia uriaşă, acest sector abia începe să se dezvolte şi să se lanseze. Se aşteaptă să apară îmbunătăţiri în viitorul apropiat. De accea, în timp ce dezvoltarea tehnico-economică pentru o piaţă funcţională a biomasei-energiei bio de-a lungul Europei începe să se petreacă şi va fi atinsă în 3-5 ani, acest interval de timp ar trebui folosit pentru a optimiza condiţiile pentru producerea biomasei în strânsă legatură cu activităţile de acvacultură. În acelaşi timp este necesar sa nu se neglijeze scopul iniţial al culturilor de pe terenurile umede, tratarea apelor reziduale şi retenţia nutrienţilor.

5.3. Plantele de hidrocultură şi fructele tropicale pentru industria cosmetică

Plantele de hidrocultură şi fructele tropicale au un mare potenţial de a fi folosite ca produse primare regenerabile în industria cosmetică. ^ansa pentru astfel de produse secundare din acvacultură este vânzarea provenienţei produsului. Conceptul holistic ar putea fi un argument de vânzare unic pentru astfel de produse. În special SME ar putea fi foarte interesată în dezvoltarea comună de noi produse, cum ar fi cremele de papaya sau de guave.

Posibilităţi

În cadrul SustainAqua, lintiţa (Lemna sp.) – care ar putea fi un produs secundar considerabil al sistemului de tratare pe terenuri umede din Ungaria sau în sistemul „cascadă” polonez – zambila de apă (Eichhornia crassipes), guava (Psidium sp.) şi papaya (Carica papaya) au fost analizate. Pentru fructele tropicale, analiza s-a focalizat asupra fructelor de calitate scăzuta şi medie care nu ar putea fi vândute la pieţele de fructe ca un produs de primă clasă. Cum nu a fost posibilă căutarea unor noi ingrediente sau întreaga compoziţie chimică a plantelor selectate, cele mai promiţătoare ingrediente cunoscute au fost evaluate pentru concentraţia lor (vezi Tabel 3):

Pectina

- Lintiţa este bogată într-o pectină specifică clasei Lemna (apiogalactoronan/ lemnan) - Caracteristici extraordinare în comparaţie cu pectina obisnuită (din mere) - Ar putea fi folosită pentru tratarea simptomelor pielii ce îmbătrâneşte sau a inflamaţiilor pielii

Carotenoide, lycopene

- Guava şi papaya sunt bogate în substanţe bioactive - ß-caroten şi lycopene sunt cunoscute pentru impactul pozitiv asupra sănătăţii umane

Polyphenol - Guava are proprietăţi antioxidante atribuite conţinutului său de polyphenol - Zambila de apă, datorită conţinutului de polyphenol, poate proteja pielea impotriva efectelor dăunatoare ale metalelor grele şi îmbunătăţeşte respiraţia celulelor - Zambila de apă poate fi de asemenea potrivită pentru fitoremediere şi este capabilă să extragă metale şi materiale toxice din apa reziduală pentru uz metabolic propriu

MANUAL SUSTAINAQUA


29/118

Tabel 3: SustainAqua determină potenţialul industrial al platelor de hidrocultura şi al fructelor tropicale

Rezultatele acestor analize dovedesc că produsele secundare din studiul de caz Tropenhaus nu conţineau o concentraţie mai mare de substanţe active cunoscute, comparativ cu alte plante. O valoare adăugată în utilizarea produselor secundare din acvacultură în sectorul cosmetic ar putea reprezenta abordarea holistică şi organică a, de exemplu, producţiei de la Tropenhaus sau din alte ferme sustenabile din acvacultură. Un astfel de argument unic la vânzare ar putea fi benefic pentru amunite ramuri ale industriei, în mod special în întreprinderile mici şi mijlocii.


Proiectele de dezvoltare actuale din industria cosmetică, în special piaţa de cosmetice naturale, sunt favorabile utilizării produselor secundare din acvacultură:

• Creşteri de piaţă de până la 20% în branşa cosmeticelor naturale

Vânzările globale de cosmetice organice sunt în plin avânt, cu venituri ce se apropie de 5 miliarde de Euro în 2006. Europa este motorul principal al creşterii, cu rate de creştere de peste 20%, până la vânzări de 1,1 miliarde Euro. Germania, urmată de Austria şi Elveţia, este ţara din fruntea clasamentului pe acest segment de piaţă, ajungând la vânzări de 650 milioane Euro în 2006. Cota de piaţă pentru întreaga piaţă a cosmeticelor este prevăzută să crească de la 6% în prezent până la 10% în 2012. Totuşi pieţele din Franta au cea mai rapidă creştere, cu rate de creştere de 40% în 2005.

• Dominatia unor întreprinderi mici şi mijlocii foarte inovatoare

În Europa furnizorii sunt foarte fragmentaţi şi dominaţi de întreprinderile mici şi mijlocii, cu peste 400 de IMM- uri ce produc cosmetice naturale.

• Rata ridicată de dezvoltare de noi produse (NPD): NPD este trasătura cheie

Industria produselor cosmetice este caracterizată de inovaţie şi o rată ridicată de dezvoltare de noi produse. Inovaţia este esenţială pentru îmbunătaţirea performanţei, pentru siguranţă şi impactul de mediu al produselor. Companiile experimentează cu ingrediente naturale, îndepărtându- se de substanţele chimice sintetice.

• Poziţionarea produsului: Marketingul de succes derivă din diferenţierea clară de produsele concurente

Un factor de succes cheie pentru cosmeticele naturale este poziţionarea produsului. Câştigătorii pieţei sunt companiile care pot diferenţia cu succes produsele lor de cele concurente, fie ele naturale sau standard.

MANUAL SUSTAINAQUA

Studiul de caz din Ungaria

30/118

6. Tratarea apei în sistemele de acvacultură intensive prin terenuri umede şi bazine piscicole extensive- Studiul de caz din Ungaria

6.1. Terenurile umede artificiale ca metodă sustenabilă pentru tratarea deversărilor din acvacultură şi producţia de recolte valoroase (locaţie – fermă de somn african)

6.1.1. Introducere – Descrierea generală a inovaţiei

Obţinerea şi menţinerea calităţii apei în corpurile de apă naturale este un obiectiv important al legislaţiei naţionale şi europene şi al ONG-urilor deoarece calitatea şi cantitatea resurselor de apă dulce este unul dintre factorii cheie al unei vieţi sănătoase. Deversările cauzează contaminarea şi deteriorarea ecosistemelor naturale. Mai mult, taxa pentru apa poluată în Ungaria este remarcabilă. Aceste argumente forţează producătorii să găsească metode de tratare eficiente şi ieftine.

În ultimele decenii terenurile umede artificiale au fost redescoperite ca metodă eficientă pentru tratarea apei reziduale. În ecosistemele din terenurile umede, conţinutul de poluanţi este diminuat printr-un proces natural care foloseşte plantele ce purifică apa. Poluanţii deversaţi sunt stabilizaţi şi transformaţi în nutrienţi solubili care sunt folosiţi printre organismele din terenurile umede.

Prin combinarea diferitelor tipuri de terenuri umede, cum ar fi iazurile de stabilizare, bazinele piscicole, şi iazurile cu plante macrofite, eficienţa înlăturării nutrienţilor poate fi crescută. Mai mult, prin integrarea unor specii de peşte şi plante valoroase, aceşti nutrienţi pot fi transformaţi în produse secundare vandabile. Prin comasarea peştelui într-un singur bazin, o anumită proporţie din nutrienţii deversaţi este refolosită în carnea de peşte, iar nivelul necesar de oxigen dizolvat asigură condiţii propice pentru procesele aerobice. În bazinul cu plante macrofite, cele care tolerează nivelul de apă uzată, asimilează o cantitate considerabilă de nutrienţi pentru producţia de biomasă ce poate fi folosită în energia bio.

6.1.2. Principiile studiului de caz

Ferma de somn african, denumită pe scurt FSA este localizată la sistemul experimental de bazine piscicole, din cadrul Institutului pentru piscicultură, acvacultură şi irigaţii (HAKI) din Szarvas, Ungaria. La scara unui pilot de 1.1 ha (Subsistem ‘A’) şi 0.4 ha (Subsistem ‘B’), sistemele de terenuri umede au fost construite pentru tratarea apelor deversate dintr-o fermă de somn african în sistem intensiv de tip flow-through.

Subsistemele din terenurile umede au fost construite prin combinarea unui bazin de stabilizare, unui bazin piscicol şi a unui bazin cu plante macrofite. Bazinele au fost umplute cu apă dulce dintr- un braţ al unui râu (Körös) situat în apropiere, la începutul perioadei de operare (mai în 2007, februarie în 2008).

Deversările din ferma de somn african au fost canalizate în bazinul de stabilizare, unde un aerator cu zbaturi a fost pus în funcţiune şi unde a fost adaugată apa din râu. Apa din bazinul de stabilizare a fost introdusă în bazinul piscicol unde o parte din nutrienţi a fost reţinută în biomasă. Deversarea din bazinul piscicol a fost canalizată în terenurile umede artificiale unde sunt plantate diverse plante cu potenţial energetic: trestia comună (Phragmites australis), papura (Typha latifolia şi T. angustifolia), salcia (Salix viminalis), trestia uriaşă (Arundo donax) şi tamarişca (Tamarix tetrandra) (vezi Tabelul 4). Schema acestui modul poate

A_PH 2288m2

A_TY 2728m2

B_SA 683 m2

B_AR 683 m2

Subsystem ’A’ Subsystem ’B’

B_SAi 683 m2

B_TAi 683 m2

A_SP 3072 m2

A_FP 3072 m2

B_SP 1387 m2

B_FP 1380 m2

Stabilisation pond Fishpond Macrophyte pond Irrigated area

Flow-through African catfish

farm

Figura 4: Schemă a studiului de caz FSA

MANUAL SUSTAINAQUA


31/118

fi regăsită în Figura 4.

Două câmpuri irigate adiţionale au fost conectate la Subsistemul B în 2008. Apa a fost menţinută sub suprafaţa solului şi a fost examinată capacitatea de remediere a conţinutului de sodiu pentru salcie energetică şi tamarişcă.

Următoarele principii au fost aplicate:

� Timpul de retenţie: Timpul de retenţie hidraulică calculată a fost de 18 zile în fiecare unitate.

� Adâncimea apei: Adâncimea medie în bazinele de stabilizare şi în cel piscicol a fost de 1,2 m, iar în bazinul cu plante macrofite a fost de 0.5 m.

� Peştele: A fost folosită policultura de peşte la o densitate de 900 kg/ha: 35% crap comun (Cyprinus carpio), 60% crap argintiu (Hypophthalmichthys molitrix) şi 5% cosaş (Ctenopharyngodon idella) în aprilie şi mai. Componenţa mixului de peşte a fost aleasă pentru a atinge scopurile propuse în tratarea apei şi pentru a utiliza sursele naturale de hrană cât mai eficient posibil.

� Hrană: Nu a fost folosită hrana artificială în bazinele piscicole.

� Recoltarea: Bazinele piscicole au fost recoltate ţn noiembrie, apa a fost drenată, iar fundul bazinului a fost menţinut uscat pe perioada iernii (din noiembrie până în februarie).

Unitate Zonă Adâncimea apei

Specii Comentarii

A_SP 3 072 m2 1.2 m Lintiţa (Lemna sp.) Îndepărtată regulat

A_FP 3 072 m2 1.2 m Policultura de crap Depusă în aprilie Recoltată în noiembrie

A_PH 2 288 m2 0.5 m Trestia comuna (Phragmites australis), lintiţă

Recoltată în noiembrie

A_TY 2 728 m2 0.5 m Papura (Typha latifolia, T. angustifolia) Recoltată în noiembrie

B_SP 1 387 m2 1.2 m Lintiţa (Lemna sp.) Îndepartată regulat

B_FP 1 380 m2 1.2 m Policultura de crap Depusă în aprilie Recoltată în noiembrie

B_SA 683 m2 0.5 m Salcie (Salix viminalis), papura (Typha sp.)

Plantată în 2006, creştere insuficientă, invazia papurei

B_AR 683 m2 0.5 m Trestia uriaşă (Arundo donax), papura (Typha sp.)

Plantata în 2006, creştere insuficientă, invazia papurei

B_SAi 683 m2 Nu este aplicabilă

Salcie (Salix viminalis) Plantată în 2007, irigată cu apă deversată din bazinul piscicol (B_FP)

B_TAi 683 m2 Nu este aplicabilă

Tamarişca (Tamarix tetrandra) Plantată în 2007, irigată cu apă deversată din bazinul piscicol (B_FP)

Tabel 4: Principalele caracteristici ale unităţilor experimentale

6.1.3. Evaluarea indicatorilor de sustenabilitate selectaţi de SustainAqua

Apa la intrare şi la ieşire

Apa de intrare a fost introdusă în sistemul experimental din două surse:

• Deversările din ferma de somn african ce trebuie tratate

• Apa dulce din râul Körös pentru umplerea bazinelor, asigurarea oxigenului şi a algelor pentru stabilizarea bazinelor pe timpul operaţiunii

Bazinele au fost iniţial umplute cu apă dulce din braţul râului Körös. Majoritatea apei de râu a fost utilizată pentru umplere (13 829 m3 în 2007; 11 173 m3 în 2008); alţi 10 037 m3 în 2007 şi 17 089 m3 în 2008 au fost adaugaţi în timpul operaţiunii de stabilizare a bazinelor. Consumul zilnic de apă a fost în medie de 65.6 m3 şi 69.5 m3 în 2007 si 2008. Volumul zilnic teoretic a fost calculat pentru că împrospătarea apei nu era o operaţiune zilnică, ci avea loc numai în cazul unei regim de oxigenare nefavorabil. Consumul specific de apă dulce a fost calculat pentru sistemul de tratament şi s-a descoperit că pentru 1 m3 de apa deversată tratată a fost folosita 0.159-0.274 m3 de apă de râu şi, în total, incluzând umplerea iniţială, 0.279-0.453 m3 a fost aplicată.

Ieşirea apei a fost asigurată la poarta de scurgere a bazinelor cu plante macrofite. În timpul retenţiei, volumul apei din interior a scăzut prin evaporare, circuitul apei în natură şi secetă. De aceea volumul apei ieşite a

MANUAL SUSTAINAQUA


32/118

fost mai mic cu 55-57% decat volumul apei intrate.

Eficienţa utilizării nutrienţilor

Producţia totală de azot a fost de 162 kg în timpul perioadei de funcţionare din 2007, ceea ce corespunde unei deversări de 1.05 kg/zi pentru întregul sistem de tratare. În apa de ieşire a fost detectat cu 10% mai puţin azot decât în sursa apei de intrare. Producţia totală de fosfor a fost de 44.9 kg şi descărcarea zilnică de 0.29 kg. În apa de ieşire a fost găsit un procent de 27% din fosforul prezent în apa de intrare. Conţinutul de carbon al probelor de apă a fost calculat ca fiind jumătate din cantitatea de aerosoli volatili: producţia totală de carbon a fost de 3 262 kg în timpul operaţiunii, corespunzând unei producţii zilnice de 21.1 kg. În apa de ieşire a fost detectat mai puţin de 8 % din carbonul organic iniţial (Tabel 5).

N P C

Unitate Intrare Ieşire Scoatere Intrare Ieşire Scoatere Intrare Ieşire Scoatere

kg kg % kg kg % kg kg %

A_ST 1 167 722 38.1 117 95.1 18.7 1 930 1 307 32.2

A_FI 722 404 27.2 (44.0) 95.1 69.0 22.3 (27.4) 1 307 1 022 14.8 (21.9)

A_PH 207 77.4 11.1 (62.6) 35.6 20.5 12.9 (42.4) 526 325 10.4 (38.2)

A_TY 196 46.5 12.8 (76.3) 33.4 15.1 15.6 (54.8) 495 279 11.2 (43.6)

A_Total 1 167 124 89.4 117 35.6 69.6 1 930 605 68.7

B_ST 512 235 54.1 50.0 31.9 36.2 813 561 31.0

B_FI 235 114 23.6 (51.5) 31.9 18.8 26.1 (41.0) 561 374 23.0 (33.4)

B_SA 56.4 21.1 6.90 (62.6) 9.30 5.13 8.36 (44.9) 188 108 9.82 (42.5)

B_AR 58.1 17.0 8.03 (70.8) 9.55 4.13 10.8 (56.7) 186 79.4 13.1 (57.3)

B_Total 512 38.1 92.6 50.0 9.26 81.5 813 187 77.0

Total 1 679 162 90.3 167 44.9 73.1 2 743 792 71.1

Tabel 5: Nutrienţi de intrare, de ieşire şi suprimarea nutrienţilor din unităţile FSA în 2007 (în paranteze: scoaterea calculată pentru intrarea în bazin)

N P C

Unit Intrare Ieşire Scoatere Intrare Ieşire Scoatere Intrare Ieşire Scoatere

kg kg % kg kg % kg kg %

A_ST 1 352 865 36.0 152 95.9 37.0 2 646 1 304 50.7

A_FI 865 376 36.1 (56.5) 95.9 48.0 31.5 (49.9) 1 304 1 143 6.07 (12.3)

A_PH 184 41.9 10.5 (77.3) 23.7 15.5 5.36 (34.4) 562 161 15.2 (71.4)

A_TY 198 37.1 11.9 (81.2) 23.3 14.7 5.66 (36.9) 522 166 13.4 (68.1)

A_Total 1 352 79.0 94.2 152 30.2 80.1 2 646 327 87.6

B_ST 717 361 49.6 78.9 40.4 48.7 1 351 554 59.0

B_FI 361 184 24.7 (49.0) 40.4 19.3 26.7 (52.2) 554 503 3.78 (9.22)

B_SA 88.3 17.3 9.90 (80.4) 9.21 2.96 7.93 (67.9) 238 68.3 12.5 (71.3)

B_AR 99.0 19.5 11.1 (80.3) 9.78 3.97 7.36 (59.4) 257 80.1 13.1 (68.8)

B_Total 717 36.8 94.9 78.9 6.93 91.2 1 351 148 89.0

Total 2 069 116 94.4 231 37.1 83.9 3 997 475 88.1

Tabel 6: Nutrienţi de intrare, de ieşire şi scoaterea nutrienţilor din unitatile FSA în 2008 (în paranteze: scoaterea calculată pentru intrarea în bazin)

Producţia totală de azot a fost calculată la 116 kg în timpul perioadei operaţionale din 2008, ceea ce corespunde la o descărcare zilnică de 0.48 kg pentru întregul sistem. În apa de ieşire a fost detectat mai puţin de 6% din cantitatea de azot detectată în apa sursă de intrare. Fosforul total a fost la ieşire de 37.1 kg şi descărcarea zilnică a fost de 0.15 kg, iar în apa de ieşire s-a depistat 16% din fosforul existent în apa de intrare. Producţia totală de carbon a fost de 4812 kg pe perioada operaţiunii, adică o descărcare de 19.7 kg/ zi. În apa de ieşire, a fost detectat mai puţin de 5% din carbonul organic existent în apa de intrare (Tabel 6). Producţia de azot şi fosfor a fost considerabil mai mică în 2008 decât în 2007, în special cu privire la descărcările zilnice care au fost cu aproape 50% mai mici în 2008. Producţia de carbon organic, conform

MANUAL SUSTAINAQUA


33/118

cantităţilor zilnice, a fost similară în cei doi ani.

Nutrienţi Unitate 2007 2008

N P C N P C

Intrare kg 1 679 167 2 743 2 069 231 3 997

Ieşire

Apa % 9.7 27 29 5.6 16 4.3

Apa la recoltare % 10 17 20 5.9 9.2 7.5

Peşte % 1.0 1.8 3.5 0.99 1.7 2.3

Plante % 4.0 9.2 n.c.* 3.7 8.5 n.c.* *nu au fost calculate

Tabel 7: Producţia de nutrienţi şi retenţia în produse secundare

O parte din nutrienţii din modulul FSA a fost transformată în peşte şi plante, produse secundare valoaroase. O proporţie similară din nutrienţii de intrare a fost transformată în peşte şi plante pentru biomasă în ambii ani: 1.0%, 1.8%, şi 2.3-3.5% azot, fosfor şi carbon organic au fost reţinute în peştele recoltat. În plante s-au format 3.7-4.0% azot şi 8.5-9.2% fosfor, din cantităţile de nutrienţi de intrare (Tabel 7).

Eficienţa energiei

În timpul operării sistemului experimental FSA, energia electrică a fost folosită pentru pomparea deversărilor în bazinele de stabilizare (o pompă cu o putere de 3.1 kW), pentru mixarea şi aerarea apei din bazin cu aeratoare (2 bucăţi cu o putere de 0.75 kW). Consumul de energie pentru pompele electrice şi aeratoare a fost de 16221 kWh în 2007 şi de 16997 kWh în 2008. Dacă atunci când deversările intră în sistemul de tratament se foloseşte forţa gravitaţională, consumul de energie pentru pompe poate fi eliminat. Energia consumată calculată pentru deversările din acvacultura tratată a fost de 0.257 kWh/m3 în 2007 şi de 0.273 kWh/m3 în 2008. Aproximativ 48 l de combustibil (487 kWh) au fost folosiţi pentru recoltarea şi transportul biomasei.

Valoarea totală a combustibilului pentru biomasa recoltată a fost de 81728 MJ, corespunzatoare pentru 22702 kWh în 2007 şi 359207 MJ echivalaţi cu 99780 kWh în 2008. Calculând bugetul pentru energie al sistemului experimental, 6000 kWh înseamnă că în timpul operaţiunii din 2007 şi că în 2008 s-a câştigat cu 82296 kWh mai multă energie (Tabel 8).

2007 2008

kWh MJ kWh MJ

Consumul de energie electrică 16 221 58 396 16 997 61 189

Pompe de deversare 10 714 38 570 9 077 32 677

Aerare 5 508 19 829 7,920 28 512

Consum de combustibil 487 1 754 487 1 754

Valoare de combustibil efectivă a plantelor

22 702 81 728 99 780 359 207

Pondere 5 994 21 578 82 296 296 263

Tabel 8: Bugetul de energie al FSA

În sistemul de tratare a deversărilor, au fost cultivate recolte valoroase de produse secundare, din moment ce prin utilizarea lor ca şi combustibil este produsă energie regenerabilă. Plantele au fost recoltate din iazurile cu plante macrofite în decembrie 2007, iar biomasa totală a cântărit 8320 kg.

Biomasa de macrofite produsă a fost estimată la 40900 kg în 2008. Papura a avut cea mai mare rată de creştere, iar plantaţiile de salcie cea mai mică. La trestia gigant şi la salcie, a apărut o creştere spontană de papură care a suprimat dezvoltarea speciilor plantate. Trestia comună a avut cea mai mare valoare energetică cu o medie de 11 372 J/g. Salcia a avut o valoare de 9 699 J/g. Papura şi trestia gigant au avut valori energetice comparativ mai mici de 9 214 J/g si 8 611 J/g.

De-a lungul toamnei, iernii şi primăverii, valoarea energetică a fost aproape dublă pentru trestie şi crescută cu 45% pentru papură, în timp ce volumul de apă era în scădere. Aceste rezultate indică că lunile martie şi aprilie sunt cele mai bune pentru recoltarea în terenurile umede pentru a obţine cea mai ridicată valoare energetică.

Productivitatea muncii

Aprovizionarea întreprinderii, activităţile de zi cu zi, recoltarea plantelor şi a peştelui solicită aproximativ 64,

MANUAL SUSTAINAQUA


34/118

176, 216 şi 32 om-oră. Astfel, munca depusă în timpul procesului de tratare a fost de 488 h sau 0.00778 om-ora/m3 în FSA.

6.1.4. Factori de succes şi constrângeri

Ferma pentru somn african a oferit rezultate de mediu şi economice semnificative:

• Refolosirea şi retenţia nutrienţilor: Aplicarea sistemului de tratare studiat a scăzut cantitatea de nutrienţi deversaţi din acvacultura intensivă cu 1300 kg N/ha, 130 kg P/ha şi 7500 kg COD/ha pe parcursul operaţiunii, din februarie în noiembrie 2008

• Producţia de peşte: În bazinele piscicole s-a produs în medie 1458 kg/ha biomasă de peşte pe bază de hrană naturală

• Producţia de biomasă: 40900 kg de biomasă din plante au fost produse ca potenţială sursă de energie regenerabilă. În comparaţie cu arderea combustibilului fosil, economia de emisie de CO2 ar fi de 11250 kg pe an

• Bugetul energiei pozitive: În timpul operării terenurilor umede artificiale a fost consumată mai puţină energie decât cea produsă sub formă de biomasă

• Suprimarea nutrienţilor din apele deversate duce la reducerea taxei pe apa reziduală şi ajută la evitarea amenzilor de mediu

• Costuri mai scăzute decât tehnologiile industriale de tratarea a apelor

• Producerea de produse secundare vandabile generează venituri suplimentare

Totuşi, aplicarea acestei metode de tratare prezintă şi unele constrângeri:

• Condiţiile climaterice din Europa Centrală şi de Est limitează operarea continuă a terenurilor umede artificiale sub nivelul de încarcare pe timpul iernii. La temperaturi scăzute (sub 15 ºC), este recomandat să se reducă încărcătura deversărilor prin scăderea concentraţiei (filtrarea solidelor în suspensie) sau volumul de apă uzată (depozitare).

• Apele de suprafaţă (cu aprovizionare continuă de apă) din terenurile umede asigură condiţii avantajoase pentru trestie şi papură. Totuşi, apele de suprafaţă deschise şi stratul de sol relativ subţire nu au fost optime pentru aceste plante. Solurile umede cu un strat adânc fertil oferă condiţii de creştere favorabile pentru aceste specii.

• Construirea şi operarea cu succes necesită o planificare în detaliu şi controlul permanent al calităţii apei în unităţi. Necesită de asemenea controlul nivelului de oxigen dizolvat în bazinele piscicole pentru că supraîncărcarea sistemului poate cauza dezechilibre severe în bazinele ce funcţionează ca ecosisteme artificiale.

6.1.5. Beneficiile implementării

Legislaţia de mediu forţează producătorii din acvacultură să minimalizeze deversările de nutrienţi şi poluanţi şi să folosească metode sustenabile de purificare. Sistemul combinat de terenuri umede oferă o metodă de tratament adecvată care este capabilă să respecte standardele de mediu. Costurile de construcţie şi operare sunt mai scăzute decât cele pentru tehnologiile de purificare artificială. Făcând calculul pe baza parametrilor medii de calitate a apei din experiment, se ajunge la o reducere de 10.2 milioane HUF pentru costurile cu taxa pe ape reziduale în cazul fermelor de somni africani. Ar putea genera un venit suplimentar de 6.5 milioane HUF din producţia de papură şi peşte, în timp ce costurile totale ale operaţiunii ar fi sub 4.6 milioane HUF.

Bazinele piscicole sunt potrivite pentru producţia suplimentară de peşte, de exemplu pentru culturi de peşte ornamental sau specii ce folosesc resurse naturale de hrană, oferind oportunitatea profitabilă de a folosi nutrienţii risipiţi.

Metodele naturale de tratare solicită o cantitate scăzută de energie neregenerabilă deşi sunt sisteme intensive. Pe baza rezultatelor unor ani de experimente şi luând în considerare condiţiile climatice şi economice, un sistem de terenuri umede de 12 ha ar putea fi capabil sa trateze 100% apa deversată dintr-o fermă cu sisteme de tip flow-through de somn african cu o capacitate de 300 t peşte/ an.

MANUAL SUSTAINAQUA


35/118

6.2. Dintr- un studiu de caz de la o ferma piscicolă: Cum să tratezi deversările unei ferme de somni?

6.2.1. Descrierea fermei piscicole intensive

Rezultatele studiului de caz FSA sunt extrapolate la o fermă cu sisteme de tip flow-through deja existentă care are o capacitate de producţie totală de 300 tone pe an. Somnul african (Clarias gariepinus) este produs intensiv în bazine de exterior cu apa geotermală. Volumul total de apă al bazinelor este de 1200 m3 pe o zonă de 3690 m2. Consumul de hrană mediu pentru ca un peşte care să poată ajunge la o dimensiune vandabilă este de 1.2 kg hrană/kg peşte. Totuşi, în timp ce se creşte o tonă de somn african, 24 kg azot (N) şi 3,9 kg fosfor (P) sunt transformate în biomasă de peşte: iar 52 kg N şi 9,8 kg P sunt deversate cu apa reziduală. Apa uzată este canalizată într-o baltă unde deversările cauzează intoxicarea şi deteriorarea ecosistemului natural. Mai mult, conform legislaţiei de mediu recente, taxa pentru apele reziduale este calculată pe baza masei nete de nutrienţi la ieşire, iar producătorii sunt obligaţi să aplice o tehnologie de tratament sustenabilă.

6.2.2. Mecanismul tratării terenurilor umede

În ecosistemele din terenurile umede, conţinutul de poluare este diminuat de procese naturale ce folosesc surse de energie regenerabilă. Terenurile umede artificiale sunt tehnologii sustenabile:

• Sunt eficiente în înlăturarea poluării;

• Sunt necesare cantităţi minime de energie fosilă şi chimicale;

• Costurile de construcţie sunt scăzute, costurile de operare şi întreţinere sunt considerabil mai mici decât cele ale sistemelor de tratare artificiale;

• Se potrivesc bine în mediul natural şi valoarea lor estetică notabilă duce la un grad mai înalt de acceptare din partea societăţii;

• Crearea de habitate pe terenurile umede ajută la păstrarea unor specii rare şi contribuie la biodiversitate;

Prin combinarea diferitelor tipuri de ternuri umede, bazine de stabilizare, bazine piscicole şi bazine cu plante macrofite, eficienţa suprimării nutrienţilor poate fi întărită; mai mult, prin integrarea speciilor valoroase, nutrienţii sunt transformaţi în produse vandabile. La aplicarea metodei terenurilor umede cu flux de suprafaţă, luarea în considerarea a următorilor factori este esenţială:

• Necesarul de teren este semnificativ,

• Condiţiile climatice influentează eficienţa tratării.

6.2.3. Planificarea parametrilor

Caracteristicile apei deversate

Apa deversată din fermele de somn african este caracterizată printr-un conţinut total ridicat de substanţe solide dizolvate, conţinut ce îşi are originea în apa geotermală uzată şi în cererea mare de oxigen chimic (COD). Azotul total este compus din aproximativ 60% amoniu N (TAN) şi 40% azot organic, alte forme de N au fost găsite în cantităţi neglijabile. Fosforul total conţinea aproape 50% ortofosfat P, în timp ce substanţele solide volatile in suspensie au reprezentat 90% din totalul solidelor în suspensie. Pe baza concentraţiilor medii, producţia anuală totală de azot a egalat la 13 t masa de fosfor ce se ridica la 1.3 t, iar 87 t COD au fost eliberate anual (Tabel 9).

Parametru CDeversare STD Încărcare

mg/l kg/zi

Totalul substanţelor solide dizolvate 714 62.5 857

Cererea de oxigen chimic 200 89.0 239

Amoniu N 18.7 5.84 22.4

Total organic N 11.6 11.8 13.9

Total N 29.7 11.4 35.6

Ortofosfat P 1.37 1.07 1.64

Total P 2.90 0.92 3.48

Substanţe solide volatile în suspensie 114 57.6 137

Tabel 9: Valorile medii ale parametrilor chimici ai apei şi încărcarea zilnică calculată pentru apele deversate (n=38) (STD: deviaţia standard)

MANUAL SUSTAINAQUA


36/118

Retenţia nutrienţilor

Bazându-ne pe datele unui experiment de încărcare, dependent de temperatură, din 2008, capacităţile de retenţie au fost calculate pentru intervale de 5 ºC. Suprimarea N a arătat cea mai ridicată sensibilitate, iar suprimarea COD s-a îmbunătăţit de asemenea când temperatura apei a crescut. Retenţia de P şi suprimarea de VSS au fost mai eficiente doar la seria de temperaturi înalte (Tabel 10). În timpul planificării sistemului ar trebui luat în considerare cel mai mic grad de eficienţă a suprimării, iar dimensionarea zonei cu diferite tipuri de terenuri umede este recomandat să fie făcută cu unităţi de bazine piscicole paralele ce pot fi ataşate sau desprinse în funcţie de necesităţi.

Intervalul de temperatura al apei

Suprimarea N Suprimarea P Suprimarea VSS Suprimarea COD

kg/ha/day

10-15 ºC 2.96 0.36 19.48 18.99

15-20 ºC 5.71 0.37 18.68 30.92

20-25 ºC 7.41 0.75 37.66 44.46

Tabel 10: Suprimarea specifică în sistemele de terenuri umede artificiale la intervale de temperaturi diferite

Posibilitatea de a adăuga apă proaspătă pe parcursul operaţiunii, în special în cazul stabilizării şi al bazinelor piscicole, este un principiu important în procesul de tratare. Sistemul canalului de alimentare şi drenaj al bazinelor trebuie planificat şi construit astfel încât să fie posibilă umplerea şi drenajul independente ale unităţilor, atunci când este necesar.

Popularea cu peşte

În bazinele piscicole, policultura de crap a fost aleasă pentru a se folosi direct de către peşti o anumită cantitate din nutrienţii risipiţi sau de a-i utiliza în reţeaua trofică a bazinelor. Crapul comun se hraneşte pe fundul apei ridicând sedimentele, astfel nutrienţii şi materia organică se răspândesc în apa intensificând producţia primară şi crescând rezerva de hrană disponibilă pentru peştii ce se hrănesc prin filtrare. Crapul argintiu tolerează densităţile mai ridicate şi poate consuma o mare parte din fitoplancton şi zooplancton. S-a observat că crapul argintiu poate filtra rămăşitele de hrană din deversările fermelor intensive. Cosaşul, ca peşte ce se hrăneşte macrofit, a fost ales ca să controleze creşterea lintiţei în bazinul piscicol. Într-un bazin eutrofic/hipertrofic, speciile de lintiţă cresc spontan şi pot acoperi întreaga suprafaţă la bazinele mici, împiedicând producţia primară de alge. Mai mult, introducerea de puiet de crap comun poate preveni creşterea prea abundentă a zooplanctonului.

Diferite densităţi ale populaţiei au fost testate pe parcursul experimentelor. Cele mai bune rezultate pentru crapul comun şi argintiu au fost obţinute la o densitate totală a populaţiei de 1000 kg/ha cu o compoziţie de 35%:50%:15% (completată cu cosaşi). Greutatea individuală a populaţiei, vârsta peştelui, influenţează rezultatele. Asfel un peşte de un an ar trebui să crească mai intensiv decat un peşte de dimensiuni mari; totuşi crapul comun de 2 ani este capabil să împrăştie sedimentele mai eficient.

6.2.4. Factorii critici ai operaţiunii

Condiţii climatice: sistemul natural de tratare a apei, funcţionează adecvat la o temperatură a apei de of 15-30 ºC, în acest caz din aprilie până în octombrie în Europa Centrală. Totuşi, fermele de peşte îşi continuă producţia pe tot parcursul anului. Iarna este caracteristică o suprimare redusă a nutrienţilor, în special a azotului. De aceea, descărcarea scade la temperaturi mai scăzute şi este necesară o arie mai largă pentru înlăturarea nutrienţilor. Filtrarea mecanică ar putea de asemenea să scadă încărcarea de nutrienţi a compuşilor dizolvaţi.

Populaţia de peşte: în ecosistemele bazinelor piscicole, speciile selectate şi organismele apărute în mod natural cer măsuri adecvate de management. Peştele este sensibil la un nivel scăzut de oxigen (<1.5-2.0 mg/l) şi la concentraţia crescută de amoniac neionizat (>0.3-0.4 mg/l). Când radiaţia solară este în permanenţă împiedicată de nori şi vreme ploioasă, producerea fotosintetică de O2 poate fi redusă şi, din aceasta cauză, scade concentraţia de O2 din apă. Nivele înalte de amoniac pot fi cauzate prin supraîncărcarea bazinelor, în special la temperaturi mai scăzute şi atunci când activitatea bacteriilor nitrificatoare este reprimată. Sub nivelul dorit de O2 dizolvat, suplimentarea deficitului trebuie făcută prin aerarea sau reîmprospătarea apei. Aerarea şi reîmprospătarea suplimentară a apei ajută la reducerea amoniacului neionizat. Monitorizarea regulată (zilnică) a O2, a concentraţiei de amoniac şi luarea în considerare a condiţiilor de vreme pot preveni deteriorarea fatală a calităţii apei.

,,Exploziile” de plancton: La începutul perioadei de vegetare, o creştere abundentă a zooplanctonului se poate petrece în bazin. Prin filtrarea substanţelor solide şi a fitoplanctonului este produsă o biomasă considerabilă; totuşi gradările de zooplancton scad concentraţia de oxigen din apă. Pentru a preveni

MANUAL SUSTAINAQUA


37/118

reproducerea defavorabilă de zooplancton, înlăturarea biomasei poate fi rezolvată prin introducerea de puiet piscicol sau prin filtrare. Nu au fost observate ‘’explozii” de cyanobacteria în unităţile de tratare.

Lintiţă : în apele stătătoare, diferitele specii de lintiţă pot apărea în condiţii optime şi se pot reproduce din abundenţă. Acoperind suprafaţa bazinului, lintiţa stânjeneşte creşterea şi activitatea fitoplanctonului, ducând la condiţii anaerobice în apă. Deoarece procesele aerobice sunt preferate în sistemele de tratare, înălturarea lintiţei este recomandată în toate unităţile. Cea mai bună soluţie pentru controlul lintiţei în bazinele piscicole este introducerea de cosaşi care pot consuma lintiţă şi o pot transforma în biomasă de peşte. În bazinele cu plante macrofite, înlăturarea manuală a lintiţei este de asemenea recomandată pentru a creşte suprafaţa deschisă de apă.

Acumulare: Acumularea moderată de sedimente/mâl a fost observată la transferarea deversărilor din acvacultură în bazinele de stabilizare, iar dupa operarea mai îndelungată (15-20 de ani), înlăturarea sedimentelor acumulate ar putea fi necesară.

6.2.5. Proiectarea sistemului de terenuri umede

Pe baza rezultatelor existente şi a calculării descărcării zilnice dintr-o fermă de peşte cu o capacitate de 300t/an, un sistem de 12ha de ternuri umede este recomandat. Mărimea şi structura sistemului este proiectată pentru a asigura siguranţa tratării iarna şi pentru a îmbunătăţii calitatea apei deversate. Construirea de bazine paralele poate să crească flexibilitatea sistemului, atunci când zone mai largi ar putea fi necesare iarna pentru a atinge limitele de încărcare vara (vezi Figura 5).

Prin studierea contribuţiei diferitelor tipuri de terenuri umede în suprimarea nutrienţilor, s-a obţinut proporţia recomandată pentru bazinul de stabilizare : bazin piscicol : bazin macrofit, combinaţia este 3,5:2:1. De aceea, sistemul de terenuri umede sugerat constă în:

• Trei bazine de stabilizare de 2.2 ha,

• Un bazin piscicol de 3.7 ha şi

• Un bazin macrofit de 1.8 ha.

Populaţia de policultură de crap este recomandată în unităţile de bazine piscicole. Populaţia recomandată de peşte este de 35%:50%:15% crap comun (2y): crap argintiu (1y): cosaşi la o densitate de 1000 kg/ha şi 50-300 g greutate individuală. Alte specii de crapi, de exemplu peştele ornamental poate fi crescut la o densitate similară.

La începutul operaţiunii, bazinele sunt umplute cu apă din râu (apa nepoluată de suprafaţă sau ape subterane). Folosind bazinele de stabilizare paralele, drenarea şi umplerea pot fi făcute alternativ. Conform ipotezei noastre, un bazin de stabilizare nu va fi folosit în timpul lunilor calde (din aprilie până în septembrie). Umplerea acestei unităţi poate să înceapă înainte sau în paralel drenarea şi umplerea altor unităţi de stabilizare. Pe perioada golirii şi umplerii anumitor bazine de stabilizare, tratarea se poate desfăşura în bazinul deja umplut. Bazinul piscicol este recoltat la sfârşitul lunii octombrie şi începutul lunii noiembrie. Dupa recoltare, intrarea apei din bazinele de stabilizare poate fi continuată. Este recomandat ca macrofitele sa fie recoltate primăvara devreme, în martie, atunci când conţinutul de apă din plantele de suprafaţă este cel mai scăzut. Este inteligent să se păstreze un nivel al apei redus în bazinele cu plante macrofite în timpul recoltării. Se presupune că pe parcursul unui an, terenurile umede propuse vor înlătura:

• În jur de 1000- 1 100 kg de fosfor,

• 7 000-8 000 kg azot anorganic şi

• 70 000-80 000 kg COD din apa deversată.

Calculând cu parametrii medii de calitate a apei din acest experiment, am ajunge la o reducere de 9 672 000 HUF a taxelor pentru apă poluată, pentru fermele de somn african. Câştiguri suplimentare pot proveni din producerea peştelui în bazinele piscicole şi din producţia de papură (bio combustibil) în bazinele cu plante macrofite. Calculând cu 5% rata de reducere din valoarea netă actuală a investiţiei, aceasta devine pozitivă

Stabilisation pond

2.2 ha

d epth 1.2 m

Stabilisation pond

2.2 ha

d epth 1.2 m

Stabilisation pond

2.2 ha

d epth 1.2 m

Fishpond

3 . 7 ha

d epth 1.2 m

Macrophyte pond

1.8 ha

d epth 0.5 m

AC f arm

Figure 5: Suggested structure of the wetland treatment system for a 300 t/year capacity African catfish (AC) farm

MANUAL SUSTAINAQUA


38/118

în al optulea an (2017 în model) şi putem vorbi despre sume de 34 milioane HUF după 15 ani de funcţionare. Alte calcule sunt trecute în tabelul de mai jos. În CBA se presupune că preţurile la energie şi la combustibili şi preţul de piaţă al papurei vor creşte cu 6% pe an. Inflaţia veniturilor este calculată la 3% în model, în timp ce creşterea de preţ pentru peşte şi produse din peşte este calculată la 2% pe an (Tabel11).

MANUAL SUSTAINAQUA


39/118

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 Costurile de construcţie pentru bazine (4.5 milioane HUF/ha) + achiziţia terenului

58 400

Costul puietului piscicol 1 128 1 151 1 174 1 197 1 221 1 245 1 270 1 296 1 322 1 348 1 375 1 403 1 431 1 459 1 488 Costuri cu combustibilul (250 litrii/an)

25 75 80 84 89 95 100 106 113 120 127 134 142 151 160 170

Costul energiei electrice (35,040 kWh/ an)

1 261 1 337 1 417 1 502 1 593 1 688 1 789 1 897 2 011 2 131 2 259 2 395 2 538 2 691 2 852

Costuri cu forţa de muncă (2,800 ore/an)

400 2 100 2 163 2 228 2 295 2 364 2 434 2 508 2 583 2 660 2 740 2 822 2 907 2 994 3 084 3 176

Venituri din papură (0.8 HUF/MJ)

863 915 970 1 028 1 090 1 155 1 224 1 298 1 375 1 458 1 546 1 638 1 737 1 841 1 951

Venituri din producţia de peşte 3 356 3 423 3 492 3 561 3 633 3 705 3 779 3 855 3 932 4 011 4 091 4 173 4 256 4 341 4 428

Taxe pe apa poluată evitate 9 672 9 672 9 672 9 672 9 672 9 672 9 672 9 672 9 672 9 672 9 672 9 672 9 672 9 672 9 672

Profit -58 825 9 327 9 280 9 230 9 178 9 122 9 064 9 002 8 937 8 868 8 795 8 718 8 637 8 551 8 460 8 365

Profit redus (r=5%) -58 825 8 882 8 417 7 973 7 551 7 148 6 764 6 398 6 049 5 716 5 399 5 097 4 809 4 535 4 273 4 024

Valuarea netă actuală -58 825 -49 943 -41 526 -33 552 -26 002 -18 854 -12 090 -5 693 356 6 072 11 471 16 568 21 378 25 912 30 185 34 209

Tabel 11: CBA al sistemului de 12 hectare de terenuri umede propus (thousands HUF, 1 EURO=275 HUF)

MANUAL SUSTAINAQUA


40/118

6.3. Combinarea sistemelor intensiv şi extensiv în acvacultură pentru folosirea apei şi nutrienţilor (Locaţii intensiv - extensive)

6.3.1. Introducere – Descrierea generală a inovaţiei

Pe parcursul dezvoltării tehnologiilor verzi de producţie de peşte, soluţia evidentă pentru acvacultura intensivă este integrată în sistemele de bazine piscicole. Principiul acestei metode este tratarea apelor deversate îmbogăţite cu nutrienţi organici şi anorganici din bazinele piscicole intensive în bazine intensive. Aici, o parte a nutrienţilor este utilizată în diverse procese de producţie biologice şi cealaltă parte este fixată în sedimentele din bazin. Apa tratată sau purificată este reciclată către bazinele piscicole intensive. Aplicarea sistemului de producţie combinat contribuie la sustenabilitatea ecologică şi la producţia de peşte vandabil.

Acvacultura bazată pe perifiton este o tehnologie pentru creşterea producţiei de hrană naturală în bazin şi utilizarea acesteia pentru producţia de peşte. O mai bună utilizare a nutrienţilor în sistemele de acvacultură ţinteşte către descreşterea descărcărilor de nutrienţi în apele naturale. Producţia din acvacultură este mai ridicată în bazinele piscicole care au substrat de perifiton, decât în cele care nu au. Noua producţie primară şi producţia secundară de adâncime a comunităţilor ataşate găzduite de către substratul artificial, susţine o nouă reţea trofică, o parte din acesta sfârşind ca şi biomasă de peşte. A păşuna pe un strat bi-dimensional de perifiton este mai eficient din punct de vedere mecanic decât filtrarea algelor dintr-un mediu de plancton tri-dimensional. Dacă algele din bazinele piscicole ar putea fi crescute pe substraturi, mai multe specii de peşte ar fi capabile să le recolteze, acest lucru conducând la o utilizare mai eficientă a producţiei primare. Aplicarea perifitonului într-un bazin piscicol construit pentru tratarea apei reziduale poate îmbunătăţi, de asemenea, capacitatea de purificare a bazinului.

Obiectivul major al studiului de caz pentru locaţiile intensiv- extensive (IES) este să ajute fermierii din fermele tradiţionale de crap să îşi folosească apa mai eficient, prin producerea de specii valoroase în bazinele lor sau în bazinele utilizate extensiv pentru a diversifica producţia şi pentru a creşte performanţa economică a producţiei de peşte.

Principiul cercetării asupra IES a fost bazat pe legătura dintre metodele de producţie intensive şi extensive din acvacultură şi diferitele specii care ocupă nişe diferite din lanţul trofic, într-un sistem unic integrat, astfel încăt nutrienţii risipiţi să poată fi reciclaţi. Acesta duce la o utilizare mai eficientă a nutrienţilor şi reduce emisiile în mediu; în acelaşi timp productivitatea per unitate de apă creşte.

Scopul acestei sarcini a fost dezvoltarea unei noi metode pentru producerea de peşte răpitor în sisteme de bazine piscicole şi creşterea gradul de utilizare al nutrienţilor în producţia de peşte. Scopurile inovaţiei IES au fost:

1. Creşterea capacităţii de producţie;

2. Diversificarea speciilor cultivate şi

3. Reciclarea nutrienţilor în cadrul sistemului de producţie.

Cu aceste obiective, munca de cercetare s-a concentrat asupra:

• Evaluarea potenţialului reutilizării nutrienţilor în sistemele de acvacultură combinate

• Investigarea diferitelor elemente biotehnologice (ex. aplicarea perifitonului, introducerea scoicilor) în producţia suplimentară de peşte şi în calitatea apei

• Evaluarea bugetului de nutrienţi a sistemului experimental

6.3.2. Principiile modulului

Experimentele IES au fost derulate în trei bazine (dimensiune 310 m2, adâncime 1 m fiecare). Aceste bazine serveau ca şi unităţi extensive, în care a fost introdusă o vivieră flotabilă ca şi unitate intensivă (volum 10 m3) în fiecare bazin (Figura 6). Bazinele piscicole au fost umplute cu apă naturală dintr-un râu înainte cu o săptamână de introducerea peştelui. Nivelul apei a fost menţinut prin introducerea regulată de apă de râu. Un aerator cu zbaturi (0,5 kW) a fost introdus în bazin pentru a oferi o concentraţie de oxigen suficientă şi pentru a menţine circularea apei între unităţile intensive şi extensive. Medicamente sau substanţe chimice nu au fost folosite în timpul experimentului.

MANUAL SUSTAINAQUA


41/118

Canal de alimentare cu apă

Unitate de tratare a apei Unitate de tratare a apei 300 m 2 300 m 2 300 m 2

Populare doar cu peşte

Sistem experimental I. (IES/1) Sistem experimental II. (IES/2) Sistem experimental III. (IES/3)

: Aerator cu zbaturi : directia de circulare a apei

Unitate

Intensivă Perifiton

Populare doar cu peşte

Perifiton

Peşte + scoici populare (2007)

Unitate

Intensivă

Unitate

Intensivă

Unitate de tratare a apei

Figura 6: Schema sistemului experimental

Toate bazinele au fost supuse la acelaşi regim de hrănire şi populare cu peşte. A fost aplicată zilnic hrană sub formă de granule (45% proteină crudă, C:N ratio 6) în bazinele intensive folosindu-se un aparat de hrănit automat, dar nu s-au furajat şi bazinele extensive. Designul bazinelor extensive a fost singura diferenţă între sisteme, acolo unde au fost testate efectul aplicării de perifiton, introducerea populaţiei de scoici asupra calităţii apei, productivităţii peştelui şi utilizării nutrienţilor. Încărcarea medie de hrană a fost de 0.5 şi 1.2 g N/m2/zi în 2007 şi în 2008 (Tabel 12). Singura sursă de nutienţi a sistemului a fost mâncarea de peşte utilizată în unitatea intensivă. Zona suplimentară pentru dezvoltarea perifitonului a echivalat la 0, 100 şi 200 % (0, 1 si 2 m2 zona de perifiton/ m2 suprafaţa bazinului) la zona de suprafaţă a bazinului (Tabel 13).

Azot Fosfor Carbon organic

Medie Maxim Medie Maxim Medie Maxim

2007 0.51 0.72 0.08 0.12 3.1 4.4

2008 1.2 1.8 0.19 0.28 7.3 10.6

Tabel 12:Încărcarea zilnică de hrană a IES

IES/1 IES/2 IES/3

Încărcarea medie de hrană 0.5 g N/m2/zi(2007) Fără perifiton PA 1 m2/m2

PA 1 m2/m2 + populaţie crustacee

Încărcarea medie de hrană 1.2 g N/m2/zi (2008)

Fără perifiton PA 1 m2/m2 PA 2 m2/m2

PA: Suprafaţa cu perifiton

Tabel 13: Premisele experimentale

Operarea sistemului în 2007

Unităţile intensive de creştere a somnului european (Silurus glanis L.) ce a fost crescut şi hrănit cu granule – biomasa populaţiei iniţiale a fost de 100 kg (10 kg/m3) – în timp ce în unităţile extensive crapul comun (Cyprinus carpio L.) şi tilapia (Oreochromis niloticus L.) au fot crescuţi fără hrană artificială, biomasa populaţiei iniţiale a fost de 30-30 kg. În cea de-a treia unitate a existat populaţie suplimentară de scoici de apă dulce (Anodonta cygnea L.) cu o densitate de 1 bucată/ m2 (dimensiune per individ 109±69 g). Scoicile au fost plasate în plase de plastic în suspensie la 10cm de fundul bazinului. 10 moluşte au fost plasate intr-o plasă, în total au fost instalate 30 de plase în IES/3. În două tratamente (IES/2 and IES/3), productivitatea unităţii extensive a fost întărită prin perifiton dezvoltat pe substraturi artificiale iar la cel de- al treilea (IES/1) fără alt control suplimentar al substratului. Crengile de salcie au fost folosite ca şi substrat pentru creşterea perifitonului. Substratul de salcie a adăugat o suprafaţă eficienţă de aproximativ 300 m2 per bazin, aproximativ cât întreaga arie de suprafaţă a apei din bazin. Totuşi, suprafaţa crengilor a fost în scădere continuă în timpul operării, pentru a ajunge la sfârşitul sezonului de producţie la numai 70 m2. Sistemul experimental a fost operaţional timp de 22 săptămâni, din 10 mai până în 11 octombrie 2007.

MANUAL SUSTAINAQUA


42/118

Operarea sistemului în 2008

În al doilea an, densitatea populaţiei (20 kg/m3) din unităţile intensive şi extensive a fost dublată comparativ cu 2007, iar încărcarea de hrană a fost crescută la 1.2 gN/m2/zi. Pentru siguranţa operaţiunii, unitatea intensivă a fost populată cu somn african (Clarias gariepinus L.), ca şi peşte model ce este mai robust decât cel european. Premisele experimentului IES/3 sunt schimbate în 2008, bazinul a fost populat fără scoici în timp ce suprafaţa substratului arficial a fost crescută la 600 m2 (2 m2 zona perifiton/m2 suprafaţa bazinului). Motivul îndepărtării scoicilor din experiment a fost acela ca mortalitatea lor a fost ridicată în primul an, iar acumularea de nutrienţi din biomasa scoicilor nu a fost atât de ridicată pe cât se aştepta. În plus, problema paraziţilor apăruţi în unitatea experimentală a cauzat mortalitate ridicată în cazul peştilor din unitatea intensivă. În cel de- al doilea an al operării, a fost folosit un substrat artificial din plastic pentru creşterea perifitonului pentru că acesta este constant în raport cu crengile de salcie. Operaţiunea a durat 16 săptămâni, din 21 mai până în 10 septembrie 2008.

În ambii ani, productivitatea netă de peşte a intregului sistem (intensiv şi extensiv) a fost cea mai ridicată în acele bazine în care perifitonul a fost prezent pe 100% din suprafata bazinului (Tabel 14).


Eficienta energiei

Numai energie electrică a fost folosită pentru mixarea şi aerarea apei din fiecare bazin experimental prin aeratoare cu zbaturi (0,5 kW), în timpul operaţiunii. În totalul consumului de energie, a dominat consumul de energie electrică, în timp ce combustibilul a constituit 2-3% din necesarul de energie. Consumul zilnic de energie a fost de 12,2 în 2007 şi de 12,4 kWh, in 2008. Consumul de energie în producţia de peşte este rezumat în Tabelul 15. Consumul specific de energie a fost mult mai ridicat in 2007 decât în 2008, datorită productivităţii mai reduse din primul an de cercetare. Eficienţa utilizării energiei a fost îmbunătăţită prin producţia suplimentară de peşte în unitatea extensivă cu 35% in 2007 şi 21% in 2008.

Intrarea şi iesirea apei

Bazinele au fost umplute cu apă proaspătă dintr-un braţ al răului Körös, situat în apropiere. Evaporarea şi seceta au fost compensate în mod regulat în bazinele extensive în timpul perioadei experimentale (Tabel 16). Apa reziduală nu a fost deversată în mediu în timpul perioadei de cultură; apa a fost drenată numai la recoltarea peştelui.

Utilizarea nutrienţilor

Totalul intrărilor de nutrienţi (popularea cu peşte, apa intrată, hrănirea peştelui) şi al ieşirilor (peşte recoltat şi apa drenată) sunt rezumate în Tabelul17. Principala sursa de nutrienţi este hrana pestilor, care reprezintă 80% din intrarea totală de azot, 75% din fosfor si 85% din carbon. Retenţia nutrienţilor a fost de 6,300 kg/ha pentru carbonul organic, 1,000 kg/ha pentru azot si 180 kg/ha pentru fosfor in 2008, cu incărcare de nutrienţi mai ridicată. Nutrientii reţinuţi reprezintă 65 si 57% din azot şi 66 şi 58% din fosfor şi 75 şi 64% din carbonul organic introdus în sistem în 2007, respectiv 2008. Sistemul combinat a fost capabil să proceseze 1,400 kg/ha de azot provenit din hrana peştilor.

Utilizarea nutrienţilor din producţia de peşte în IES, exprimată în procentajul nutrienţilor introduşi în hrana

IES/1 IES/2 IES/3

2007 Unitate intensivă 3,173 5,747 2,747

Unitate extensivă 3,619 2,078 4,044

Intregul sistem 6,792 7,825 7,083

2008 Unitate intensivă 13,221 12,788 12,811

Unitate extensivă 2,789 5,048 2,718

Întregul sistem 16,010 17,837 15,529

Tabel 14: Productivitatea netă de peşte în IES (kg/ha)

IES/1 IES/2 IES/3

2007 Energie utilizată 1857 1857 1857

EC unitate intensivă (kWh/kg)

18.8 10.4 21.6

EC întregul sistem (kWh/kg)

8.76 7.61 8.40

2008 Energie utilizată 1384 1384 1384

EC unitate intensivă (kWh/kg)

3.35 3.47 3.46

EC întregul sistem (kWh/kg)

2.76 2.48 2.85

EC: Consumul de energie pentru producerea de peste (kWh/kg productie neta de peste)

Tabel 15: Consumul de energie al IES (kWh)

IES/1 IES/2 IES/3

2007 Alimentare cu apă 735 518 848

Eliminarea apei 248 242 225

Consum apă (m3/kg peşte) 3.5 2.1 3.8

2008 Alimentare cu apă 956 890 850

Eliminarea apei 245 256 260

Consum apă (m3/kg peşte) 1.9 1.6 1.8

Tabel 16: Water budget of the IES (m3)

MANUAL SUSTAINAQUA


43/118

peştilor, este prezentat în Tabelul 18. Producţia combinată de peşte a condus la utilizarea mai ridicată a proteinei cu 26%; cu aplicarea de perifiton, această proporţie poate fi crescută cu 40% în 2008. Utilizarea totală de nutrienţi în producţia de peşte a fost cea mai bună atunci când zona de perifiton a fost de 100% din suprafaţa heleşteului în ambii ani, iar utilizarea nutrienţilor a scăzut în cazul celor mai înalte procente de perifiton. Aceasta indică că procentul de 100% de perifiton a fost suficient pentru a utiliza metaboliţii dintr- o încărcare de hrană de 1.8 g N/m2/zi. RCF - ul (rata de conversie a furajului) mediu a fost de 3.3 şi 1.6 în unitatea intensivă în 2007 şi în 2008. Prin producţia combinată, RCF a fost îmbunătăţit cu 51% şi 44% (la 1.6 si 0.9) datorită productivităţii suplimentare de peşte în unitatea extensivă.

IES/1 IES/2 IES/3

N P C N P C N P C

2007 Intrare (kg/ha) 930 160 5400 930 150 5400 950 160 5500

Ieşire (kg/ha) 330 55 1200 350 59 1600 310 55 1300

Retenţie (%) 65 65 78 63 67 72 67 65 76

2008 Intrare (kg/ha) 1790 310 9700 1800 320 9700 1800 310 9700

Ieşire (kg/ha) 760 130 3100 840 140 3900 720 130 3200

Retenţie (%) 58 60 67 53 55 59 60 60 67

Tabel 17: Bugetul parţial de nutrienţi al IES

PA 0% PA 100%

PA 100%+SF (2007), PA 200% (2008)

N P C N P C N P C

2007 Intensiv 8.5 7.8 5.6 17 17 11 6.4 5.6 4.1

Extensiv 11 13 7.8 6.5 6.9 4.2 13 17 9.2

Total 20 21 13 24 24 16 19 24 13

2008 Intensiv 23 23 16 22 22 15 22 22 15

Extensiv 6.1 3.3 4.4 10 8.9 7.3 5.9 3.3 4.2

Total 29 26 20 33 31 22 28 25 19 PA: Periphyton area (zona de perifiton), SF: shellfish (moluşte)

Tabel 18: Acumularea nutrienţilor în biomasa de peşte în procentajul intrării de hrană (%)

Din heleşteele experimentale, 2.6-8.3 g azot, 0.20-0.53 g fosfor şi 9-46 g carbon organic, au fost eliberate în timpul producţiei de 1 kg (Tabel 19). Nu a existat efect asupra conţinutului de nutrienţi al deversărilor din partea aplicării de perifiton şi a încărcării de hrană. Numai concentraţia de azot a fost mai scăzută ţn deversări în cazul unui procent de 200% de perifiton.

IES/1 IES/2 IES/3

N P C N P C N P C

2007 8.3 0.48 9.2 5.1 0.48 30 5.1 0.32 25

2008 4.2 0.20 16 5.8 0.53 46 2.6 0.27 20

Tabel 19: Descărcarea de nutrienţi în producţia de peşte din IES (g/kg productivitate de peşte netă)

În operaţiunea de tratare a apei, în afară de asimilarea de nutrienţi a algelor şi de descompunerea bacteriilor, consumul de organisme heterotrofice şi procesele de denitrificare au un rol important. De aceea, regularizarea regimului de oxigen pentru a oferi condiţii aerobe prin aerare artificială este importantă pentru înlăturarea eficientă a nutrienţilor în timpul tratării apei.

Combinarea din experimentul pilot dintre o unitate intensivă de producţie de peşte şi una extensivă şi-a dovedit aplicabilitatea în astfel de siteme. Sistemul combinat a putut procesa o parte semnificativă a nutrienţilor în surplus din producţia intensivă de peşte. Maximul de surplus de nutrienţi refolosiţi prin producţia suplimentară de peşte în heleştee, a reprezentat 13% din azot, 17% fosfor şi 9% carbon organic.

Eficienţa unităţii extensive a fost îmbunătăţită prin dezvoltarea de perifiton pe substraturi artificiale pentru că acesta poate oferi hrană specială pentru peşte. Cantitatea de materie uscată din perifiton, dezvoltată pe diferite straturi, a fost mult mai mare în mostrele colectate din partea de sus a jaloanelor decât în cele luate din partea de jos. Comparând cantităţile anuale medii de materie uscată din perifiton, nu a existat nici o diferenţă semnificativă între cele doua heleştee. Totuşi, cantitatea mai mare de perifiton consumat de peşti a

MANUAL SUSTAINAQUA


44/118

condus la o productivitate mai mare a peştelui în unitatea extensivă. Urmărind schimburile cantitative şi calitative ale perifitonului, obţinem cunoştinţe mai detaliate despre modul în care funcţionează sistemul, ciclul nutrienţilor şi fluxul de energie din ecosistemul acvatic şi despre posibilităţile de creştere a eficienţei sistemului ce ar putea fi aplicate la operarea şi dezvoltarea viitoare a tehnologiei.

Cercetările asupra balanţei de nutrienţi ai sistemului au demonstrat că o marime adecvată a heleşteului extensiv ar putea trata eficient deversările din cultura intensivă şi ar putea face posibila refolosirea apei în producţia intensivă de peşte.

Productivitatea muncii şi sustenabilitatea economică

31.3 şi 37.3 ore-om au fost folosite pentru producţia de peşte în fiecare unitate experimentală. Astfel, consumul mediu de forţă de muncă a fost de 0,13-0,15 şi 0,07-0,08 ore/kg productivitate netă de peşte în 2007 şi respectiv în 2008.

Cum ambii ani de operare au dovedit cea mai bună performanţă a subsistemului IES/2, se poate constata că folosirea unui 1 m2 suprafaţă artificială pentru 1 m2 suprafaţă de heleşteu duce la cea mai înaltă viabilitate economică. Rezultatele arată că creşterea de somn african (2008) este mai viabilă decat creşterea de somn european (2007).


Rezultatele au demonstrat că combinarea sistemului de fermă intensivă cu cel extensiv este un instrument eficient în reducerea poluării mediului din fermele de peşte intensive şi o modalitate de a creşte producţia de peşte extensivă, ca şi produs comun.

Eficienţa unităţii extensive poate fi îmbunătăţită prin dezvoltarea de perifiton pe substratele artificiale. Producţia combinată de peşte a avut ca rezultat utilizarea mai ridicată a proteinei cu 26%; prin aplicarea de perifiton, acest procent poate creşte până la 40%. Aceste comunităţi ataşate substratului oferă un nou lanţ trofic şi o parte din acesta este recuperată ca biomasă de peşte. Calitatea apei a fost adecvată pentru creşterea peştilor.

Productivitatea generală este în general de 1 t/ha în heleşteele tradiţionale, dar în sistemele combinate poate fi crescută până la 20t-ha. Totuşi, descărcarea de nutrienţi din heleşteele tradiţionale este foarte scăzută datorită eficientizării utilizării nutrienţilor.


Combinarea acvaculturii extensive cu cea intensivă exploatează avantajele fermelor tradiţionale şi ale sistemelor intensive. Specii de peşti de pradă valoroşi pot fi produse în partea intensivă a sistemului, în timp ce integrarea unui heleşteu extensiv ca şi unitate de tratament duce la scăderea încărcării de nutrienţi din mediu şi recuperarea de nutrienţi in producţia de peşte. Creşterea intensivă poate fi făcută in viviere sau in bazine plutitoare care sunt plasate în mediul heleşteului extensiv. În partea administrată intensiv a sistemului, peşti carnivori valoroşi pot fi crescuţi în condiţii controlate şi pot fi hrăniţi cu o dietă artificială. Hrana care nu a fost mâncată şi deşeurile metabolice pot fi utilizate în partea extensivă şi pot creşte productivitatea peştelui. În comparaţie cu eficienţa utilizării nutrienţilor de 20-25% in sistemele de cultură cele mai intensive, în sistemele de heleştee integrate aceasta ar putea fi crescută la 30-35%, de aici rezultând mai puţini nutrienţi descărcaţi în apă. Aplicarea sistemului de producţie a peştelui combinat, intensiv-extensiv în heleştee, ar putea contribui la o mai bună utilizare a resurselor de apă si la sustenabilitatea acvaculturii. Rezultatele studiului de caz au demonstrat că combinarea acvaculturii intensive cu heleşteele extensive intensifică eficienţa utilizării nutrienţilor şi producţia de peşte într-un sistem combinat. Cei mai importanţi indicatori de sustenabilitate sunt prezentaţi în Tabelul 20.

IES/1 IES/2 IES/3

Energia consumată pentru producţia peştelui (kWh/kg)

Unitate intensivă 3.4 3.5 3.5

Întregul sistem 2.8 2.5 2.9

Consumul de apă pentru producţia peştelui (m3/kg)

Captarea apei 1.8 1.6 1.6

Descarcarea apei uzate 0.5 0.4 0.5

Descărcarea de nutrienţi per kg de peşte produs (g/kg)

N 4.2 5.8 2.6

P 0.20 0.53 0.27

C 16 46 20

Refolosirea nutrienţilor prin producţia suplimentară de peşte (% din intrare)

N 6.0% 10% 5.8%

P 3.2% 8.6% 3.2%

C 4.3% 7.2% 4.1%

Tabel 20: Indicatorii de sustenabilitate ai IES in 2008

MANUAL SUSTAINAQUA


45/118

6.4. De la un studiu de caz la o fermă piscicolă: Schiţarea unui sistem combinat teoretic

6.4.1. Tehnologia în general

Tehnologia aplicată a IES este simplă: o unitate compartimentată pentru producţia intensivă plasată intr-un heleşteu tradiţional. Viviere sau bazine pot fi folosite ca şi unităţi intensive ce funcţionează în strânsă interacţiune cu heleşteul. Heleşteul acţionează ca un filtru biologic şi tratează reziduurile din unitatea intensivă.

Productivitatea peştelui in heleşteele extensive poate fi sporită prin prevederea unor suprafeţe suplimentare pentru creşterea producţiei de perifiton. Pe baza rezultatelor noastre, putem afirma că producţia suplimentară de peşte în unitatea extensivă a fost cea mai ridicată când zona de perifiton a fost pe 100% din suprafaţa heleşteului.

Cheia operării în siguranţă a sistemului este echilibrul între încărcarea de nutrienţi a unităţii intensive şi capacitatea de tratare a heleşteului extensiv. Cu o mărime adecvată a heleşteului extensiv, calitatea optimă a apei pentru producţia peştelui poate fi menţinută si descărcarea de nutrienţi în apele naturale poate fi minimalizată.

Aeratoarele pot contribui la circulaţia adecvată a apei între unităţile intensive şi extensive şi pot menţine un nivel optim de oxigen.

Sistemul de heleştee acţionează ca un sistem închis; nu există apă deversată în mediu pe parcursul perioadei de cultură, iar apa este drenată din heleştee numai atunci când se recoltează peştele. Numai eveporarea şi seceta ar trebui compensate în mod regulat. Evaporarea este mai ridicată într-un sistem aerat în permanenţă decât în heleşteele tradiţionale, proporţia aşteptată a compensării cu apă ar putea fi de 150% din volum total anual.

Avantaje Dezavantaje

Tehnologie simplă cu o investiţie şi costuri de operare scăzute

Condiţii de producţie mai puţin controlabile (ex. fluctuaţile de temperatură)

Eficienţa utilizării nutrienţilor îmbunătăţită şi venit adiţional prin producţie de peşte suplimentară

Calitatea apei afectată în primul rand de procese biologice naturale

Descărcare scăzută de nutrienţi in apele naturale Perioadă limitată de creştere (din aprilie până in octombrie în Ungaria)

Cerere de energie scăzută pentru producţia de peşte Stocarea peştelui peste iarna ar trebui rezolvată

Consum de apă mai scăzut in comparaţie cu alte practice din domeniu

Producţia concentrată reduce pierderile cauzate de prădători

Tabel 21: Pro şi contra aplicării IES

6.4.2. Planificarea parametrilor

Încărcarea de hrană maximă a sistemului este de 1.8 gN/m2/zi (corespunde aplicării de hrană ce conţine 11.2 g proteină crudă sau 2 kg populaţie de peşte în unitatea intensivă.

Populaţia de peşte sugerată: policultura de crap este indicată în heleşteele extensive, bazată pe populaţia de crap comun ca şi peşte omnivor ce se hraneşte de pe fundul apei, împreună cu specii de peşte ce se hrănesc prin filtrare (ex. tilapia, crapul argintiu). În cazul monoculturii de crap comun în heleşteiul extensiv, se recomandă mixarea grupurilor de crap de diferite vârste (1 şi 2 ani).

Productivitatea de peşte netă aşteptată este în jur de 18 t/ha cu stimularea producţiei de perifiton (13 t/ha din producţia intensivă şi 5 t/ha provenite din heleşteul extensiv), şi 16 t/ha fără oferirea de suprafată pentru perifiton (13 şi 3 t/ha din producţia intensivă şi respectiv din producţia extensivă). Aria suplimentară recomandată pentru dezvoltarea de perifiton ajunge la aproximativ 100% din suprafaţa heleşteului.

Rezultatele nosstre au dovedit că eficienţa unităţii extensive poate fi îmbunătăţită prin dezvoltarea de perifiton pe substaturile artificiale. Producţia combinată de peşte a dus la o utilizare a proteinei cu 25% mai mare decât în cadrul acvaculturii intensive separate; prin aplicarea suprafeţei de perifiton, acest procent poate fi crescut chiar şi cu 40%.

Necesarul de oxigen al sistemului de producţie este mai ridicat decât acela din sistemele traditionale de heleştee datorită încărcării ridicate cu nutrienţi si populaţiei de peşte. Procentul total de respiraţie al

MANUAL SUSTAINAQUA


46/118

comunităţii este de 1.5 gO2/m2/oră şi este asigurat din producţia de oxigen a alegelor în timpul zilei, iar pe

timpul nopţii este necesară aprovizionarea cu oxigen artifial. Aeratoarele cu zbaturi au fost folosite pentru a păstra un nivel de oxigen adecvat în circularea apei din experimental nostru. Conform calculelor noastre, o putere totală de 1 kW este o capacitate suficientă pentru a menţine nivelul de oxigen într-un heleşteu de 1500-2 000 m2 în timpul orelor de noapte, cu aeratoare cu zbaturi. În timpul zilei, în special în orele de soare, principala funcţie a aeratorului este de a menţine o circulaţie adecvată a apei între modulele intensive şi extensive ale sistemului şi de a scoate reziduurile din modulul intensiv. Amestecarea este importantă pentru a asigura păstrarea algelor în suspensie în coloana de apă pentru a spori producţia primară. Viteza adecvată a circulaţiei apei este de 5-10 cm/sec.

6.4.3. Factori critici ai operaţiei

Principalul risc al operaţiunii este eficienţa instabilă a purificării provenită din fluctuaţia neprevăzută a biomasei de pancton şi a compoziţiei de specii în heleşteul de tratare.

De aceea factorii importanţi din sistem sunt mixarea omogenă a heleşteului de tratare cu menţinerea nivelului adecvat de oxigen pentru a satisface nevoia de oxigen a peştelui, procesele de nitrificare şi descompunere.

Nivelul critic de oxigen este de 4 mg/l. Este important să se evite dezvoltarea de condiţii permanent anoxice, oriunde în sistem. Azotul amoniacal total (TAN) şi concentraţia de nitriţi trebuie să fie mai mici decît 0,5 mg/l. Apariţia unui nivel ridicat de amoniac indică nitrificarea insuficientă sau încărcarea sistemului. În cazul unui nivel ridicat de amoniac, încărcarea de hrană ar trebui redusă şi aerarea artificială ar trebui făcută intensiv până când nivelul de amoniu si de nitriţi scade până la un nivel tolerabil.

Pentru a evita acumularea nutrienţilor în sedimentele din heleşteu, este necesară aerarea periodică prin drenare. Este recomandat să se păstreze heleşteul uscat pe perioada iernii, pentru că mineralizarea azotului şi a carbonului organic au loc în acest anotimp, iar perioada uscată minimalizează riscul apariţiei paraziţilor şi a altor agenţi infecţioşi. Nivelul de hrănire trebuie adaptat la fluctuaţiile de temperatură fiindcă sistemul de producţie este expus la acestea.

6.4.4. Designul unei ferme teoretice cu o producţie de 80 t/an

O fermă teoretică este descrisă in continuare, o fermă caracterizată prin producţia planificată de aproximativ 50 t de peşte răpitor produs intensiv şi 30t de crap comun. Cu un profit planificat de 8 milioane HUF, poate fi considerată o fermă mică de familie (Tabel 22).

Pe baza rezultatelor din anii de experimente si luând în considerare aspectele economice, sugerăm stabilirea unui sistem de heleştee intensiv–extensiv de 2.5 ha. Sistemul ar consta in 2 heleştee, fiecare cu câte 4 viviere ca şi unităţi intensive de creştere a peştilor răpitori (densitatea populaţiei: 20 kg/m3, RCF: 1.5). În partea extensivă a heleşteelor este recomandată creşterea de crap fără hrănire (densitatea populaţiei: 6 t/ha) şi folosirea de substrat artificial pentru a mări producţia de perifiton (10 000 m2 substrat/hectar). Apa va fi circulată cu 4-4 aeratoare cu zbaturi (2-2 kW).

Unitate intensivă Heleşteu extensiv Combinaţie

Populaţie

total (t) 16 15 31

unitate 2 t/vivieră (100m2) 7.5 t/heleşteu (1.25ha)

ha (t/ha) 6.4 6 12.4

FCR 1.5 - 1.0

Hrană consumată 51 t - 51 t

Recoltare

total (t) 50 27.5 77.5

unitate 6.25 t/vivieră (100m2)

15 t/heleşteu (1.25ha)

ha (t/ha) 20 13.75 31

Productivitate netă

total (t) 34 t 12.5 46.5

ha (t/ha) 13.6 5 18.6

Tabel 22: Popularea si productivitatea la o ferma teoretică

MANUAL SUSTAINAQUA


47/118

Figura 7: Schema fermei teoretice

Costurile calculate de investiţie cuprind achiziţia a 3.5 ha de pământ (1.4 milioane HUF*), construirea unei zone de heleşteu de 2.5 ha (15 milioane HUF*) cu o vivieră de 800 m3 (0.8 milioane HUF*), amplasarea unui substrat artificial pentru producerea de perifiton (1.2 millioane HUF*) şi crearea unui flux de active iniţiale (0.6 milioane HUF*). Calcule mai detaliate sunt listate în tabelul de mai jos. În CBA se consideră că preţurile sunt constante. Calculând cu un scont de 10%, valoarea netă actuală a investiţiei devine pozitivă în al treilea an iar sumele de 33 milioane HUF* după 10 ani de operare.

* 1 euro = 275 HUF (13.05.2009)

Tabel 23: CBA al fermei teoretice (mii de HUF*), 1 EURO=275 HUF

0. an 1. an 2. an 3. an 4. an 5. an 6. an 7. an 8. an 9. an 10. an

Investiţie -19000

Valoare reziduală după 10 ani 5 000

Costurile cu hrana -10260 -10260 -10260 -10260 -10260 -10260 -10260 -10260 -10260 -10260

Costurile cu semniţele -17600 -17600 -17600 -17600 -17600 -17600 -17600 -17600 -17600 -17600

Costurile cu forţa de muncă -1 800 -1 800 -1 800 -1 800 -1 800 -1 800 -1 800 -1 800 -1 800 -1 800

Costuri cu energia -1 613 -1 613 -1 613 -1 613 -1 613 -1 613 -1 613 -1 613 -1 613 -1 613

Cost total -31273 -31273 -31273 -31273 -31273 -31273 -31273 -31273 -31273 -31273

Venit total 39 400 39 400 39 400 39 400 39 400 39 400 39 400 39 400 39 400 39 400

Cash-flow -19000 8 127 8 127 8 127 8 127 8 127 8 127 8 127 8 127 8 127 13 127

Cash-flow scontat (r=10%) -19000 7 388 6 717 6 106 5 551 5 046 4 588 4 171 3 791 3 447 5 061

Cash+flow scontat cumulat -19000 -11612 -4 895 1 211 6 762 11 808 16 396 20 567 24 358 27 805 32 866

Arie totală heleşteu: 1.25 hectare

Unitate intensivă producţie

100 m2


100 m2


100 m2


100 m2


100 m2


100 m2


100 m2


100 m2

Arie totală heleşteu: 1.25 hectare

MANUAL SUSTAINAQUA

Studiul de caz din Polonia

48/118

7. Producţie naturală îmbunătăţită în heleşteele extensive– Studiu de caz din Polonia

7.1. Noi specii şi metode în cultura de peşte în heleşteu: Modulul POLICULTURA

7.1.1. Descriere generală a studiului de caz

Majoritatea fermelor din Polonia sunt constituite ca şi multicultură de crap comun. Alte specii de peşte produse împreună cu crapul au valoare de piaţă scazută datorită cererii scăzute. De aceea, diversificarea slabă a producţiei nu permite compensarea pierderilor economice cauzate de cererea în scădere de crap. În plus, aceste populaţii de monocultură nu sunt eficiente în ceea ce priveşte utilizarea nutrienţilor. De aceea, pentru a îmbunătăţii profitabilitatea fermelor de crapi şi pentru a reduce impactul lor asupra mediului, este de dorit introducerea unei populaţii de policultură.

Introducerea unor noi specii de peşte ar creşte diversitatea produselor în fermele cu heleştee şi le-ar permite să devină mai competitive cu alţi producători de peşte, prin oferirea de produse ce au cerere ridicată printre consumatori. Datorită naturii fermelor de crap, un substitut pentru ciprinidele fitofage şi planctonofage este cea mai rezonabilă soluţie. Cercetările din literatura specifică şi observaţiile practice au arătat ca specia polyodon (Polyodon spathula) este una dintre speciile posibile pentru introducere. Polyodon este un acipenserifom ce trăieşte în mod natural în râurile lente din zonele temperate din America de Nord. Pe parcursul vieţii sale, polyodon, spre deosebire de sturioni, se hraneşte exclusiv cu organisme din plancton şi ajung la o lungime de 2 m. Este apreciat pentru gustul cărnii sale şi pentru icre. Polyodon a fost importat in Polonia in anii ’80 din secolulul trecut, dar totuşi nu au devenit o specie populară. Polyodon este un peşte ce se hrăneşte prin filtrare şi datorită ritmului rapid de creştere pare a fi un excelent înlocuitor pentru novac. În afară de beneficiile economice, prezenţa speciilor de peşte ce se hrănesc prin filtrare creşte dinamica nutrienţilor şi retenţia de N şi P în biomasă de peşte, ducând la scăderea acumulării în mediul înconjurător.


Tehnologia dezvoltată sub modulul de policultură aduce noi oportunităţi pentru fermierii ce conduc ferme de crap cu heleştee. Tehnologia propusă implică introducerea de polyodon în acvacultura de crap ca şi înlocuitor pentru novac. Compoziţia policulturii este descrisă împreună cu producţia planificată şi cu rezultatele economice, incluzând observaţii practice asupra tehnicilor de producere de polyodon. Tehnologia nu necesită costuri de investiţie, în afară de achiziţia de noi populaţii de peşte.

Popularea

Monocultura standard si populaţiile de peşte de policultură au fost comparate cu doua populaţii experimentale ce includ polyodon şi sturionul. Populaţiile de peşte au fost desemnate pentru a se asigura că fiecare spectru de hrană al peştelui (peştii ce se hrănesc de pe fundul apei, cei ce se hrănesc prin filtrare, ierbivorii) a purtat aceeaşi biomasă de peşte (Tabel 24). Aceste tratamente (populaţii diferite de peşte) au fost conduse în dublu exemplar. Peştele a fost introdus în heleşteu la sfârşitul lunii aprilie şi a rămas timp de cinci luni.

Specii Monocultură Policultură– lin Policultură crap Policultură sturion

Cosaş (Ctenopharyngodon idella) -

30 kg/ha 500 g

30 kg/ha 500 g

30 kg/ha 500 g

Crap argintiu (Hypophthalmichthys molitrix)

- 60 kg/ha 500 g

60 kg/ha 500 g

60 kg/ha 500 g

Novac (Aristichthys nobilis) -

72 kg/ha 100 g

- -

Polyodon (Polyodon spathula)

- - 72 kg/ha 500 g

72 kg/ha 500 g

Lin (Tinca tinca)

- 45 kg/ha 250 g

- -

Crap comun (Cypriunus carpio)

150 kg/ha 250 g

105 kg/ha 250 g

150 kg/ha 250 g

-

Sturion siberian (Acipenser baerii) - - -

150 kg/ha 250 g

Tabel 24. Populaţia de peşte cercetată în modulul de policultură (biomasă iniţială şi greutatea medie individuală)

MANUAL SUSTAINAQUA


49/118

Heleştee

Un experiment pilot pe parcursul a două anotimpuri a fost realizat, introducând polyodon în heleşteele de pământ populate cu crapi. Toate experimentele au fost derulate întru-un complex de heleştee de pământ experimentale, locat în sudul Poloniei (18°45’E, 49°53’N). Heleşteele au dimensiunea de 1 500 m2 fiecare, iar adâncimea medie este de 1 m, deci cu un volum estimat la 1 500 m3. Heleşteele sunt 100% drenabile, aprovizionate cu apă din râul Vistula.

Fertilizare

Heleşteele au fost fertilizate cu uree (46% N) şi superfosfat (20% P) în fiecare săptămână. Aceasta a condus la o intensitate a fertilizării de 147 kgN/ha şi 25 kgP/ha per anotimp.


Producţia de peşte

În cadrul tratamentelor testate în modulul Policultura, populaţiile de peşte ce includ polyodon şi crapul comun au permis cea mai mare creştere totală în biomasa de peşte. Rezultatele obţinute sunt prezentate în Tabelul 25. Creşterea de biomasă la polyodon a fost cu aproximativ 30% mai mare decât creşterea de biomasă la crap, pe când biomasa de crap obţinută în monocultură şi în policultură cu populaţia de polyodon a fost comparabilă. Populaţia de polyodon în tratamentele Policultură de crap şi Policultură de sturion a fost responsabilă pentru majoritatea producţiei totale de peşte (vezi Figura 8). Producţia scăzută de crap în Policultura de lin a fost cauzată de o rată înaltă de mortalitate legată de izbucnirea de KHV. Totuşi, creşterea în biomasă la novac, în acestă tratare, a atins numai 53% din biomasa obţinută la polyodon.

Valoarea estimată a obţinerii de biomasă de peşte în toate tratamentele testate este prezentată in Figura 9. Preţurile medii de vânzare cu amănuntul în Polonia, folosite în calcule, sunt prezentate în Tabelul 26. Presupunând că preţurile date sunt corecte, valoarea cantităţii de polyodon produs (biomasă obţinută pe parcursul unui anotimp) a fost de trei ori mai mare decât la alte specii produse împreună în policultură.

Specii Monocultură Policultură lin Policultură crap Policultură sturion

Cosaş - 85 kg/ha; 95 % 100 kg/ha; 100 % 91 kg/ha; 100 %

Crap argintiu - 65 kg/ha; 65 % 99 kg/ha; 70 % g 91 kg/ha; 70 %

Novac n 280 kg/ha; 83 % - -

Polyodon - - 567 kg/ha; 65 % 488 kg/ha; 67 %

Lin - 24 kg/ha; 87 % - -

Crap comun 438 kg/ha; 95 % 49 kg/ha; 37 % 426 kg/ha; 65 % -

Sturion - - - 102 kg/ha; 89%

Tabel 25: Biomasa de peşte obţinută şi rata de supravieţuire în cadrul modulului de Policultură

Specii Preţ (PLN/kg) Preţ (€/kg)

Crap comun 10,04 2,23

Lin 13,30 2,95

Sturion 26,87 5,97

Crap argintiu 8,43 1,87

Novac 8,43 1,87

Polyodon* 26,87 5,97

Cosaş 9,00 2,00 * Valoare estimată bazată pe preţul sturionului (nu există date reale disponibile)

Tabel 26.Preţul mediu cu amănuntul la speciile de peşte utilizate în modulul de Policultură

MANUAL SUSTAINAQUA


50/118

0

200

400

600

800

1000

1200

MONO C UL TUR Ă

C R A P

P OL iC UL TUR Ă

C R A P

P O LIC ULTUR Ă

S TUR IO N

P O L IC UL TUR Ă

L IN

Bio

mas

a p

eşti

lor

[kg/

ha]

C os aş

P olyodon

Novac

C rap argintiu

S turion

L in

C rap C omun

Figura 8: Biomasa medie de peşte câştigată la populaţiile cercetate

0

1000

2000

3000

4000

5000

MONO C UL TUR Ă

C R A P

P OL IC UL TUR Ă

C R A P

P O LIC ULTUR Ă

S TUR IO N

P O L IC UL TUR Ă

L IN

Val

oar

ea P

rod

uct

iei [

€/h

a]

C os aş

P olyodon

Novac

C rap argintiu

S turion

L in

C rap C omun

Figure 8: Valoarea estimată de biomasă de peşte câştigată în anotimpul cercetării

Populaţia de polyodon obţinută la începutul proiectului a fost ţinută în condiţii extensive în heleşteele tip crap, fără hrănire suplimentară. Peştele s- a hrănit în exclusivitate cu plankton. Masa corporală individuală în lunile de producţie 10, 18 si 30, este prezentată în Figura 10.

Producţia primară

Cea mai înaltă producţie primară netă de plancton (0,349 mgO2/L�h) a fost raportată în heleşteele populate cu policulturi formate din crap comun şi polyodon. A fost cu 53% mai mare în comparaţie cu monocultura de crap. Diferenţa este cauzată de modificarea spectrului de plancton datorată tiparului de hrănire al polyodon. Polyodon se hraneşte mai ales cu zooplancton. De aceea prezenţa sa într- o populaţie de peşte afectează compoziţia calitativă a planctonului. Paşunarea zooplanctonului favorizează creşterea de alge autotrofice, astfel producţia primară netă a corpului de apă din heleşteu. În contrast, cea mai puţin eficientă resuspensie

MANUAL SUSTAINAQUA


51/118

a sedimentelor de pe fundul apei în policultura de sturion, a condus la o producţie primară cu 24% mai scazută în comparaţie cu policultura ce implică crapul comun (Figure 10).

.

Figure 9: Greutatea corporală medie (±SD) individuală a polyodon în trei ani consecutivi

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

MO NO C UL TUR Ă P O LIC UL TUR Ă

C R AP

P O LIC ULTUR Ă

S TUR IO N

P O L IC UL TUR Ă L IN

Pro

du

cţie

pri

mar

ă n

etă

[mgO

2/L

·h]

Figure 10: Producţie primară medie netă sezonieră în heleşteul cu populaţiile cercetate

Eficienţa energiei

Necesarul de energie pentru fermele cu heleşteu este în primul rand legat de transport şi manipularea peştelui. Energia introdusă (în principal fosilă) este în întregime împrăştiată şi nu intră în produs. Cererea de energie este specifică activităţilor fermei şi depinde de dimensiunea fermei, construcţia heleşteului şi echipamentul utilizat. Aceşti factori influenţează cantitatea de energie necesară mai mult decât tehnologia de producţie aplicată. Astfel, eficienţa energiei în sistemele de heleştee cercetate nu a fost calculată.

Utilizarea apei

Fermele extensive de crap implică volume mari de apă colectate pe perioada umplerii heleşteelor, primăvara. Utilizarea apei de intrare (input) exprimată în litrii per kg de produs este de zeci până la sute de ori mai ridicată decât în cadrul producţiei de peşte intensive. Totuşi, apa utilizată în heleştee nu este conectată numai cu producţia de peşte. Corpurile mari de apă (complexele de heleştee) sunt elemente

MANUAL SUSTAINAQUA


52/118

importante ale mediului ce contribuie la reţinerea apei din sistemul de drenaj local si la reciclarea apei locale.

Toate heleşteele folosite în modulul de policultură au fost localizate în acelaşi complex de heleştee, situate unul lângă altul şi de aceea fiind supuse aceloraşi condiţii climaterice. Acelaşi regim de apă a fost aplicat în toate tratamentele. De aceea, calculele prezentate mai jos au fost făcute pentru întregul complex de heleştee, nu pentru heleştee individuale. Diferenţele dintre tratamente observate, au rezultat numai din sporirea cantităţii de peşte.

Apă intrată: l/kg produs

Cea mai bună populaţie cercetată în modulul de Policultură a solicitat 8,4 m3/kg de peşte produs. Aceasta este o îmbunătăţire importantă atunci când este comparată cu monocultura standard în care necesarul de apă per kg de produs ar putea fi dublu (Tabel 27).

Apă intrată: l/kg produs

În general, apa ieşită dintr-un sistem de heleştee este egală cu volumul heleşteului recoltat. Totuşi, în timpul căderilor de ploaie din sezonul de producţie, dacă se compenseaza pierderile prin evaporare şi secetă, debitul va contribui la totalul de apă de ieşire. În acest caz, apa ce părăseşte heleşteul este mai similară apei stocate decât apei de ploaie, în ceea ce priveşte conţinutul de nutrienţi. Pentru calcularea apei de ieşire, au fost folosite volumul total al sistemului cercetat si caderea de ploaie. În funcţie de populaţia folosită, valorile au variat între 13,81 şi 43,65 m3/kg de produs brut (Tabel 28).

Eficienţa utilizării nutrienţilor

Patru surse majore de nutrienţi au fost identificate în modulul de cercetare:

• Fertilizatori (uree şi superfosfat) – principala sursă de N şi P livraţi în sistem

• Fluxul de apă – apa de râu folosită pentru umplerea heleşteului conţine nutrienţi primiţi prin sistemul de drenaj al râului; cantitatea de nutrienţi este mică, totuşi nu neglijabilă. Pentru calcule a fost folosit numai volumul heleşteului;

• Depozitele de sedimente de pe fund– există o cantitate mare de nutrienţi acumulată în sedimentele de pe fund care sunt disponibile din punct de vedere bio. Ele constituie o sursa majoră de N şi de P, având în vedere că o fracţiune importantă din fertilizatorii de fosfat mineral se găseşte în sedimente după aplicare. Totuşi, analiza cantitativă a P şi N din sedimentele de pe fund din modulul de Policultură, înainte şi după sezonul de producţie, nu a arătat schimbări importante în concentraţia lor. Creşterea cantităţii acestor compuşi a fost estimată la +0,84% şi +0,45% pentru N şi respectiv pentru P. Aceasta oferă o creştere de 1,57 kgP/ha în comparaţie cu 26,9 kgN/ha, adăugată cu fertilizatorul şi un plus de 19,35 kgN/ha comparat cu 159 kgN/ha, adăugat cu fertilizatori. De aceea, solul de pe fund nu a fost luat în calcul.

• Căderile de ploaie şi evaporările – surse de nutrienţi externe, necontrolate. În cazul modulului de policultură, volumul evaporărilor a fost neglijabil în comparaţie cu căderile de ploaie. Totuşi, căderile de ploaie nu au fost analizate pentru conţinutul de P şi de aceea au fost omise din calcule.

• Fixarea de azot – unele alge verzi- albastre şi bacterii pot asimila azot molecular în componenţi organici îmbogăţind ecosistemul cu azot bio disponibil. Totuşi, semnificaţia acestui proces poate fi importantă în apele calde; sub condiţiile climaterice cercetate, aceasta este neglijabilă în comparaţie cu fertilizarea. Datorită acestei ipoteze, fixarea azotului a fost omisă din calcule.

Calcularea eficienţei utilizării nutrienţilor a fost bazată pe nutrienţii introduşi cu fertilizatorii şi pe apa folosită pentru umplerea heleşteului ca singura sursa de N şi P. Pentru populaţia de Policultură optimă, Eficienţa reţinerii nutrienţilor a fost estimată la 20,9% şi 10,8% pentru N şi respectiv P (Tabel 29). În cazul azotului, lipsa de fixare de N2 şi volatililizarea N2 cauzată de denitrificare, au fost luate în considerare.

m3/kg

MONOCULTURA DE CRAP 26,5

POLICULTURA DE CRAP 8,4

POLICULTURA DE STURION 15,4

POLICULTURA DE LIN 19,9

Tabel 27. Apa intrată exprimată în volum per greutatea produsului

m3/kg

MONOCULTURA DE CRAP 43,65

POLICULTURA DE CRAP 13,8

POLICULTURA DE STURION 25,4

POLICULTURA DE LIN 32,8

Tabel 28. Apa ieşită exprimată în volum per greutatea produsului

MANUAL SUSTAINAQUA


53/118

AZOT FOSFOR

DATE DE INTRARE

RETENŢIE DATE DE INTRARE

RETENŢIE

kg/ha % kg/ha %

MONOCULTURA DE CRAP 159,1 10,6 6,6 30,9 1,1 3,4

POLICULTURA DE CRAP 159,1 33,3 20,9 30,9 3,3 10,8

POLICULTURA DE STURION 159,1 18,1 11,4 30,9 1,8 5,9

POLICULTURA DE LIN 159,1 14,0 8,8 30,9 1,4 4,6

Tabel 29. Retenţia azotului şi fosforului în biomasa de peşte

Sigura sursă externă de carbon din sistemul de heleştee a fost urea. Totuşi, cantitatea de C introdusă cu fertilizatorii şi cantitatea de C organic sau CO2 introdusă în sistem odată cu scurgerile sau cu aprovizionarea cu apă, pot fi neglijate. Orice carbon organic prezent in sistemul de heleştee, derivă din producţia primară. CO2 – ul transferat în apă din atmosferă este principala sursă de carbon organic în biomasa dezvoltată intr- un heleşteu. Traiectoriile carbonului organic în ecosistemul unui heleşteu sunt foarte complexe si fluctuează cu producţia unui sezon. Cantitatea de carbon organic într-un corp de apă poate fi calculată (pe baza COD).

Ieşirea de nutrienţi

Un sistem de heleştee bine întreţinut nu deversează apă în timpul sezonului de producţie, pentru că pierderile de nutrienţi nu sunt de dorit. Acest lucru priveşte şi heleşteele cultivate extensive cum sunt cele utilizate în modulul de policultură. Pe parcursul sezonului de producţie, nutrienţii sunt eliberaţi numai prin secetă. Totuşi acest lucru este destul de rar şi constituie numai o parte minoră din totalul de nutrienţi eliberaţi în timpul sezonului de producţie. Majoritatea nutrienţilor sunt eliberaţi în timpul drenajului heleşteului la recoltare. Cantitatea de nutrienţi eliberată din sistem a fost estimată, presupunând că aceasta echivalează cu concentraţia din apa heleşteului dinainte de recoltare, multiplicată cu volumul heleşteului.

În mod asemănător cu influxul de apă, diferenţele valorilor înregistrate între tratamente sunt legate de creşterea în biomasă de peşte. Concentraţia nutrienţilor în apa deversată a fost mult mai puţin responsabilă pentru diferenţele observate. În acest caz, numai cantitatea de azot si fosfor a fost estimată (Tabel 30).

Creşterea productivităţii per unitate de muncă

Fundamental, tehnologia propusă (introducerea de polyodon) nu schimbă tehnicile si echipamentul implicate in producţia de peşte. Totuşi, observaţiile făcute in timpul recoltării heleşteelor experimentale folosite pentru modulul de policultură, sugerează o creştere a muncii solicitate pentru recoltare, în special pe timpul sortării. Recoltarea populaţiei din heleşteu pentru policultură necesită cu aproximativ 10% mai mult timp de muncă în comparaţie cu heleşteele de monocultură. Cantitatea de muncă depusă este strâns legată de facilităţile şi echipamentele folosite şi de numărul şi experienţa personalului. Mărimea heleşteelor şi numărul celor recoltate au un rol important, de asemenea.


Principalele succese şi descoperiri ale experimentelor derulate în modulul de policultură sunt:

• Introducerea de polyodon american în policultură cu crapul comun în cultura heleşteului.

• Polyodon, ca un substitut pentru novac, permite crearea de biomasă de peşte în heleşteele de cultură de crap.

• Valoarea de piaţă ridicată a polyodon poate creşte profitabilitatea fermei, asigurând un produs de înaltă calitate.

• Prezenţa speciilor de peşti filtratori creşte dinamica nutrienţilor în heleştee şi retenţia mai ridicată de N şi P în biomasă de peşte, aceasta ducând la scaderea acumularii lor în mediu.

Conform cercetărilor, există şi constrângeri pentru producţia de polyodon:

• Preţ ridicat al materialului pentru populare, oscilând de la 8 euro pentru un peşte de un an (~100 g)-


kgN/kg produs kgP/kg produs

MONOCULTURA DE CRAP 0,39 0,079

POLICULTURA DE CRAP 0,1 0,023

POLICULTURA DE STURION

0,22 0,045

POLICULTURA DE LIN 0,29 0,059

Tabel 30. Pierderea de nutrienţi prin apa de scurgere per kg de peşte produs

MANUAL SUSTAINAQUA


54/118

cauzat de dificultăţile sale de reproducere.

• Limitări legate de tehnicile de producţie:

o Puietul de polyodon este o pradă uşoară pentru păsări, de aceea heleşteele de producţie ar trebui să fie acoperite cu plase

o Când sunt înghesuiţi şi recoltaţi, peştii ar trebui manipulaţi cu multă grijă pentru că sunt foarte sensibili

o În timpul clasării şi sortării, este necesar spatiu suplimentar si apă pentru a preveni asfixierea

• Legislaţia EU limitează introducerea de specii exogene în acvacultură: de aceea producţia de polyodon în diferite tări din EU poate întâmpina o serie de obstacole. Totuşi, cererea în creştere pentru produse din acvacultură în EU, poate forţa dezvoltarea tehnologiilor ce permit producerea de specii străine (incluzând polyodon) într-un mod sigur din punct de vedere al mediului înconjurător.

• Aspecte legate de piaţă:

o Polyodon nu este o specie cunoscută pe piaţa de peşte din EU

o Cererea necunoscută conduce la preţuri cu amănuntul incerte

o Puţine informaţii disponibile despre procesarea produsului şi calitate

Aspectele enumerate mai sus au nevoie de cercetare suplimentară.


Introducerea speciei polyodon profitabilităţii fermelor. Specia polyodon, datorită ritmului său rapid de creştere şi a cărnii şi icrelor foarte apreciate, pare a fi un excelent înlocuitor pentru novac. El oferă o creştere mai mare a biomasei cu o valoare de piaţă mult mai mare decat alte specii de peşti filtratori. Introducerea de noi specii ar creşte diversitate de produse a fermelor de heleştee şi le-ar permite să concureze cu alţi producători de peşte, prin furnizarea de peşte cu o cerere mai ridicată pe piaţă.

7.2. Recomandări practice şi concluzii pentru popularea cu polyodon în policultura de heleşteu

7.2.1. Performanţa de creştere a speciei polyodon

A fost observată performanţa de creştere a speciei polyodon în heleşteele de crapi. Masa corporală şi mortalitatea au fost înregistrate timp de 24 de luni, în timpul fiecărei recoltări. Masa corporală iniţială medie a unui peste de aproximativ 10 luni a fost de 90 g şi a crescut la aproximativ 2700 g în timpul primului sezon de reproducere. Mostre de peşte au fost sacrificate pentru a evalua conţinutul intestinelor inainte de iernatul din 2008. Spre deosebire de crapul comun, intestinele de polyodon erau pline cu materie originând din plancton. Aceasta indică un sezon de hranire mai lung, comparativ cu crapul comun. Datorită acestui lucru, polyodon nu a pierdut din greutatea corporală pe perioada iernării, în contrast cu crapul comun.

7.2.2. Mortalitatea la polyodon

Pe parcursul perioadei de 24 de luni, mortalitatea medie cumulată la polyodon a atins aproape 50%. Rata de supravieţuire înregistrată este comparabilă cu cea observată la crapul comun. Totuşi, datorită faptului că valoarea populaţiei la polyodon este mai mare decât la crapul comun, impactul este mai sever cand vine vorba despre performanţa economică a fermei de peşte. De aceea, acesta ar putea fi unul dintre principalele dezavantaje în introducerea polyodon în cultura de heleşteu.

Observaţiile făcute în timpul recoltării, fiind parte şi din sezonul de producţie si din iernare, au condus la câteva concluzii practice legate de mortalitatea la polyodon şi cum se poate reduce pierderea de peşte în condiţii de producţie reale:

• Muncitorii ce recoltează din heleştee sunt de cele mai multe ori obişnuiţi cu manipularea crapilor, un peşte mult mai viguros decât polyodon. De aceea, precauţii excepţionale ar trebui luate la manipularea noilor specii. Aceasta implică şi prinderea cu plasa de mână şi sortarea sau clasarea. Personalul ar trebui informat despre particularităţile noii specii.

• O atenţie specială trebuie acordată în timpul capturării cu plasă şi înghesuirii. Ciocul tinde să se prindă în ochiurile plaselor utilizate pentru recoltare. Peştii imobilizaţi se pot asfixia. Este recomandabil să se utilizeze plase cu dimensiuni adecvate ale ochiurilor.

• Înghesuirea prelungită cu alte specii intr-un năvod poate duce la asfixierea polyodonului. Acest lucru este foarte important mai ales dacă există o perioadă între transporturile succesive de peşte.

• După recoltarea din heleştee, peştii sunt ţinuţi în apă proaspătă pentru a spăla branhiile înfundate cu sedimente. S-a observat că polyodon are un timp de refacere mult mai lung decât crapul comun sau

MANUAL SUSTAINAQUA


55/118

novac. În plus, are nevoie de suficient spaţiu pentru a înota pentru că nu foloseşte operculul pentru a lăsa apa să tracă prin branhii. De aceea, o atenţie specială trebuie acordată procesului de spălare a branhiilor.

• Datorită formei alungite a ciocului, polyodon nu încape în cele mai multe plase de mână. De aceea, este probabil să se distrugă ciocul sau branhiile. Este recomandabil să se folosească plase de mână de dimensiuni potrivite pentru a se evita răni deschise pe corp sau branhii.

• Puietul de peşte este o pradă uşoară pentru păsările care se hrănesc cu peşti. De aceea, heleşteele populate cu polyodon de până la 300-500 g trebuie protejate împotriva păsărilor cu plase sau cu sfori plasate deasupra heleşteului.

7.2.3. Performanţa ecologică

Prezenţa peştilor filtratori intensifică producţia primară din ecosistemul heleşteului. Datorită productivităţii ridicate din heleşteu, speciilor cuprinse în populaţia de peşte ce nu au un spectru al hranei care să se suprapună, producţia totală a sistemului a fost aproape triplată în tratamentele de policultură în comparaţie cu monocultura. Influenţa diferitelor populaţii de peşte a fost observată de asemenea în cazul parametrilor hidrochimici şi fizici ai apei, legată de producerea de organisme de plancton: transparenţa apei şi concentraţia de clorofilă. În acelaşi timp, concentraţia medie de oxigen dizolvat în heleşteele populate cu monocultură a fost mai scăzută şi mai fluctuantă decât cea observată în alte tratamente. Prezenţa peştilor filtratori reduce abundenţa zooplanctonului şi de aici riscul creşterii sale necontrolate; aceasta conduce la păşunarea extensivă a algelor autotrofice responsabile pentru oxigen şi deci pentru producţia primară.

Modul de hrănire a crapului comun cauzează resuspensia eficientă a sedimentelor de pe fund şi un schimb mai bun dintre nutrienţi şi apă.

Cum nu au existat alte recolte obţinute din sistem, numai creşterea biomasei de peşte este responsabilă pentru diferenţele observate între tratamente. Compuşii biogenici risipiţi, în marea lor majoritate, sunt depozitaţi în sedimentele de pe fundul apei. Apoi, în timpul recoltării unui heleşteu poate fi (prin resuspensie mecanică) eliberat în apa reziduală eliberată din heleşteu şi poate contribui în final la intoxicarea apelor naturale. Utilizarea îmbunătăţită a nutrienţilor prin folosirea policulturii nu elimină, dar reduce totuşi drastic acest fenomen.

7.2.4. Performanţa economică

Introducerea speciei polyodon în cultura tradiţională de heleşteu, bazată pe crapul comun, este o soluţie posibilă pentru îmbunătăţirea profitabilităţii fermei de crap. Cum parametrii tehnologici ai cărnii de polyodon sunt similari cu cei ai altor sturioni, se poate presupune că va fi apreciată în mod asemănator de către consumatori. În plus, polyodon, dacă ajunge la maturitate, poate fi o sursă de icre foarte valoroase şi apreciate (caviar).

Populaţia din policultura testată ce include şi polyodon, crap comun, crap argintiu şi cosaş, fără hrănire suplimentară şi ţinuţi în heleştee, primind doar fertilizatori agricoli, este capabilă să ofere o creştere a biomasei de peşte similară populaţiei din monocultură de crap comun hrănit cu cereale (grâu şi porumb). Eliminarea costurilor cu hrana, împreună cu valoarea crescută a peştelui produs, oferă un avantaj major faţă de producţia din monocultură.

Dimensionarea economică a policulturii trebuie să ia în considerare cantitatea sporită de muncă, în special în perioada recoltării. Mai multe ore de muncă sunt necesare datorită sortării suplimentare a peştelui recoltat. Facilităţi sau echipamente suplimentare ar putea fi necesare pentru capturarea, manipularea, transportul şi depozitarea polyodonului.

7.2.5. Populaţia de peşte recomandată

Pe baza rezultatelor obţinute în timpul cercetării, se poate recomanda o populaţie de peşte ce include polyodon. Urmând recomandările, în privinţa populaţiei de peşte ce urmează să fie produsă într-un mod semi-extensiv, în heleştee ciprinicole, fără hrănire suplimentară, fertilizat cu fertilizatori agricoli:

• Clase de vârstă diferite ale tuturor speciilor pot fi utilizate, totuşi nişte cerinţe de bază trebuie îndeplinite.

• Resuspensia eficientă a sedimentelor ce oferă un ciclu de nutrienţi eficient în corpul apei, necesită suficientă biomasă a peştilor ce se hrănesc pe fundul apei şi greutatea lor corporală individuală. De aceea, crapul comun este favorizat în populaţie numai în al doilea şi al treilea sezon de producţie.

• Densitatea populaţiei ar trebui calculată conform intensităţii fertilizării planificate şi fertilităţii heleşteului. Creşterea de biomasă estimată la crapul comun dintr-un heleşteu fertilizat cu 40 kgP/ha şi 240 kgN/ha per sezon este 450 kg/ha.

MANUAL SUSTAINAQUA


56/118

• Densitatea populaţiei şi greutatea individuală trebuie calculate conform greutăţii finale individuale dorite. Reguli similare, inclusiv în ceea ce priveşte clasa de vârstă, se aplică şi la alte ciprinide.

• Se poate aştepta o creştere a biomasei la polyodon de aproape 600 kg/ha şi o greutate individuală de 1750 şi 3500 g, după al doilea şi respectiv al treilea sezon de producţie. Densitatea populaţiei de polyodon prezentată în Tabelul 31 a fost stabilită pe baza performanţei sale de creştere înregistrată numai pe perioada experimentului. Valorile oferite nu determină ritmul maxim de creştere al polyodon în condiţii de producţie.

Pe baza acestor recomandări, un exemplu de design al populaţiei de peşte este prezentat în Tabelul 31.

7.2.6. Principalele constângeri ale introducerii speciei polyodon

Deşi există multe aspecte pozitive legate de introducerea speciei polyodon, există totuşi şi unele constrângeri:

• În acest moment, în Polonia, polyodon nu este reprodus la scară comercială. Tot materialul disponibil este importat ca şi ouă fertilizate sau puiet. Acesta este motivul principal al preţului ridicat pentru materialul populaţiei. Preţul oscilează în jurul a 8 € per 100 g peşte. Totuşi, progresul în reproducere este raportat de către unele ferme piscicole poloneze. Imediat ce polyodon va fi reprodus la scară comercială, preţul va fi redus semnificativ. În cadrul EU, reproducerea de succes a polyodon a fost deja raportată în Cehia şi România.

• Limitări legate de tehnicile de producţie: Introducerea de noi specii necesită noi tehnici mai ales în manipularea peştelui şi în instruirea lucrătorilor. Principalele recomandări sunt listate în capitolul anterior.

• Polyodon este o specie exogenă (străină) în Europa. Legislaţia EU limitează introducerea de noi specii în acvacultură. De aceea, producţia de polyodon în diferite ţări ale Uniunii Europene ar putea întâmpina dificultăţi. Totuşi, directivele EU oferă a anumită libertate statelor membre pentru adoptare. Este important faptul că alte specii de peşte produse în Polonia şi în alte state membre ale Uniunii Europene sunt specii exogene conform Directivei, de asemenea. Printre speciile folosite în modulul de policultură, doar linul este o specie locală. Cererea în creştere pentru produse din acvacultură în EU poate forţa dezvoltarea de tehnologii care să permită producerea de specii exogene (incluzând polyodon) într- un mod sigur din punct de vedere al mediului înconjurător.

• Există şi aspecte legate de piaţă. Polyodon nu este o specie recunoscută pe piaţa de peşte din EU. Acest aspect priveşte Polonia în particular, dar nu numai. Ciocul lung face specia polyodon interesantă pentru unii oameni, dar cu siguranţă nu practică pentru abatoare sau preparare. Vanzarea de peşte viu sau doar eviscerat nu pare a fi o soluţie optimă datorită modului în care arată acesta. Percepţia generală a speciei polyodon îi poate reducerea cererea şi valoarea. Totuşi, o cerere mică dar constantă de peşte întreg poate fi aşteptată.

• Preţul cu amănuntul va depinde de preţul materialului pentru populaţie şi de percepţia consumatorilor asupra polyodon. Totuşi, ne putem aştepta la un preţ similar cu cel al altor specii de sturion, datorită calităţii similare a cărnii.

• Majoritatea polyodonului al trebui oferit ca şi peşte procesat totuşi, anumite dificultăţi tehnice pot fi aşteptate să apară datorită formei sale iesite din comun. Aproape că nu există informatii disponibile în ceea ce priveşte procesarea acestuia şi calitatea produsului final. Nu există informaţii stiinţifice disponibile despre preferinţele consumatorilor.

• Conştientizarea în creştere a consumatorilor în ceea ce priveşte bunăstarea peştilor este o preocupare importantă. Fiecare specie are nevoi de mediu distincte. Totuşi, pe perioada experimentului, polyodon a avut performanţe foarte bune în ceea ce priveşte rata de creştere, dar heleşteele nu sunt mediul său natural. Există un pericol potenţial ca şi condiţiile din heleşteele de crap să nu fie optime pentru polyodon. Acelaşi lucru este valabil pentru manipularea şi transportul speciei. Aceste aspecte necesită cercetări suplimentare.

Specii

Creşterea de biomasă estimată

Greutatea individuală finală dorită

Greutate iniţială

Densitatea populaţiei

[kg/ha] [kg/ind] [kg/ind] [ind/ha]

Crap comun 400 0,3 0,05 1 600

400 1,2 0,2 400

Polyodon

600 1 0,1 667

600 2 1 600

600 3 2 600

Crap argintiu 70 1,5 0,5 70

70 0,5 0,1 175

Cosaş 100 1,5 0,5 100

100 0,5 0,1 250

Tabel 31. Exemplu de design al densităţii populaţiei de peşte

MANUAL SUSTAINAQUA


57/118

7.3. Folosirea de nutrienţi din deşeurile agricole cultura piscicolă de heleşteu: Modulul CASCADE în Polonia

7.3.1. Descrierea generală a studiului de caz

Specializarea progresivă a agriculturii în Europa Centrală are ca efect ferme de producţie de animale monoculturale care nu au opţiuni de utilizare a nutrienţilor din deşeuri. Astfel, descărcarea sau utilizarea internă a îngraşământului natural produs devine a problemă datorită limitărilor legale şi tehnice. În consecinţă, este nevoie de o soluţie necostisitoare, sustenabilă, prietenoasă cu mediul şi uşor de menţinut, care să permită utilizarea îngrăşământului natural. Un heleşteu este un ecosistem, constând în diferite medii, favorizând un număr mare de procese biochimice, susţinute prin activitatea de hrănire a peştilor. Aceasta permite ca materia organică să fie transformată în compuşi care intră în lanţul trofic al heleşteului, având ca efect producţia primară şi în cele din urmă, creşterea de biomasă de peşte. Sursa de energie şi nutrienţi poate fi îngrăşământul natural lichid ce provine de la o fermă de animale. Integrarea unei ferme de animale în cadrul unui heleşteu, ca unul dintre elementele sale, este un pas către mult promovata şi dorita agricultură integrată. Utilizarea internă a resurselor create în cadrul fermei este un element important de stabilitate.

Soluţia propusă este dedicată mai ales fermelor mici de animale, considerate a fi organice sau care doresc să îşi îmbunătăţească sustenabilitatea. Un sistem de tip flow- through construit într- un heleşteu de peşte, aprovizionat cu apă proaspătă, foloseşte cantităţi semnificative de azot, fosfor şi materie organică. O cantitate semnificativă din aceşti compuşi este reţinută în sistem sau transformată în gaz. Incărcarea totală de nutrienţi descărcată pe parcursul sezonului din sistem, este mai scăzută decât cea livrată. Pe lângă beneficiile ecologice, producerea de peşte poate fi o sursă suplimentară de venit.


Modulul se bazează pe stabilirea a patru compartimente de heleşteu conectate în serie şi aprovizionate cu apă proaspătă, acţionând ca şi transportator de nutrienţi. Singura sursă artificială de nutrienţi şi energie sunt îngrăşământul natural lichid şi aprovizionarea cu apă. Aceşti compuşi, în funcţie de forma lor (minerală sau organică), sunt responsabili cu dezvoltarea biomasei în partea corespunzătoare a cascadei. Fiecare parte a sistemului de heleşteu foloseşte nutrienţii oferiţi prin diferite procese ecologice.

Un sistem de tip flow-through, inspirat din tipul heleşteelor de crap, a fost construit. Amplasarea experimentului a constat în două heleştee pe pământ identice, conectate printr- o conductă (35 m lungime, ØIN

15 cm), în serie (aria totală 0,3 ha). Fiecare heleşteu a fost împărţit în două părţi printr- o plasă (3x3 cm), formându- se patru compartimente (vezi Figura 12). Fiecare compartiment trebuie sa ducă la îndeplinire o sarcină diferită în sistemul în cascadă construit (vezi Tabel 32).

Part a sistemului Descriere

A Compartimentul de

zooplankton

• Compartimentul alimentat cu îngrăşământ natural • Materia organică rezultată din îngrăşământul natural a fost principala sursă de energie

pentru zooplankton şi dezvoltarea de bacterioplancton • Făra populare cu peşte • 33% din suprafaţa totală a sistemului

B Compartimentul peştilor filtratori

• Populat cu peşti filtratori pentru a utiliza planctonul dezvoltat în compartimentul A • 17% din suprafaţa totală

C Compartimentul de

policultură

• Populat în policultură cu crap comun, novac, crap argintiu şi cosaş • Nutrienţi şi peşte care să utilizeze planctonul dezvoltat în compartimentul A • 25% din suprafaţa totală

D Compartimentul de

sedimentare

• Acţionând ca şi bazin de sedimentare pentru solidele în suspensie din partea C • 25% of the cascade total area

Tabel 32: Rolul compartimentelor din sistemul în cascadă

Figure 11: A diagram of the designed cascading system

MANUAL SUSTAINAQUA


58/118

Heleşteele au fost alimentate cu apă proaspătă la volumul mediu de 4,23 L/s�ha (15,3 m3/h�ha). Sistemul a primit bălegar bovin lichid bi- săptămânal. Îngrăşământul natural a fost aplicat în compartimentul de zooplankton, lângă sursa de apă. În timpul sezonului sistemul a primit 25 m3/ha (7,5 m3 per cascadă), ceea ce a fost echivalent cu 571 kgDM/ha. Cantitatea de nutrienţi intrată în cascadă pe perioada sezonului de producţie este prezentată în Tabel 33.

Principalele caracteristici ale îngrăşământului natural utilizat în experiment

Pentru a oferi conversie eficientă nutrienţilor şi energie biomasei, o sursă de materie organică uşor biodegradabilă este necesară. Diferitele feluri de îngrăşămînt natural au fost folosite în producţia peştelui timp de secole ca şi sursă de nutrienţi, pentru mai multe motive: (1) este relativ ieftină, (2) este disponibilă în

cadrul fermei şi (3) potrivită pentru o varietate de specii de peşte în policultură. În plus, cantitatea de îngrăşământ permisă pentru împrăştierea pe pământ a fost limitată recent prin reglementări naţionale. Cele mai multe heleştee în Polonia sunt locate în zonele rurale cu o densitate ridicată a populaţiei animale din agricultură, unde îngrăşământul natural lichid este principalul tip de reziduu, ce devine o mare neplăcere dacă nu este utilizat. Pentru utilizarea in heleştee, ca şi sursă de nutrienţi pentru zooplancton, gunoi bovin lichid sau gunoiul de porc, par a fi adecvate.

Compoziţia îngrăşământului natural detectate pentru experimentele din modulul Cascade este cuprinsă în Tabelul 34. Totuşi, compoziţia şi calitatea gunoiului lichid se poate schimba în timpul unui sezon de producţie conform speciilor, dimensiunii şi vârstei, hranei şi apei, factorilor de mediu. De aceea analiza

îngrăşământului natural trebuie repetată frecvent pe perioada aplicării.


Modulul Cascade a fost cercetat în două sezoane succesive. Totuşi, analiza datelor preliminare a arătat performanţa slabă a proiectului investigat în 2007. Astfel, în 2008, aşezarea a fost refăcută. În ambele sezoane, sistemul în cascadă a fost derulat în duplicat pentru a se asigura calitatea adecvată a datelor obţinute.

Sezonul de producţie a fost împărţit în cinci perioade (patru săptămâni fiecare), începând cu 12 mai. Îngrăşământul natural a fost aplicat numai pentru primele patru perioade. Condiţiile de lumină şi scăderile de temperatură din ultima perioadă, nu au permis introducerea de materie organică ce ar fi putut duce la epuizarea oxigenului.

Intrarea de apă: l/kg produs

Alimentarea cu apă avea ca ţintă numai transportul nutrienţilor de-a lungul cascadei şi nu era o resursă necesară ţn producerea peştelui. Intrarea de apă necesară pentru producerea peştelui poate fi calculată încă. A fost estimată la 66,9 m3/kg.

Ieşirea de apă: l/kg produs

Acelaşi principiu ca mai sus se aplică la calcularea intrării de apă. Diferenţa dintre intrare şi iesire rezultă din secetă. Evaporare şi ploi. Ieşirea de apă din sistem a fost estimată la 44,07 m3/kg de peşte.

Eficienţa energiei

Sistemul cercetat nu a utilizat energie pentru a menţine cascada. Singura energie folosită a fost legată de transportul peştelui, înainte şi după sezonul de producţie. Alte cereri sunt legate de menţinerea facilităţilor fermei. Energia introdusă este în întregime împrăştiată şi nu intră direct în produs. În cazul în care sistemul nu poate fi alimentat cu apă prin gravitaţie, ar putea fi necesară circularea apei în cascadă prin pompare. În acest caz, cererea de energie pentru refolosirea apei poate reprezenta costuri semnificative pentru a face modulul funcţional.

Compus Sursă Total

[kg/ha] Balegar [kg/ha] Apă [kg/ha]

C 402,5 144,3 546,8 N 39,7 78,2 117,8 P 16,3 1,1 17,4

Table 33: Încărcătura de nutrienţi livrată cu bălegarul şi aprovizionarea cu apă a cascadei

Parameter Unit Value

Materie uscată- Dry matter (DM)

[%] 8,0

Azot total (N) [%DM] 0,48

Fosfor total (P) [%DM] 0,15

Potasiu (K) [%DM] 0,26

BOD5 [gO2/dm3] 5,0

COD [gO2/dm3] 14,0

Table 34: Compoziţia gunoiului lichid amestecat bovine/porc (~50/50 v/v)

MANUAL SUSTAINAQUA


59/118

Producţia de peşte

Sistemul este proiectat sa utilizeze nutrienţii reziduali, în principiu. Producerea de peşte în cascadă este o activitate suplimentară, dar totuşi importantă. Sistemul este capabil să producă o biomasă semnificativă de peşte. Deşi există multe variabile, producţia totală de peşte poate fi estimată la 380 kg/ha. Divizarea producţiei (un sezon de creştere în biomasă) la speciile de peşte este prezentat în figura 13.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

P roducţia de peşte

Pro

du

ctiv

itat

ea [

kg/h

a]

S turion

P olyodon

C rap comun

Novac

C rap argintiu

C osaş

Figura 12:Creşterea în biomasă obţinută în modulul cercetat

Eficienţa utilizării nutrienţilor: kg nutrient (N, P, COD) reţinut în produs /kg nutrient intrare input [%]

Principalul scop al cascadei a fost reţinerea nutrienţilor livraţi. Doua surse principale de azot, fosfor şi carbon organic au fost luate în calcul:

• Intrarea de apă dulce - sistemul a fost constant alimentat cu apă provenind din râu. În timpul perioadei cercetate (20 saptămâni), apa furnizată a adus în sistem a cantitate semnificativă de nutrienţi. În total 424 kgC/ha (organic C), 39,7 kgN/ha şi 16,3 kgP/ha au fost introduse în sistem odată cu apa, timp de 20 de săptămâni.

• Alimentarea cu îngrăşământ natural- bi- săptămânal, sistemul a fost alimentat cu îngrăşământ, acesta fiind principala sursă de azot. În total 78,1 kgN/ha şi 1,1 kgP/ha au fost livrate per hectar de cascadă, în 20 de săptămâni.

• Fixarea azotului- ca şi în cazul modulului de policultură, această sursă de N a fost omisă din calcule.

Datorită funcţionării de bază a modulului Cascade, retenţia nutrienţilor în biomasa de peşte şi în întregul sistem de cascadă este importantă. În cazul retenţiei nutrienţilor în biomasa de peşte, numai azotul şi fosforul au fost luate în considerare. Deşi îngrăşământul natural a introdus o cantitate semnificativă de carbon organic, nu se ştie cât au câştigat peştii din zooplanctonul şi bacterioplanctonul dezvoltate din această materie. Majoritatea materiei organice adăugate în biomasa de peşte derivă din producţia primară. Cantitatea de azot şi fosfor din biomasa de peşte recoltată a fost comparată cu datele de intrare totale ale acestoe compuşi. A fost calculată numai retenţia de azot şi fosfor în biomasa de peşte. (Tabel 35).

Intrare [kg/ha�season] Retenţie

Apă Îngrăşământ TOTAL kg/ha %

Azot 39,7 78,1 117,8 10,4 8,8

Fosfor 16,3 1,1 17,4 1,0 5,8

Tabel 35. Eficienţa utilizării nutrienţilor de către peşte în modulul Cascade

MANUAL SUSTAINAQUA


60/118

Pe parcursul sezonului de producţie, sistemul de cascadă a reţinut cantităţi semnificative de nutrienţi. Cantităţile tuturor parametrilor măsuraţi au fost mai mici la ieşire decât la intrare. Sunt prezentate cantităţile de carbon organic, azot şi fosfor intrând şi ieşind din sistem, împărţită în perioade de patru săptămâni (I to IV) ale sezonului (16 săptămâni în total).

010203040506070

Alim

enta

re

Evac

uar

e

Alim

enta

re

Evac

uar

e

Alim

enta

re

Evac

uar

e

Alim

enta

re

Evac

uar

e

I II III IV

C lo

ad [

kg/h

a]

Îngrăşământ

Aport de apa

E vacuare apa

Figura 13: Cantitatea de carbon organic la intrarea şi ieşirea din sistemul de cascadă

05

1015202530354045

Alim

enta

re

Evac

uar

e

Alim

enta

re

Evac

uar

e

Alim

enta

re

Evac

uar

e

Alim

enta

re

Evac

uar

e

I II III IV

Inca

rcat

ura

de

N [

kg/h

a]

Îngrăşământ

Aport de apa

E vacuare apa

Figura 14: Cantitatea de azot organic la intrarea şi ieşirea din sistemul de cascadă

0.01.02.03.04.05.0

Alim

enta

re

Evac

uar

e

Alim

enta

re

Evac

uar

e

Alim

enta

re

Evac

uar

e

Alim

enta

re

Evac

uar

e

I II III IV

Inca

rcat

ura

de

P [

kg/h

a]

Îngrăşământ

Aport de apa

E vacuare apa

Figura 15: Cantitatea de fosfor la intrarea şi ieşirea din sistemul de cascadă

MANUAL SUSTAINAQUA


61/118

Retenţia nutrienţilor a fost calculată din diferenţa cantităţii totale de nutrienţi introdusă în sistem ( cu alimentarea cu apă şi îngrăşămînt) şi nutrienţii descarcaţi pe parcursul sezonului, pe baza concentraţiei din apa care părăseşte sistemul. Rezultatele sunt prezentate în Tabelul 36.


Sitemul de cascadă a fost în permanenţă alimentat cu apă. De aceea, în ciuda retenţiei ridicate de N, încarcarea totală de nutrienţi a fost mai mare şi a atins 0,125 kg N şi 0,018 kg P per kg de peşte produs.

Refolosirea nutienţilor pentru hrana peştilor: retenţia nutrienţilor în kg, în produse secundare per kg de nutrient intrat în sistem, ca şi întreg [%]

În modelul cercetat, a fost încercată şi producţia de recolte adiţionale de plante. Totuşi, testul a eşuat datorită unor motive tehnice. Tipul heleşteului folosit a favorizat dezvoltarea unor specii de plate nedorite, în locul celor dorite. Totuşi, producţia de plante potenţial folositoare, care ar putea fi utilizate in-situ, este posibilă. Producţia de Azolla (feriga de apă) ca şi hrană pentru peştii ierbivori şi ca o sursă alternativă de azot, poate fi luată în considerare.


Introducerea sistemului cascadă, necesită o cantitate suplimetară de muncă, legată de întreţinerea sistemului (incluzând recoltarea). Sistemul nu îmbunătăţeşte productivitatea/ proporţia muncii.


Cercetarea derulată în cadrul modulului Cascade, a dus la dezvoltarea unei tehnologii prietenoase cu mediul, ce utilizează materia organică reziduală provenită din alte ramuri ale agriculturii (ferme de bovine şi porcine).

Principalele constrângeri ale sistemului sunt:

• Necesarul de apă – Sistemul necesită volume semnificative de apă pentru a furniza fluxul de nutrienţi prin cascadă. Cantitatea de apă intrată şi deversarea sa în apele naturale poate fi restricţionată în unele tări, în special dacă numai iesirea încărcăturii de nutrienţi este luată în considerare în loc de diferenţa dintre cantitatea intrată şi cea deversată.

• Funcţionarea adecvată a sistemului proiectat, este limitată la aproape 7 luni, între primăvară şi toamnă, când temperatura apei şi radiaţia soarelui sunt sufficient de intense pentru a susţine procesele hidrobiologice la nivele suficiente.


• Heleşteul cascadă se poate comporta ca şi segment multifuncţionalal unei ferme animale integrate.

• Sistemul crează oportunităţi pentru reducerea costurilor utilizarii apei reziduale prin retenţia ei în ecosistemul controlat al unei heleşteu în cascadă.

• Tehnologia propusă reduce impactul fermei asupra mediului înconjurător.

• Sistemul proiectat permite producerea de peşte într- o manieră extensivă, folosind nutrienţii irosiţi.

• Peştele produs cu hrană naturală poate avea o calitate nutritivă mai ridicată şi poate fi mai apreciat de către consumatori (vezi capitolul 5).

• În afară de avantajele utilitariste ale sistemului în cascadă, construirea sau numai menţinerea sistemului de heleştee îmbogăţeşte mediul natural la mai multe nivele: biodiversitate, ape subterane sau retenţia adiţională de apă. Deţinerea de heleştee poate oferi fermierului dreptul la subvenţii europene sau naţionale, datorită valorii sale de mediu. Heleşteele, fiind un sistem în cascadă, pot de asemenea să funcţioneze ca şi locaţie pentru pescuit sportiv, aducând venit suplimentar

Compus Cantitate Retenţie

[kg/ha] kg/ha %

C 571,61 291,44 50,99 N 117,85 88,72 75,28 P 17,33 8,64 49,86

Tabel 36: Retenţia de C,N şi P introduşi în sistem cu apa şi îngrăşământul, în cascadă

MANUAL SUSTAINAQUA


62/118

7.4. De la un studiu de caz la o ferma piscicolă: Proiectarea unui modul în cascadă

7.4.1. Grupul ţintă şi cerinţe tehnologice de bază

Solutia propusă este dedicată în special fermelor de animale de mici dimensiuni, gândite ca şi ferme organice şi/sau ferme ce vor să îşi îmbunătăţească sustenabilitatea şi să coopereze cu fermele piscicole cu heleştee. Fermele de bovine şi/sau porcine care colectează şi fermentează îngrăşământul lor natural sunt privilegiate.

Ferma doritoare să aplice tehnologia ar trebui să deţină heleştee sau să fie capabilă să construiască un sistem de heleştee şi să îl alimenteze cu apă. Sistemul necesită o suprafată mare de teren, aproape 1 ha de zonă de heleşteu per fiecare 150 kg de carbon organic provenit din îngrăşământul natural. În acelaşi timp, sistemul trebuie alimentat cu flux de apă, care să permită menţinerea unui timp de retenţie hidraulic de aproximativ 45 zile.

7.4.2. Planificarea parametrilor cascadei

• Sistemul cercetat a fost proiectat să unească avantajele fermei piscicole cu nevoile fermelor de animale de a utiliza îngrăşământul natural.

• Modulul este bazat pe amplasarea de patru compartimente de heleşteu, legate în serie şi alimentate cu apă proaspătă ce acţionează ca şi transportator pentru nutrienţi.

• Singurele sursă de nutrienţi şi de materie organică sunt îngrăşământul natural lichid şi apa introdusă în sistem. Acesti compuşi, în funcţie de forma lor (minerală sau organică), sunt respomsabili pentru dezvoltarea biomasei în zonele respective ale cascadei.

• Fiecare parte a sistemului este responsabilă pentru procese diferite ce duc la utilizarea nutrienţilor reziduali la toate nivelele trofice.

• Când biomasa de plancton s- a dezvoltat în parţile corespunzătoare ale cascadei, biomasă de peşte este produsă.Peştele poate fi o sursă suplimentară de venit.

Proiectul sistemului în cascadă, pentru performanţă optimă, ar trebui să fie compus din patru compartimente de dimensiuni diferite şi cu roluri diferite în sistem. Aria relativă dată a fiecărui compartiment ar trebui păstrată, cu doar o mică deviaţie. Nu există constrângeri generale legate de dimensiunile unui compartiment anume, deşi formele alungite sunt favorabile pentru menţinerea fluxului de apă prin sistem. Sistemul poate fi compus din două sau trei heleştee, cu toate acestea primele două compartimente vor fi plasate într- un heleşteu şi pot fi separate print-o plasă pentru a oferi transportul zooplanctonului. Amplasarea sugerată a cascadei este prezentată în Figure 16. Urmatoarele părţi ale sistemului nu trebuie să fie orientate într- o singură linie. Utilizarea de conducte între compartimentele B-C şi C-D este posibilă.

Fiecare compartiment al

A.

B. Figure 16: Posibilă amplasare a sistemului în cascadă: A- sistem cu două heleştee; B- sistem cu trei heleştee

MANUAL SUSTAINAQUA


63/118

sistemului foloseşte resurse diferite şi joacă un rol diferit în cascadă.

Compartiment A – Partea de zooplancton: Acest compartiment este direct alimentat cu apă şi îngrăşământ organic. Timpul de retenţie hidraulică în acest compartiment ar trebui stabilit la doua săptămâni. Acesta perioadă oferă suficient timp pentru dezvoltarea zooplanctonului. Zooplanctonul şi bacterioplanctonul se hrănesc direct cu materie organică provenită din îngrăşământul organic oferit. Compuşii biogenici proveniţi din îngrăşământ, apa livrată sau depozitele de pe fund susţin producţia primară; totuşi marea abundenţă de zooplancton suprimă dezvoltarea fitoplanctonului. Astfel, producţia primară netă este minimă sau negativă. Acest fapt este un factor limitator principal pentru utilizarea îngrăşământului natural . Oxigenul livrat odată cu apa, exprimat în moli, trebuie să fie de cel puţin două ori cât cantitatea de carbon organic intrat odată cu îngrăşământul pentru a păstra condiţiile de oxigen în heleşteu. Compartimentul zooplancton nu ar trebui populat cu peşte, totuşi specii de peste mici ce se hrănesc de pe fund sunt admise (pâna la câteva duzini kg/ha). Populaţia de peşte nu ar trebui să cauzeze resuspensia sedimentelor, de aceea ciprinidele nu sunt favorizate în comparaţie cu sturionii tineri (<50 kg/ha, exemplare de 1-3 ani sunt recomandate). Populaţia <100 kg/ha de cosaşi este de dorit pentru a controla creşterea macrofitelor.

Compartiment B – Partea peştilor filtratori: Compartimentul este în principal populat cu specii de peşti filtratoare. Planctonul dezvoltat în Compartimentul A, transferat cu fluxul de apă, este utilizat pentru peştii planctonofagi. Populaţia compusă din polyodon şi/sau ciprinidele filtratoare este propusă. O densitate a populaţiei de 150 kg/ha de polyodon sau novac şi 150 kg/ha de crap argintiu este suficientă pentru a utiliza planctonul (greutatea individuală recomandată a peştelui 0,5–3 kg). Compartimentul ar trebui separat de Compartimentul A cu o plasă numai pentru a asigura transferul eficient al planctonului. Folosirea de conducte reduce eficienţa transferului.

Parte a sistemului Descriere

A Compartimentul Zooplancton

• Compartiment alimentat cu îngrăşământ organic

• Materia organică derivată din îngrăşământ a fost principala sursă de energie pentru dezvoltarea zooplanctonului şi bacterioplanctonului

• Fără populaţie de peşte

• 33% din suprafaţa totală a sistemului

B Partea peştilor filtratori

• Populat cu peşti filtratori care să utilizeze planctonul dezvoltat în compartimentul A

• 17% din suprafaţa cascadei

C Compartimentul policulturii

• Popularea cu policultură de crap, novac, crap argintiu şi cosaş

• Nutrienţi şi peşti care să utilizeze planctonul dezvoltat în compartimentul A


D Compartimentul de sedimentare

• Acţionând ca şi bazin de sedimentare pentru solidele în suspensie venind din partea C


Tabel 37. Descrierea compartimentelor sistemului cascadă

Compartiment C – Partea de policultură: Parte a sistemului responsabilă pentru utilizarea compuşilor biogenici proveniţi din compartimentele precedente fiind singura sursă externă de azot şi fosfor. Prezenţa crapului comun, ca şi specie principală, intensifică producţia de nutrienţi şi producţia primară. De aici, volumul compartimentului ar trebui să ofere timp de retenţie hidraulică de aproape 12 zile. Acest compartiment este responsabil pentru majoritatea productivităţii de biomasă a cascadei. Populaţia de peşte acoperă un spectru larg de hrană naturală dezvoltată în compartiment. Populaţia recomandată este compusă din ciprinide, deşi folosirea polyodonului în locul novacului este sugerată (Tabel 38).

Specii Greutate individuală iniţială

[g] Densitatea populaţiei [kg/ha]

Crap comun (C2) 200 - 300 g 300

Novac ORI Polyodon* 500 - 1 000 g 150

Crap argintiu 500 - 1 000 g 150

Cosaş 750 - 1 500 g 100

*înlocuitor recomandat pentru novac

Tabel 38. Populaţia de peşte recomandată pentru Compartimentul C

MANUAL SUSTAINAQUA


64/118

Compartiment D – Partea de sedimentare: Ultima parte a compartimentelor acţionează ca bazin de sedimentare. Populaţia din partea B cauzează o resuspensie masivă a sedimentelor de pe fund aceasta ducând la tulburarea ridicată şi la concentrarea substanţelor solide în suspensie. Cum materia suspendată conţine şi nutrienţi şi carbon organic, nu ar trebui eliberată în mediu. Partea de Sedimentare a cascadei, datorită timpului lung de retenţie si nepopulării cu peşte, oferă condiţii bune pentru sedimentarea subsanţelor solide în suspensie. Suprafaţa apei poate fi utilizată pentru producerea de recolte suplimentare de plante sau poate fi folosită pentru relaxare. Lipsa peştelui şi transparenţa ridicată a apei favorizează creşterea plantelor de apă ce folosesc nutrienţi dizolvaţi din apă. În cazul în care se doreşte o producţie de plante anume, trebuie dezvoltate echipamente şi tehnologii relevante.

7.4.3. Parametrii de operare

Există doi factori principali care afectează proiectarea cascadei: fluxul apei şi livrarea de îngrăşământ natural. Balanţa dintre nevoile unei ferme de utilizare a îngrăşământului şi apa şi terenul disponibile, trbuie păstrată. Totuşi, calculele economice trebuie sa ia în considerare valorile de mediu şi beneficiile sustenabilităţii sistemului.

Fluxul de apă

Eficienţa livrării de apă poate fi un factor limitator în unele cazuri. În astfel de cazuri, suprafaţa totală şi de aici capacitatea de livrare de îngrăşământ natural, vor depinde de aprovizionarea cu apă. Presupunând o adâncime medie a heleşteului de 1m, volumul total al sistemului, (de aici aria), At, va fi determinată de multiplicarea timpului de retenţie, RT (15 zile = 360h) şi fluxul de apă posibil, q [m3/h]): At=RT�q [m

3=~m2]

Furnizarea de îngrăşământ natural

Dacă aprovizionarea cu apă nu este factorul limitator, sistemul trebuie dimensionat în funcţie de aprovizionarea cu materi organică derivată din îngrăşământul natural. Există a relatie puternică între fluxul de apă şi rezerva de carbon organic. Cum producţia primară în partea cu Zooplancton este foarte limitată sau negativă datorită dezvoltării de plancton, în cel mai rău caz singura sursă de oxigen este apă intrată în sistem. Fiecare gram de carbon organic derivate din îngrăşământul natural solicită ~2,7 g of oxigen. Presupunând că apa de intrare conţine ~7 gO2/m

3, doar 2,5 g de carbon organic pot fi livrate per fiecare metru cub de apă pentru a susţine condiţiile de oxigen îm compartimentul A. Dacă îngrăşământul natural folosit conţine 5 kgC/m3 (valoare medie), atunci aproape 2000 m3 ode apă sunt necesari pentru 1 m3 de îngrăşământul natural lichid. Totuşi, această valoare poate varia în funcţie de condiţiile de lumină şi temperatură. În timpul verii, mai puţină apă (~20%) poate fi oferită (sau ~20% mai mult îngrăşământ natural), dar pe măsură ce intensitatea luminii descreşte, valoarea dată trebuie păstrată.

Relaţia dintre concentraţia de C, N şi P rămâne în anumite marje în cazul îngrăşământului natural. Cercetările derulate nu au arătat nici o constrângere legată de N şi P. De aceea, încărcătura de azot şi fosfor livrată cu îngrăşământul natural este arareori factorul limitator pentru sistemul proiectat.

7.4.4. Rezultate aşteptate

Folosirea îngrăşământului natural pentru fertilizarea heleşteelor de crapi are o istorie îndelungată, totuşi a intrat în declin şi a fost înlocuit cu fertilizatori din agricultură mai convenabili. În afară de asta, intensificarea producţiei a redus cererea pentru producţia primară în heleştee şi a favorizat hrănirea. Curentul recent pentru extindere, ne întoarce la folosirea reziduurilor organice şi a ciclurilor de producţie închise. Cercetîrile derulate au avut caşi rezultat dezvoltarea unei tehnologii prietenoase cu mediul, ce utilizează materia organică reziduală provenită din alte ramuri ale agriculturii (ferme de bovine şi porcine).

Amplasamentul celor patru compartimente a funcţionat foarte bine permiţând utilizarea de 25 m3 de gunoi de bovine per un hectar din suprafaţa totală a cascadei. Totuşi, marea constrângere a sistemului rămâne necesarul de apă. Sistemul necesită volume semnificative de apă pentru a produce fluxul nutrienţilor prin cascadă. Dimensiunea şi capacităţile sistemului depind de eficienţa aprovizionării cu apă, ceea ce pare a fi un factor limitator. În special, dacă intrarea de apă şi deversarea sa în apele naturale este restricţionatî în unele ţări.

Funcţionarea corectă a sistemului proiectat este limitată la aproximativ 7 luni între primăvară şi toamnă, când temperatura apei şi radiaţia soarelui sunt suficient de intense pentru a susţine procesele hidrobiologice la nivele satisfăcătoare.

MANUAL SUSTAINAQUA

Studiul de caz din Danemarca

65/118

8. Noi metode în fermele de păstrăv pentru a reduce efluenţii din fermă- Studiul de caz din Danemarca

8.1. Introducere – Descrierea generală a studiului de caz

Creşterea de păstrăv curcubeu (Onchorhynchus mykiss) are o tradiţie de mai mult de 100 de ani în Danemarca, iar acesta este specia dominantă în acvacultura daneză. Producţia totală anuală este de aproximativ 33 000 tone în apă dulce şi de aproximativ 7 000 tone în apă de mare, ceea ce corespunde cu 20% din consumul de peşte danez. Totuşi, valoarea producţiei din acvacultură este aproape 25% din valoarea totală a sectorului de piscicol danez.

Producţia daneză de păstrăv curcubeu în apă dulce are loc în aproape 250 de ferme. Dintre acestea, 200 de ferme sunt conduse ca şi sisteme tradiţionale de tip flow- through aşa cum au fost conduse timp de decenii, alimentate cu apă dintr-un stăvilar şi cu o utilizare relativ limitată de echipamente consumatoare de energie (pompe, etc.). Apa trece prin fermă datorită gravităţii şi ajunge în final în bazinul de sedimentare (sedimentarea particolelor de materie), înainte de a fi deversată în cursul de apă. Până în anii 1980, producţia daneză de păstrăv curcubeu în apă dulce s-a făcut în general fără nici un tratament al apei reziduale.

Datorită interesului public în creştere pentru aspectele de mediu, cum ar fi deversarea de nutrienţi din fermele de păstrăv sau împiedicarea mobilităţii faunei de- a lungul cursurilor de apă prin stăvilare, o nouă legislaţie de mediu a intrat în vigoare în Danemarca în 1989. În consecinţă, fiecărui fermier i s-a acordat o cotă restricţionată de hrană, iar calitatea hranei trebuia să respecte anumite specificaţii. A devenit obligatoriu pentru toate fermele de păstrăv să construiască un bazin de sedimentare pentru înlăturarea particulelor de materie organică şi pentru nutrienţi înainte ca apa să fie deversată în cursul de apă. Fermierii au fost de asemenea obligaţi să urmeze un program de mostre de apă pentru a furniza documentaţie despre eliberarea aproximativă de nutrienţi.

Pentru a se adapta la acastă legislaţie, o parte dintre fermele tradiţionale au fost transformate în ferme tehnologizate. Ce folosesc diferite grade de purificare a apei, refolosire a apei, oxigenare, etc. ^i mai mult, o dezvoltare semnificativă a avut loc în dezvoltarea unei hrane eficiente, cu un grad înalt de utilizare a nutrienţilor, în tehnologia de hrănire, în tratarea apei, reducerea volumului apei de intrare şi în managementul fermei. În consecinţă, cantitatea de peşte produsă per kg de hrană ca şi reducerea de poluanţi eliberaţi au fost îmbunătăţite semnificativ.

Totuşi, legislaţia de mediu a fost urmată de o nouă legislaţie ce impunea o limită maximă preluării permise de apă din cursul de apă. Conform legislaţiei, cel puţin jumătate din fluxul de apă din cursul de apă trebuie să treacă pe lângă fermă. Pentru a continua producţia, această legislaţie forţează fermierii să devină mai independenţi faţă de cursul de apă, ceea ce înseamnă reducerea consumului de apă dulce, curăţare şi refolosire a apei.

Ca şi consecinţă a cotelor de hrană restricţionate, a legislaţiilor de mediu, restricţiilor pentru apă preluată din cursurile de apă şi a Directivei cadru pentru apă a EU care stabileşte standarde pentru calitatea apei din recipienţi, clarificarea condiţiilor viitoare pentru pentru fermele de păstrăv din Danemarca a fost necesară urgent. În timpul discuţiilor între organizaţiile din acvacultură, autorităţile de mediu şi ONG-uri, ideea de ,,Ferme piscicole model” s-a născut în jurul anului 2000

Conceptul de fermă model ţinteşte spre reducerea preluării de apă dulce şi spre creşterea retenţiei de nutrienţi prin utilizarea tehnologiei de recirculare. Unii dintre cei mai importanţi parametrii care descriu fermele piscicole model sunt cuprinşi în Tabelul 39. Toate datele sunt bazate pe folosirea de 100 de tone de hrană pe an.

Parametru Ferma model de păstrăv

Material pentru heleşteu Beton

Recircularea apei (min. %) 95

Apa utilizată (max. l · s-1) 15

Colectarea sedimentelor din heleşteu Da

Filtre pentru înlăturarea particulelor Da

Biofiltre Da

Lagune de plante Da

Tabel 39: Parametrii fermelor piscicole model daneze

MANUAL SUSTAINAQUA


66/118

O fermă de păstrăv model (Ejstrupholm Dambrug): În fundal, în partea stângă, sunt lagunele vegetale ce constau în foste heleştee de pământ, canale de intrare şi de ieşire (Photo: DTU-Aqua)

Strategia fermei de păstrăv model implică avantaje de mediu semnificative şi perspective:

• Fermele model au devenit independente de apa preluată din cursul de apă pentru ca primesc apă din canalele de scurgere de sub uzina de producţie şi/sau din puţuri din apropiere şi din recircularea apei (pînă la 97% grad de recirculare)

• Consumul de apă a fost redus la aprox. 0.15 l/sec/t hrană sau aprox. 3 900 l per kg de peşte produs corespunzând la 1/13 din cel utilizat în fermele tradiţionale de păstrăv în sistem flow through.

• Trecere liberă de- a lungul cursului de apă pentru fauna sălbatică

• Cantitate semnificativă de substanţe uşor degradabile (BOD), substanţele organice (COD), fosforul, amoniacul-N şi total-N au fost îndepărtate de către dispozitivele de curăţare din interiorul fermei şi din lagunele de plante

• Utilizarea lagunelor de plante pentru creşterea de plante comerciale de grădină, recolte comestibile cum ar fi macrişul de baltă sau alte specii, poate furniza un beneficiu ca şi element integrat al unei ferme de păstrăv model

• Condiţii stabile de fermă (calitatea apei, etc.)

• Potenţiala creştere a producţiei de păstrăv fără creşterea impactului asupra mediului corespunzatoare

Totuşi, implementarea tehnologiei fermei model necesită cunoştinţe extensive şi experienţă legate de:

• Necesităţile biologice ale specie ce urmează să fie produsă

• Cunoştinţe extensive despre designul şi funcţia fiecărui dispozitiv din fermă, e.g. filtrarea mecanică, filtrele bio, aeratori, pompe etc.

• Cunoştinte extensive despre implicaţiile creşterii de peşte în ferme folosind tehnologia recirculării

•Experientă în fermele piscicole şi în conducerea sistemelor ce folosesc tehnologia recirculării

• Calitate adecvată a apei

• Hrană de înaltă calitate şi strategii de hrănire

Din perspectivă de mediu şi comercială, fermele model de peşte sunt un succes. Unii fermieri raportează un timp de producţie mai scăzut şi, în plus faţă de reducerea mare în eliberarea de nutrienţi, migraţia faunei în cursurile de apă din apropiere este facilitată. Totuşi, sistemul are nevoie de optimizare în special cu privire la scăderea eliberării de azot. De aceea studiul de caz SustainAqua danez a investigat diferite aspecte/module ale fermelor de păstrăv model pentru optimizare:

1. Hrana şi hrănirea- impactul de mediu de la fermele de păstrăv model

MANUAL SUSTAINAQUA


67/118

2. Consumul de energie în fermele de păstrăv model

3. Cultivarea de plante de heleşteu în lagunele fermelor model

4. Cultivarea speciilor de peşte alternative în lagunele fermelor model

8.2. Hrana şi hrănirea- Impactul de mediu din fermele model de păstrăv

Hrana este cel mai important parametru în relaţie cu creşterea peştilor, cu impactul asupra mediului şi cu costurile de producţie. Pentru a estima performanţa de mediu a fermelor model, este crucială întocmirea unei cuantificări precise a contribuţiei din hrană la apa de producţie, aşa- numita ,,contribuţie din producţie” înainte ca apa să fie trecută mai departe pentru tratament în dispozitivele de curăţare din fermă.

Diferitele dispozitive de curăţare aplicate în fermele model, au grade de eficienţă diverse, depinzând de magnitudinea şi compoziţia reziduurilor pe care le primesc. De aceea, dezvoltarea unui model de calculaţie totală este necesar pentru a fi capabili să prevedem performanţa de mediu a unui sistem în termeni de componenţi ai reziduurilor– azot (N), fosfor (P) şi materie organică – transferaţi în cursul de apă. Modelul ar trebui să ia în considerare parametrii de producţie relevanţi (tipul de hrană, cantitate de hrană, producţia de peşte etc.), parametrii operaţionali (temperatură, conţinut de oxigen etc.) şi amplasarea sistemului (componente, volume de flux şi dimensiuni).

8.2.1. Descrierea generală a inovaţiei

Forma fizică (dizolvate, suspendate, în particule) şi structura chimică (N, P, BOD5 [nevoia de oxigen biologic], COD [nevoia de oxigen chimic]) a componentelor din reziduuri pot fi evaluate în experimentele de laborator. Pe baza rezultatelor acestor experimente, poate fi dezvoltat un model predictiv de laborator (modul al calculaţiei model totale) bazat pe contribuţia directă a reziduurilor, din tipuri de hrană comerciale relevante aplicate în sistemele de acvacultură. Modelul de laborator este o informaţie importantă pentru precizia modelului calculaţiei totale.

Figura 17: Amplasarea pentru evaluarea formei fizice şi structurii chimice a componenţilor reziduurilor şi contribuţia directă a acestora, din tipuri de hrană comerciale relevante aplicate în sistemele de acvacultură.

8.2.2. Principiile modului

Modelul de calcul este bazat pe date care au fost obţinute printr- un program de documentare şi măsurare care a fost derulat la opt ferme- model în Danemarca în perioada 2005-2007. Aceste ferme de păstrăv model au fost echipate cu trape pentru sedimente, biofiltre şi terenuri umede artificiale, în timp ce câteva dintre ele au avut instalate micro site. Datele pentru utilizarea apei, concentraţia nutrienţilor în apă la câteva locaţii din cadrul fermei de peşte, cantităţi de hrană utilizată şi ingredienţii din aceasta, creşterea în biomasă etc., a fost obţinute de la toate fermele, iar rezultatele principale au fost integrate în modelul calculaţiei totale.

MANUAL SUSTAINAQUA


68/118

Mai mult, datele de la fermele tradiţionale de păstrăv din Danemarca (date din By- og Landskabsstyrelsen, 2007) au fost folosite în model. În mod normal, aceste ferme nu au facilităţile ce caracterizează fermele de păstrăv model dar, conform legislaţiei daneze (Bekendtgørelse om Ferskvandsdambrug), fermele de păstrăv trebuie să aibă un bazin de sedimentare instalat imediat după unitatea/ unităţile de producţie.

Prin integrarea datelor îm modelul de calcul din fermele model de păstrăv şi fermele tradiţionale cu mai puţină tehnologie, modelul oferă oportunitatea de a obţine estimări pentru deversările din fermele de păstrăv la nivele tehnologice diferite. După integrarea datelor, modelul a fost verificat şi ajustat în consecinţă, pentru a se corela exact cu deversările măsurate reale. În acest fel, s- a ţintit către optimizarea modelului pe cât a fost posibil la acel moment.

Experimentele de laborator au fost derulate în 18 bazine termoplastice, în sistem flow through, cu un volum de 189 l. Bazinele au fost montate într- un sistem Guelph modificat, în care treimea de jos a bazinelor a fost conică şi separată de restul bazinului printr- un grătar. Acest design a permis sedimentarea rapidă şi colectarea de particole fecale ce nu au fost deranjate în coloane de sedimentare răcite şi în parte separate.

Păstrăvi curcubeu de aprox. 50 g fiecare au fost obţinuţi de la fermele piscicole daneze locale şi transferaţi către facilităţile de cercetare DTU Aqua din Hirtshals, Danemerca. Consumul de hrană a fost înregistrat pe parcursul întregului experiment şi materii fecale au fost colectate din coloanele de sedimentare. Coloanele de sedimentare au fost golite zilnic, înainte de hrănire şi mostrele de fecale au fost depozitate la -20 °C până la analiza proteinelor, lipidelor, extractului liber de N (NFE), cenuşă, fibre crude şi P.

Cele trei tipuri de hrană folositeau avut următoarea compoziţie medie, cum se poate vedea în Tabel 40, în partea dreaptă:

Mostre au fost luate pentru determinarea contribuţiei lui N şi P la reziduuri şi a N şi P. Retenţia de N şi P de către peşti a fost determinată prin analiza concentraţia de N şi P la peşte, la începutul li la finalul întregului experiment.

Un experiment ştiinţific distinct a afost stabilit pentru determinarea contribuţiei de BOD5 dizolvat şi a reziduurilor de COD, precum şi pentru determinarea particuleleor de BOD5 şi reziduurilor de COD.

Coeficientul de digerabilitate aparentă (ADC) pentru nutrienţii din dietă şi pentru minerale a fost calculate folosind urmatoarea ecuaţie:

( )[ ] 100×−= iiii consumatexcretatconsumatADC eq. 1

unde i a fost procentajul de proteine, lipide, NFE, P, cenuşă sau DM.

Procentajul specific de creştere (SGR, % d-1) a fost calculate pe baza creşterii în biomasă din bazine, presupunând că puietul a crescut exponenţial într- o perioadă de timp relativ scurtă, experimentală:

( ) ( ) 100/)()( 00 ×−= tttWtWLnSGR ii eq. 2

unde W(ti) şi W(t0) au fost biomasa la sfîrşitul (ti) şi la începutul (t0) experimentului, şi (ti - t0) a fost durata experimentului în zile.

Procentajul de conversie a hranei (FCR, g g-1) a fost calculat pe baza creşterii de biomasă în bazin, cantităţii de hrană administrată şi risipei de hrană în cele 9 zile ale procesului de hrănire:

( ) ( )00 ttsporttconsumatfurajFCR ii −−= eq. 3

Datele au fost au fost prelucrate statistic folosind Sigma Stat for Windows Version 3.10. Testul Holm-Sidak a fost utilizat pentru metoda pair wise comparisons unde tratamentele de dietă au fost semnificativ diferite. Probabilitatea ca P < 0.05 a fost luată în considerare ca şi semnificativă în toate analizele.

8.2.3. Evaluarea indicatorilor de sustenabilitate Assessment selectaţi deSustainAqua

Deversarea redusă de nutrienţi

Gradul de digerabiltate măsurat (ADC) a fost în medie: proteine: 93.5 %; lipide: 91.2 %; NFE: 66.9 %; cenuşă: 51.9 %; fosfor: 64.2 %. Rata de creştere specifică înregistrată (SGR) a fost în medie: 1.97 % . d-1 şi

Proteină: 46.3 %

Lipide: 27.5 %

NFE: 12.6 %

Cenuşă: 6.9 %

Fibre crude: 1.4 %

Matrie uscată: 94.6 %

Fosfor: 0.98 %

Conţinut de energie 23.8 kJ. g feed

Taele 40: Compoziţia hranei

MANUAL SUSTAINAQUA


69/118

procentul de conversie medie a hranei (RCF) a fost 0.76 (kg hrană . kg cîştig în greutate). Retenţia de azot şi fosfor de către peşte a fost în medie 49.1 % şi respectiv 57.6 % (Tabel 41).

Componenta de dietă

BioMar Ecolife 20

Aller Aqua 576 BM XS

Dana Feed Dan-Ex2844

F2,6 P

Proteine 93.9 ± 0.4a 92.8 ± 0.2b 93.7 ± 0.3a 10.81 0.010

Lipide 91.4 ± 0.6ab 88.4 ± 1.8a 93.7 ± 1.0b 14.22 0.005

NFE 66.6 ± 1.1a 67.2 ± 0.9a 67.0 ± 1.0a 0.36 0.711

Cenuşă 46.7 ± 1.8a 57.2 ± 0.4b 51.7 ± 0.8c 62.69 <0.0001

Fosfor 60.9 ± 0.7a 71.0 ± 0.9b 60.6 ± 0.7a 177.83 <0.0001

DM 84.7 ± 0.6a 84.4 ± 0.5a 85.6 ± 0.6a 4.09 0.076

DM calculat2 85.7 ± 0.5 85.2 ± 0.5 86.3 ± 0.6 - - 1) Valorile din rânduri care nu o literă comună în notele de sus au fost semnificativ de diferite (ANOVA, Tukey HSD, P < 0.05). 2) Digerabilitatea materiei uscate a fost calculată ca suma digerabilităţii măsurate pentru proteine, lipide, NFE şi cenuşă.

Tabel 41: Coeficientele de digerabilitate aparentă (ADC) pentru proteine, lipide, NFE, cenuşă, fosfor şi materie uscată (DM) (%, mean ± std. dev., n = 3) a dietelor ca şi digerabilitatea calculată a materiei uscate1.

Calculele contribuţiei de BOD5 şi COD au arătat o medie de 55% din of BOD5 total residual care a fost recuperată ca reziduu dizolvat/suspendat, în timp ce o medie de 45% din BOD5 a fost recuperată ca şi particule. O medie de 71% din totalul de COD a fost recuperată sub formă de particule, în timp ce 29% a fost recuperată ca şi reziduurile dizolvate /în suspensie COD, iar procentul de BOD5/COD dizolvate/ în suspensie a fost de 0.51.

Majoritatea reziduurilor de Total N au fost recuperate ca şi reziduuri de TN dizolvate/ în suspensie (88%), iar o medie de 12% a fost recuperată în particule. Aproape toate reziduurile de fosforPau fost recuperate ca şi particule (în medie 98%), în timp ce numai o parte minoră (în medie 2%) a fost recuperată ca şi reziduu dizolvat/suspendat.


Rezultatele experimentelor de laborator au fost informaţii importante pentru precizia modelului de calculaţie totală. Integrând datele in modelul de calculaţie din fermele de păstrăv model şi fermele tradiţionale cu mai puţină tehnologie, modelul oferă oportunitatea de a obţine estimări pentru deversările din fermele de păstrăv aflate la diferite nivele de tehnologizare. Totuşi, ar trebui remarcat, ca următoarele condiţii indispensabile au preponderenţă pentru obţinerea unor estimări aceptabile din utilizarea modelului de calculaţie:

1. Specia de peşte utilizată trebuie să fie păstrăv curcubeu (Oncorhynchus mykiss Walbaum)

2. Hrana utilizată trebuie să fie de bună calitate, să conţină suficiente vitamine şi minerale pentru a susţine creşterea şi sănătatea, iar digerabilitatea proteinelor şi lipidelor nu trebuie să fie mai mică de 85%.

3. Dacă se aplică recircularea apei, atunci apa trebuie să rămână cel puţin 18.5 ore în unitatea/ unităţile de producţie şi cel puţin 20 de ore în terenurile umede artificiale.

4. Dacă ferma este echipată cu filtre (filter tip drum-filter sau similare) şi/sau biofiltre, atunci filtrele trebuie să aibă dimensiuni adecvate pentru a optimiza tratarea apei.

5. Cantitatea zilnică de hrană nu trebuie să depăşească 800 kg.

6. Cu condiţia ca aceste condiţii indispensabile să fie îndeplinite, modelul calculaţiei totale serveşte ca şi unealtă potrivită pentru estimarea deversării de nutrienţi cheie din fermele de păstrăv.

Totuşi, trebuie subliniat că modelul de calculaţie serveşte numai ca şi unealtă în estimarea deversărilor de nutrienţi din fermele de păstrăv, astefel încât modelul nu poate fi utilizat pentru documentarea deversărilor.

8.3. Consumul de energie în fermele de păstrăv model

Fermele piscicole model depind de transportarea apei în fermă (recirculare) ca şi de aerarea/oxigenarea apei datorită consumului scăzut de apă dulce nouă. Gazele reziduale precum CO2 şi N2 vor fi înlăturate din apa de producţie.

Cel mai importante aspect în fermele de păstrăv model sunt legate de implementarea tehnologiei de recirculare, astfel incît pomparea şi purificarea apei să minimalizeze consumul de apă şi impactul asupra mediului. Tehnologia necesită intrare de energie şi este de aceea un parametru important care trebuie luat în considerare pentru o producţie sustenabilă.

8.3.1. Descriere generală a inovaţiei

Pomparea de apă în fermele de păstrăv model ca şi injecţia de aer /oxigen în sistemele fermei necesită

MANUAL SUSTAINAQUA


70/118

energie. Astfel, este important să evaluăm nevoia de oxigen în timpul producţiei şi, conform acesteia, să ajustăm nivelul de injecţie/consum de energie. Nevoie de aer/oxigen este ce mai ridicată în timpul hrănirii şi digestiei hranei, în timpul proceselor metabolice. Mai mult, nevoia de oxigen depinde de dimensiunea peştelui şi de poziţia populaţiei.


Tehnologiile curente pentru aerarea apei sunt:

• Rezervor aerator

• Difuzor cu presiune scăzută

• Aerator de suprafaţă

• Filtru de scurgere

• Pompă tip air lift

Pentru o oxigenare/ degazare eficientă trebuie să se ţină seama de:

• Solubilitatea saturaţiei gazelor/apei creşte odată cu presiunea, astfel încât apa expusă la presiune poate conţine mai mult oxigen/CO2 decât la suprafaţă.

• Cu cât este mai mare suprafaţa de contact între gaz şi faza de apă, cu atât mai repede gazul este dizolvat în apă, adică bulele de aer create de difuzori cu diferite dimensiuni ale găurilor care la rândul lor afectează magnitudinea presiunii din spate.

Rezervor aerator

Aeratoarele cu rezervor pot fi proiectate ca şi un difuzor simplu, plasat cu 50 cm deasupra fundului unităţii de producţie, cu proporşii adecvate între lungimea şi adîncimea rezervorului pentru a asigura circulaţia potrivită.

Difuzor cu presiune scăzută

Un difuzor cu presiune scăzută poate avea câteva tuburi difuzoare montate pe un cadru de oţel. Difuzorul are o presiune relativ scăzută la o adâncime moderată a apei, adică în jur de 80 cm. Eficienţa oxigenării este bună la saturaţii de oxigen mai scăzute şi este potrivită pentru degazare datorită adâncimii scăzute a injecţiei de aer.

Aerator de suprafaţă

Aeratorii de suprafaţă sunt adeseori utilizati în fermele tradiţionale. Apa este aruncată în aer, ceea ce crează o suprafaţă de contact bună cu aerul şi mixarea în heleşteu. Aeratorul de suprafaţă este eficient în păstrarea peştilor în viaţă în condiţii de oxigen scăzut şi pentru degazare.

Filtru de scurgere (trickling)

Într-un filtru de scurgere, apa este pompată peste un grătar de distribuţie deasupra filtrului. De acolo, apa curge printr-un mediu de filtrare (ex. Bio-Blocks), oferind o suprafaţă mare de contact pentru aerare (O2) şi degazare (N2/CO2). Tutuşi, filtrul de scurgere necesită energie (pompare) datorită înălţimii de ridicare (adeseori cel puţin 1m).

Pompă de tip Airlift (”pompa mamut”)

Cea mai des întâlnită metodă de transportare a apei şi aerare în fermele de păstrăv model este folosirea pompelor airlift. Funcţia unei astfel de pompe este şi pomparea şi aerarea apei. Pompa airlift constă dintr-o cavitate/ gaură, echipată cu o partiţie (Figure 18). Pe o parte (în partea stângă a figurii 19), un număr de difuzori sunt instalaţi (injecţia de aer sub presiune prin compresoare). Forţa motrice în pompa airlift este diferenţa de gravitate specifică dintre apă şi suprafaţa de aer/apă. Designul airlift determină de asemenea

Figure 18: Sketch of the airlift (after Lokalenergi, 2008).

MANUAL SUSTAINAQUA


71/118

capacitatea sa de a administra fluxul de aer (să evite prăbuţirea) ca şi capăt maxim. Capătul maxim poate fi de aproximativ 10 cm la o adâncime a apei de 2 m.


Consumul de energie

Injecţia de aer în sistemele de fermă necesită energie şi de aceea este important să se evalueze nevoia de aer în timpul producţiei şi, în acord cu aceasta, să se ajusteze nivelul de injecţie/ consumul de energie. Nevoia de aer/oxigen este la cel mai ridicat nivel în timpul hrănirii şi digestiei hranei, adică în timpul proceselor metabolice. Mai departe, nevoia de oxigen depinde de mărimea peştelui şi poziţiei populaţiei.

Totuşi, pentru a atinge utilizarea optimă a aerului injectat, trebuie luate în considerare relaţiile între fluxul de aer, principiul aerării, alegerea difuzorului şi adâncimea apei pentru a obţine:

• Suprafeţe mari de contact între bulele de aer şi apă

• Bulele de aer să aibă cel mai lung posibil timp de retenţie în coloana de apă, înainte să atingă suprafaţa

• Cea mai scăzută presiune din spate/pierdere de presiune din sistem

Cel mai important factor pentru eficienţa optimă a airlift este relaţia adecvată între fluxul de aer şi cel de apă. La o injecţie de aer prea ridicată în relaţie cu fluxul de apă, aerul ridicat îşi poate pierde eficienţa, adică se poate prăbuşi. Experimentele au arătat o relaţie directă între consumul de energie şi aerarea eficientă a apei. Totuşi, consumul de energie al airlift în relaţie cu presiunea rezultată în sistemul de pompare a apei are nevoie de cercetări suplimetare pentru optimizarea consumului de energie. În medie, consumul de energie a fost estimat la 1.7 kWh/kg de peşte produs.

Aerarea necesită energie pentru compresia aerului şi creşterea corespunzătoare a temperaturii relevă o pierdere de energie, adică costuri cu energia suplimentare. În timpul experimentului, consumul de energie de către airlift a fost măsurată la 5 802 W pentru compresia aerului şi, incluzând energia pentru încălzire, consumul total de energie a fost 10 199 W.

Pentru compararea consumului de energie corespunzător cu acela al unei pompe scufundate cu propulsor tipice, care ridică apa la 0,4 m şi cu o eficienţă totală, ηtotal = 0,4 poate fi calculat după cum urmează: Q x dp / ηtotal, unde Q = 1 300 m3/h = 0,362 m3/s; dp = 0,25 mVs = 2 500 Pa, i.e. = 0,362 x 2 500 / 0,4 = 2 260 W.

Calculele arată că o pompă scufundată cu propulsor poate muta apa folosind numai ¼ din energia consumată de către airlift. Totuşi, folosirea unei pompe cu propulsor necesită energie pentru aerare prin motode alternative.


Sumarizând rezultatele investigării consumului de energie în trei ferme de păstrăv model diferite, următoarele pot fi concluzionate:

• Funcţionarea corespunzătoare a pompei airlift depinde în mare măsură de relaţia echilibrată dintre fluxul de aer şi cel de apă, adică rate de injecţie de aer ar trebui ajustată la fluxul de apă.

• A existat o relaţie lineară între consumul de energie prin injecţia de aer şi concentraţia de oxigen rezultantă din apă, după aerarea în pompa airlift.

• Costurile cu energia ale transportului intern de apă prin propulsoare scufundate a fost de ¼ din costurile cu energia pentru utilizarea pompei airlift.

• Deşi mişcarea apei cu pompa propulsoare este mai ieftină decât cea cu airlift, costurile cu energia pentru aerare prin altă metodă (e.g. aeratoare cu bazin) ar trebui adăugate.

• Un flux scăzut de aer a oferit o aerare mai eficienţă din punct de vedere al costurilor, decât un flux de aer mare.

• Bulele mici de aer adăugate conform conţinutului de oxigen dorit, adică flux de injecţie şi timp lung de contact între aer/apă sunt importante pentru aerarea eficientă din punct de vedere al costurilor.

• Cu cât este mai ridicat nivelul de injecţie al aerului în coloana de apă, cu atât fluxul de aer obţinut ar trebui să ofere a cantitate de oxigen per unitate de timp.

• Costurile energiei pentru aerare au fost dependente semnificativ de metoda de aerare, adică geometria difuzorului.

• Pierderea de energie datorată creşterii semnificative de temperatură prin utilizarea unor suflante rotative, ar trebui luată în considerare.

• Procesul de aerare eficient ar trebui monitorizat şi administrat conform condiţiilor de fermă curente (variaţia diurnă, anotimp etc.).

MANUAL SUSTAINAQUA


72/118

• În folosirea de pompe cu propulsie care să înlocuiască pompele airlift, costurile de investiţie în pomp ear trebui luate în considerare ca şi soluţii de rezervă pentru a securiza fiabilitatea operaţională

• Aparent, este mai uşor să îmbunătăţeşti costurile cu energia ale transportului de apă decât cele cu aerarea.

8.4. Cultivarea platelor de heleşteu în lagunele din fermele model

În conexiune cu fermele de păstrăv model, fostele heleştee pe pământ sunt adeseori lăsate interconectate cu vechile canale şi de aceea crează o zonă de lagună cu plante sălbatice.

După tratarea în dispozitivele de curăţare (capcane pentru mâl, biofiltre) ale fermei, apa trece încet prin zona de lagună pentru înlăturarea nutrienţilor de către plante, adică tratamentul final al apei reziduale, înainte de a o returna în cursul de apă. Lagunele de plante sunt importante pentru conversia nitraţilor, BOD, şi precipitarea materiei organice şi a fosforului. Totuşi, lagunele nu sunt eficiente în conversia amoniacului în nitrat. Datorită conversiei materiei organice, condiţiile anaerobe pot apărea îm zonele de pe fund şi pot favoriza denitrificarea, adică conversia nitratului în azot gazos. De aceea, condiţiile anaerobe în lagunele de plate pot susţine înlăturarea materiei organice şi nitraţilor.


Vegetaţia din lagunele de plante are o mare importanţă pentru procesul de curăţare şi a fost investigată la Ejstrupholm. Principalele specii de plante observate în lagunele de plante, cu un grad de acoperire de până la 80%, la ferma model de păstrăv Ejstrupholm, au fost mana de apă, lintiţă, cimbru de apă, alge filamentoase şi steluţa de apă.

Plantele sunt interesante pentru înlăturarea nutrienţilor şi transformarea/conversia nutrienţilor. De aceea, plantele servesc ca şi suprafaţă pentru micro organisme (biofilm) şi sunt implicate în conversia de amoniac şi în absorbţia azotului dizolvat şi a fosforului în biomasa de plante. În final, plantele influenţează curenţii de apă şi facilitează sedimentarea particulelor.

Totuşi, în afară de funcţia lor de a reduce impactul asupra mediului din producţia de păstrăv, lagunele de plante pot fi folosite pentru o producţie secundară de specii de plante cu o mare valoare comercială care pot oferi un venit suplimentar, pe lângă producţia de peşte. Potenţialul de piaţă al diferitelor plante comerciale ca şi produse secundare ale industriei piscicole a fost deja investigat.


Principalele specii studiate au fost grădinile perene din plante de heleşteu care, în afară de potenţialul lor de absorbţie ridicată a nutrienţilor, pot obţine preţuri rezonabile pe piaţă. Nouă specii au fost studiate, patru aparţinând Iridacaea, una Butomaceae şi una Nymphaecea; de asemenea au fost studiate măcrişul de baltă (Nasturtium officinale), Menyanthes trifoliata şi Caltha palustris. Cercetările au fost făcute la diferite locaţii ale unei lagune de plante la ferma model Ejstrupholm, din Danemarca. Locaţiile selectate au fost caracterizate prin însuşiri diferite ale fluxurilor de apă, încărcătură de nutrienţi şi parametrii de calitate a apei.

Datorită vegetaţiei native dese ce se aglomerează pe maluri şi în heleştee, construcţii speciale, adică cadre plutitoare din polistiren, au fost folosite pentru creşterea plantelor.

Metoda grădinii plutitoare aplicabilă în heleşteele nefolosite ale fermelor de păstrăv model (Photo: DTU-Aqua)

MANUAL SUSTAINAQUA


73/118

8.4.3. Factori de success şi constrângeri

Lagunele (terenurile umede artificiale) reprezintă un bun potenţial pentru reducerea eliberării de nutrienţi din fermele piscicole. De aceea, îndepărtarea totală de a fost mai mare de 1 g per m2 pe zi. Totuşi, timpul de rezidenţă al apei în lagună este important pentru eficienţa îndepărtării nutrienţilor.

Totuşi, studiul a arătat că vegetaţia naturală în laguna de plante stabilită creează probleme pentru plantele testate, în stabilirea lor în heleştee, canale şi pe ţărmuri. De aceea, este necesară iniţial multă plivire manuală pentru ca plantele să se poată localiza . Plantele din genul Iris sunt destul de tolerante, viguroase şi destul de uşor de crescut, dar chiar şi acestea au fost iniţial cotopite de speciile care cresc mai repede pe coastele şi malurile lagunelor.

În plus, o parte substanţială a rădăcinilor plantelor au fost atacate de şoarecii de apă.

Speciile măcrişul de baltă (Nasturtium officinale), Menyanthes trifoliata şi Caltha palustris, care se pot răspândi repede, au fost cultivate în unul dintre fostele heleştee de pămînt, în partea de mijloc a lagunei de plante. Unele dintre aceste specii au supravieţuit şi au crescut. Rata de creştere, totuşi, a fost mai scăzută decât cea aşteptată, ceea ce poate fi legat de condiţiile anaerobe din heleşteul de pământ. Totuşi, o specie a fost complet distrusă de şoarecii de apă.

Plantele studiate s-au răspândit uşor, natural prin rizomi sau divizate manual prin diviziunea de rizomi/ răsaduri.

În plus faţă de reproducerea vegetală, speciile Iris produc seminţe. Plantele crescute din seminţe pot avea caracteristici genetice diferite faţă de plantele înmulţite prin diviziune sau prin încolţirea rădăcinilor, ceea ce poate avea o consecinţă negativă la comercializare, datorită diferenţelor fenotipice (ex. hibrizi; culoarea florilor etc.)

Conceptul de grădină plutitoare a avut un succes relativ, iar cadrele plutitoare pot fi transformate în unităţi de mari dimensiuni, acoperind sute de metrii pătraţi. Totuşi, fermele de păstrăv din Danemarca sunt caracterizate de numeroase heleştee pe pământ abandonate, care sunt relativ mici şi strâmte. În consecinţă, corpurile de apă din aceste zone sunt somplet acoperite cu vegetaţie naturală, ceea ce ar putea fi un avantaj pentru retenţa nutriţională, dar face dificilă introducerea unor unităţi plutitoare.

Pentru a optimiza producţia comercială de plante de heleşteu în laguna în ferma model de la Ejstrupholm, ar putea fi avantajos să se restructureze parţi din lagună. Aceasta înseamnă stabilirea de zone mai mari cu un strat subţire de pământ, pe care nu există vegetaţie; apoi se poate utiliza conceptul de grădină plutitoare sau se pot cultiva plantele direct în heleştee, în funcţie de specie.

Unele aspecte ale construirii de heleştee de plante ar trebui luate în considerare, în perspective ridicării unor noi ferme. Aceste aspecte ar trebui să implice utilizarea combinată a plantelor de lagună pentru heleşteele- gradină şi pentru o vegetaţie mai deasă şi bazată pe pământ, cum ar fi stuful (Phragmites australis) sau alte plante depozitoare. Aceste plante pot să contribuie la creşterea condiţiilor scăzute de oxigen din heleştee. În prezent, cele mai multe lagune de la Ejstrupholm au condiţii destul de anaerobice, ceea ce poate reduce creşterea diferitelor plante comerciale. În plus, ar trebui observat ca unităţi mai mari de cadre plutitoare pot împiedica transportul/ difuzarea oxigenului şi poate crea condiţii anaerobe pentru rădăcini.

Studiul a rătat o creştere pozitivă pentru unele plante de heleşteu, în special cele aparţinând Iridacaea; totuşi, potenţialul venit din vânzarea plantelor poate fi compromise de perioada intensivă de muncă iniţială (plivire) şi de recoltare.

8.5. Cultivarea de specii de peşte alternative în lagunele din fermele model

După tratarea în dispozitivele de curăţare (capcane pentru mâl, biofiltre) ale fermei, apa trece încet prin zona de lagună pentru înlăturarea nutrienţilor de către plante, adică tratamentul final al apei reziduale, înainte de a o returna în cursul de apă.


Totuşi, în afară de funcţia lor de a reduce impactul asupra mediului din producţia de păstrăv, lagunele de plante pot fi folosite pentru o producţie secundară de puiet cu mare valoare comercială, care pot oferi un venit suplimentar, pe lângă producţia de păstrăv.

Ideea generală a fost creşterea profitabilităţii fermei prin optimizarea producţiei sale, fără să se afecteze producţia principală de păstrăv şi operarea întregului sistem. Mai mult, a fost indicat ca producţia să se bazeze exclusiv pe condiţiile predominante din lagună, fără alimentare externă (ex. hrană).

8.5.2. Principiile modului studiului de caz

Producţia extensivă de larve de peşte şi de puiet ar trebui să fie bazată pe producţia naturală de zooplancton din lagunele de plante. De aceea, a fost studiat iniţial dacă producţia de plancton la diferite locaţii ale lagunei

MANUAL SUSTAINAQUA


74/118

a fost suficientă pentru a asigura hrană pentru larvele de peşte, ex. larve de biban şi salau.

Pe baza rezultatelor mostrelor de zooplankton, s-a ajuns la concluzia că lagunele erau mai puţin potivite pentru creşterea larvelor de peşte. Totuşi, producţia de puiet, de exemplu în cuşti din plasă (inclusiv în locaţiile potivite din lagună), poate fi o metodologie atractivă pentru producerea de specii de peşte variate care să fie vândute ca şi exemplare în creştere, lacuri tip put-and-take, acvarii, etc.

Pentru a investiga performanţa experimentelor cu cuşti de plasă, experimete au fost derulate în laguna fermei model de la Ejstrupholm şi în două lacuri put-and-take în care calitatea apei şi producţia de zooplanctopn au fost considerate mai favorabile pentru larve. Larve de biban şi şalău au fost folosite pentru experimente.

8.5.3. Evaluarea indicatorilor de sustenabilitate selectaţi de SustainAqua: Nutrienţi, apă şi eficienţa utilizării spaţiului

Rezultatele mostrelor de zooplancton recoltate în timpul primăverii (sezonul de larve) au arătat că concentraţiile de plancton erau foarte variabile şi în general sub nivelul considerat necesar pentru ca larvele de peşte să supravieţuiască şi să crească. Mai mult, calitatea apei a fost instabilă, cu perioade de oxigen scăzut şi apariţia de formaţiuni toxice de sulfide de hidrogen. De aceea, lagunele au fost considerate mai puţin potrivite pentru creşterea de larve.

În următoarele experimente, cuştile au fost populate cu larve de biban şi şalău. Rezultatele au arătat că producţia de puiet în lagunele de plante din fermele de păstrăv model din Ejstrupholm nu a fost fezabilă, datorită nivelurilor scăzute de oxigen şi producţiei ridicate de alge aţiforme în lagună. Aerarea apei din cuştile de plasă nu a fost suficientă pentru a creşte conţinutul de oxigen la nivele acceptabile.

Totuşi, experimentele din lacurile put-and-take au demonstrate că larvele de peşte pot fi crescute de la eclozare până la o dimensiune de 2-3 cm (o lună) în cuştile de plasă fără intervenţia umană în timpul producţiei.

8.6. Sumar – Factori de succes şi constrângeri

În rezumat, rezultatele studiului de caz pentru ferma de păstrăv model daneză au oferit informaţii valoroase şi instrumente legate de:

• Reducerea pierderilor de nutrienţi şi materie organică, adică reducerea impactului asupra mediului

• Optimizarea costurilor cu energia

• Sustenabilitatea cultivării plantelor în heleştee şi a creşterii de specii de puiet, suplimentar, alternativ, în zonele de lagună a fermelor model.

Mai specific, următorii factori de succes şi limitatori pot fi indicaţi:

• Folosirea lagunelor de plante din ferma model Ejstrupholm pentru creşterea de puiet nu a fost fezabilă datorită nivelurilor scăzute de oxigen şi producţiei ridicate de thread algae alge aţiforme în lagună.

• Totuşi, experimentele paralele din lacurile put-and-take au demonstrat că larvele de peşte pot fi crescute de la eclozare până la o dimensiune de 2-3 cm (o lună) în cuştile de plasă fără intervenţia umană în timpul producţiei.

• Funcţionarea corespunzătoare a pompei airlift depinde în mare măsură de relaţia echilibrată dintre fluxul de aer şi cel de apă, adică rata de injecţie de aerotativer ar trebui ajustată la fluxul de apă.

• Costurile energiei pentru aerare au fost dependente semnificativ de metoda de aerare, adică geometria difuzorului.

• Pierderea de energie datorată creşterii semnificative de temperatură prin utilizarea unor suflante rotative, ar trebui luată în considerare.

• Procesul de aerare eficient din punct de vedere al costurilor ar trebui monitorizat şi administrat conform condiţiilor de fermă curente (variaţia diurnă, anotimp etc.).

• Deversarea crescută de CO2

Principiile conceptului de fermă de păstrăv model ce utilizează tehnologia de recirculare pot fi general adaptate în sectorul European de acvacultură.

MANUAL SUSTAINAQUA


75/118

8.7. De la un studiu de caz la o fermă piscicolă: cum să administrezi o fermă de păstrăv model care produce 500 t peşte pe an (Ferma de păstrăv model Ejstrupholm)

8.7.1. Descrierea fermei piscicole model

Ferma piscicolă model Ejstrupholm este plasată la is Holtum Å (curs de apă) în Mid-Jutland, Denemarca. Ferma este construită cu două unităţi de producţie identice, fiecare separată în 8 secţiuni. În Figura 19 avem o schiţă a fermei model.

River

Backchannel

Lagoonchannel

Sludge bed

Concrete fish tanks

Lagoonchannel

Lagoon channel

Plant lagoons Plant lagoons

Plant pondSludgeoverflow

Sludgebed

Sludge bed

1 Fence entrance

= water flowTT = Trout production

Figura 19: Schiţa fermei de păstrăv model Ejstrupholm. Săgeţile indică direcţia fluxului de apă.

Recircularea şi aerarea apei sunt făcute de pompe airlift.. Funcţia unei astfel de pompe este şi pomparea şi aerarea apei. Pompa airlift constă dintr-o cavitate/ gaură, echipată cu o partiţie. Pe o parte, un număr de difuzori sunt instalaţi (injecţia de aer sub presiune prin compresoare). Forţa motrice în pompa airlift este diferenţa de gravitate specifică dintre apă şi suprafaţa de aer/ apă. Combinaţia dintre injecţia de aer şi aerare ridică nivelul apei cu câţiva centimetrii şi crează fluxul de recirculare.

Materia în particule din producţie este colectată în conuri de sedimente plasate pe fundul unităţilor de producţie, iar sedimentele sunt pompate în bazine pentru sedimentare. Apa recirculată trece printr-un biofiltru, unde are loc conversia de amoniac în nitrat.

Apa de ieşire din unităţile de producţie şi apa curăţată din bazinele de sedimentare este trecută către lagunele de plante, adică către fostele heleştee pe pământ , care adeseori sunt lăsate interconectate cu vechile canale şi produc de aceea o zonă de lagună cu plante sălbatice. După tratarea în dispozitivele de curăţare (capcane pentru mâl, biofiltre) ale fermei, apa trece încet prin zona de lagună pentru înlăturarea nutrienţilor de către plante, adică tratamentul final al apei reziduale, înainte de a o returna în cursul de apă.

8.7.2. Descrierea efluenţilor fermei

În tabelul de mai jos, contribuţia specifică din producţie, deversarea netă şi eficienţa curăţării dispozitivelor de curăţare de la ferma de păstrăv model Ejstrupholm, sunt comparate cu deversările medii specifice (g nutrient per kg. de peşte produs) din fermele de păstrăv daneze.

Nutrient Contribuţia din producţie

Deversare netă Grad de curăţare, %

Deversare medie în Danemarca

Ejstrupholm în % din media din Danemarca

Azot total 33.7 15.8 53 31.2 51

Fosfor total 4.3 0.39 91 2.9 13

BOD 78.7 3.2 96 93.6 3

COD 224.9 - -

Tabel 42: Contribuţia specifică pentru producţie, deversarea netă (media de nutrient în g per kg. de peşte produs) şi gradul de curăţare din ferma de păstrăv model din Ejstrupholm comparată cu deversările medii specifice din fermele de păstrăv daneze.

MANUAL SUSTAINAQUA


76/118

Rezltatele demonstrează o eficienţă foarte ridicată a îndepărtării nutrienţilor din apa din producţie în fermele de păstrăv model. Mai exact, devarsarea specificî de fosfor şi materie organică a fost redusă semnificativ în comparaşie cu deversările medii din fermele daneze. Amoniacul, fosforul şi material organică sunt înlăturate în capcanele pentru mâl şi în filtrele bio, în timp ce lagunele de plante îndepărtează eficient materia organică, fosforul (în special suspendat) şi total-N (în special nitrat).

Calcularea contribuţiilor de BOD5 şi COD a arătat că o medie de 55 % din BOD5 total a fost recuperată ca şi reziduu dizolvat/suspendat, în timp ce o medie de 45% a fost recuperată ca reziduu în particule de BOD5.

O medie de 71 % din totalul de COD rezidual a fost recuperată sub formă de particule, în timp ce 29% a fot recuperată ca reziduu dizolvat/suspendat, iar raportul dintre BOD5/COD dizolvat/suspendat a fost de 0.51.

Majoritatea reziduului total de N a fost recuperată ca si reziduu dizolvat/ suspendat TN (88 %), în timp ce o medie de 12 % a fost recuperată în particule.

Aproape tot fosforul residual a fost recuperat ca în particule (în medie 98 %), în timp ce numai o mică parte (în medie 2 %) a fost recuperată ca reziduu de P dizovat/suspendat.

8.7.3. Echilibrul apei în fermă

Apa din producţie este captată din canalele de scurgere de sub uzina de producţie şi/sau din puţuri din apropiere. Intrarea de apă a fost de aproximativ 45 l/sec. şi timpul de staţionare în fermă a fost de aproximativ 35 ore. Consumul de energie pentru pompare şi aerare (oxigen) a apei a fost de aprox. 1.7 kWh/kg de peşte produs.

Pro şi contra fermelor de păstrăv tradiţionale şi fermelor de păstrăv model

În comparaţie cu fermele tradiţionale, conceptual fermelor model are următoarele:

Avantaje: Dezavantaje

• Consumul de apă redus de la aprox.50.000 l/kg peşte la aprox. 3.900 l/kg peşte produs

• Nevoie crescută de sisteme de rezervă: electricitate, oxigen pompe, etc.

• Independent de cursul de apă • Eliberare crescută de CO2 • Condiţii stabile de producţie • Riscul acumulării de amoniac • Variaţii minore în calitatea apei • Nevoie crescută de supervizare şi management • Eficienţă îmbunătăţită a dispozitivelor de curăţare • Consum mai ridicat de energie/kg de peşte • Impact redus asupra mediului • Utilizarea apei din puţuri implică variaţii de temperatură sezoniere mai mici

• Control îmbunătăţit al administrării şi producţiei • Risc extern redus de infecţie cu patogeni • Nevoie redusă de medicamente şi terapeuţi • Climat de muncă îmbunătăţit

Costurile de organizare pentru o fermă de păstrăv model ca cea descrisă mai sus sunt de aprox. 3 - 3,5 EURO/kg hrană, adică aprox. 1,6 milioane EURO pentru o fermă model ca şi Ejstrupholm.

MANUAL SUSTAINAQUA

Studiul de caz din Olanda

77/118

9. Creşterea de Tilapia în sistemele de acvacultură cu recirculare (RAS) – Studiul de caz din Olanda

9.1. Modul – Reactorul de denitrificare a îngrăşământului natural - Manure Denitrifying Reactor (MDR)

În Olanda peştii sunt în principal crescuţi în sisteme de acvacultură cu recirculare (RAS). Pentru a îmbunătăţi sustenabilitatea culturii de peşte în RAS, fermierii încearcă să:

1. Reducă consumul de energie şi apă,

2. Reducă volumul apei reziduale deversate (costurile de transport cu îngrăşământul şi costurile cu deversările),

3. Să îmbunătăţească utilizarea nutrienţilor prin folosirea de diete bine întocmite pentru peşte şi prin condiţii de cultură optime,

4. Sa reducă texele pentru unităţile de poluare care se bazează pe cantitatea devaersărilor de COD, Kjeldahl-N şi de fosfor.

Pentru a atinge aceste scopuri, trebuie dezvoltat un sistem de inovaţii care să reducă emisiile de azot dizolvat şi în particule, COD şi materie organică. În acest studiu de caz, integrarea unui reactor de denitrificare a îngrăşămintelor naturale, ascendent, pe un pat de sedimente în RAS a fost studiat pentru a reduce consumul de apă şi nevoile asociate de energie pentru încălzire şi eliberarea nutrienţilor. Obictivele cercetării din studiul de caz olandez au fost să se determine: efectul vitezei fluxului ascendent asupra performanţei USB-MDR, efectul raportului C:N în dietă asupra înlăturării de nitrat şi asupra calităţii apei; efectul unei diete bazate pe proteina din plante asupra înlăturării de nitrat şi asupra calităţii apei; performanţa ascendentă a reactorului; efectul sistemului Geotube® asupra reducerii volumului de reziduuri deversate USB-MDR, efectul USB-MDR asupra sănătăţii şi bunăstării peştelui într- un RAS pilot şi dacă integrarea unui USB-MDR într- un RAS previne prezenţa compuşilor urît mirositori. În final, rezultatele cercetărilor şi datele comerciale (ZonAquafarming BV) au fost transpuse într- un studiu de caz ce compară un 100 MT RAS ipotetic cu şi fără USB-MDR pentru impactul asupra indicatorilor de sustenabilitate

9.1.1. Descrierea generală a studiului de caz

Designul unei ferme piscicole începe cu alegerea speciilor de peşte ce urmează să fie cultivate. Alegerea speciilor de peşte va determina în mare parte traiectoria creşterii, economia, nevoile de calitate a apei şi producţia de reziduuri. Producţia de peşte cauzează inevitabil producţia de reziduuri. Reziduurile sunt deversate în apă în care trăiesc peşti, deteriorând calitatea apei. De aceea, este nevoie de un flux de apă continuu pentru ca aceste reziduuri să fie înlăturate. Într- un sistem tip flow through, fluxul ce trece prin bazinele de peşte echivalează cu schimbul de apă al sistemului (Figure 20).

Figure 20: Într- un sistem flow through, fluxul ce trece prin bazinele de peşte echivalează cu schimbul de apă al sistemului. Intr- un sistem de acvacultură cu recirculare- Recirculating Aquaculture System (RAS), fluxul de apă din bazinele de peşte este purificat şi refolosit. Unităţi de tratare diferite pot să necesite fluxuri diferite şi sunt uneori operate într-o buclă separată în cadrul sistemului.

Într- un sistem de acvacultură cu recirculare- Recirculating Aquaculture System (RAS) fluxul de apă din bazinele de peşte este purificat şi refolosit (Figure 20). Solidele sunt îndepărtate prin sedimentare sau prin

Bazin peşte

Flow through RAS

treatment unit 2

Bazin peşte

treatment unit 1

MANUAL SUSTAINAQUA


78/118

trecerea prin site, oxigenul este adăugat prin aerare sau oxigenare, dioxidul de carbon este înlăturat prin degazare , iar amoniacul este în cea mai mare parte convertit în nitrat (NO3) prin nitrificarea în filter biologice aerobe. Fiecare etapă a tratării reduce schimbul apei din system până la următorul component residual limitator. În sistemul RAS convenţional, schimbul de apă este dictat de concentraţia de nitrat (Figure 2). În RAS de ultimă generaţie, nitratul este transformat în azot gaz (N2) prin denitrificare în filter biologice anoxice. În aceste reactoare de denitrificare, material organică (preferabil de orgine internă, adică hrana neutilizată şi fecale din înlăturarea solide) este oxidată folosind oxigenul din molecula de nitrat. Aceste RAS de ultimă generaţie reduce deci nu numai cantitatea de apă utilizată şi deversarea de azot (mai puţin nitrat trebuie revărsat în afară), dar şi deversarea de materie organică.

Pentru toate compartimentele dintr-un RAS, cele cu peşte sau unităţile de tratare, există două întrebări fundamentale: 1) câtă apă ar trebui să treacî prin sistem şi 2) care sunt dimensiunile necesare (adică volum şi formă).

Pentru bazinele de peşte, fluxul ar trebui să fie suficient de mare pentru a înlătura cantitatea de reziduuri produsă şi să menţină o calitatea a apei acceptabilă pentru peşte. Pentru fiecare unitate de tratament, fluxul ar trebui să fie suficient de mare pentru a îi furniza o cantitate de nutrienţi care să fie înlăturată. For each treatment unit the flow should be large enough to provide it with the amount of nutrients (waste) to be removed. Unităţi de tratare diferite pot să necesite fluxuri diferite şi sunt uneori operate într-o buclă separată în cadrul sistemului (Figura 1).

Volumul necesar al bazinului de peşte va depinde de densitatea maximă a populaţiei pentru speciile de peşte în cauză. Volumul şi forma necesare pentru bazinele de peşte vor depinde de caracteristicile lor funcţionale. Îndepărtarea solidelor depinde de distribuţia dimensiunilor particulelor. Pentru filtrele biologice volumul va depinde de activitatea specifică, exprimată în g reziduu/m3/d înlăturat.

Din cele de mai sus rezultă că pentru designul unui RAS este crucial să se ştie cantitatea de reziduuri produsă pe zi. Cum toate reziduurile îşi au originea în hrană, adică tot ceea ce nu este reţinut din hrană devine reziduu, aceasta chestiune se reduce la a cunoaşte cantitatea de hrană alocată zilnic. Datorită populaţiei fluctuante de peşte prezentă în fermă, cauzată de recoltare şi repopulare, cantitatea de hrană fluctuează de asemenea. Designul fermei ar trebui bazat pe cantitatea maximă de hrană probabilă pentru a se realiza producţia anuală planificată. Aceasta poate fi calculată din planul de cultură. În cele din urmă, producţia de reziduuri poate fi determinată din încărcarea maximă de hrană cu modelul bugetului de nutrienţi, care utilizează compoziţia hranei, gradul de digerabilitate al hranei, compoziţia peştelui şi respiraţia peştelui pentru a calcula partea solidă (fecale) şi partea dizolvată (excreţia prin branhii şi urină) a reziduurilor.

9.1.2. Principiile modulului de denitrificare a îngăşământului natural

Un USB-MDR are forma uni cilindru şi este un reactor anoxic (fără oxigen liber) alimentat cu un flux de materie reziduală din unitatea de înlăturare a solidelor (Figura 2) ce conţine fecale în particule reziduuri organice, floculi bacterieni şi compuşi anorganici. Fluxul de reziduuri intră în reactor în partea centrală de jos şi crează o viteză ascendentă a fluxului. Viteza ascendentă a fluxului din reactor trebuie să fie mai mică decât viteza de stabilizare a celei mai mari părţi a reziduurilor în particule, pentru a crea un pat de sedimentare în partea de jos a reactorului ce conţine reziduuri în particule ce pot fi stabilizate. În patul de sedimentare, reziduurile de carbon din fecale în particule sunt digerate de bacteriile de denitrificare şi rezultă în: (1) producţia de biomasă de bacterii şi (2) reducerea nitratului în gaz azot, producerea de dioxid de carbon (3) producerea de alcalinitate şi (4) producţia de căldură. Reziduurile în particule din patul de sedimentare serveşte de asemenea ca şi mediu pentru ca bacteria de denitrificare să crească. Apa pre- stabilizată părăseşte reactorul print- un deversor zimţat în formă de V, poziţionat în partea de sus a reactorului. Comparat cu un RAS convenţional, un RAS echipat cu un USB-MDR permite: reducerea alimentării cu apă pentru controlul nitratului, reduce deversarea de nitrat- azot, reduce consumul de energie datorită fluxului de alimentare cu apă mai scăzut şi producerea de căldură de către biomasa de bacterii din USB-MDR, concentrază fluxul de solide prin filtrul tip drum, reduce dimensiunea/ volumul post- tratării pentru că USB-MDR pre-concentrază şi digeră deja solidele, reduce taxele pentru deversarea de nutrienţi (TAN, nitrat, org-N şi materie organică (COD)); creşte producţia de alcalinitate şi permite o operaţiune de cultivare a peştelui cu pH neutru. Dezavantajele sunt: investiţii mai mari, mai multe cunoştinţe sunt necesare oentru operarea sistemului, acumulare de substanţe solide totale dizolvate (TDS).

MANUAL SUSTAINAQUA


79/118


Parametrii de sustenabilitate SustainAqua aplicaţi în acest modul pentru un 100 MT RAS ipotetic, fără (RAS conventional) şi cu USB-MDR sunt resursele folosite per kg recoltat, utilizarea nutrienţilor ca % din datele de intare si deversarea reziduală per kg recoltat (vezi Table 43).

RAS

Conventional

USB-MDR RAS

RAS Conventional

USB-MDR RAS

Resource use Deversare reziduală

Puiet (#/kg) 1.2 1.2 Azot

Hrană (kg/kg) 1.22 1.22 Solid (g/kg) 8.5 2.6

Electricitate (kWh/kg) 1.8 2.2 Dizolvat (g/kg) 37.4 5.9

Încâlzire (kWh/kg) 3.4 0.0 Fosfor

Apă (L/kg) 238 38 Solid (g/kg) 4.5 7.2

Oxigen (kg/kg) 1.18 1.26 Dizolvat (g/kg) 3.8 1.3

Bicarbonat (g/kg) 252 107 a COD

Muncă (h/MT) 12.5 13.1 Solid (g/kg) 189 84 Dizolvat (g/kg) 40 9 Utilizarea nutrienţilor TOD Solid (g/kg) 227 95 Azot (% din intrare) 32 32 Dizolvat (g/kg) 48 11

Fosfor (% din intrare) 43 43 CO2 (kg/kg incl gas) 1.58 1.10

COD (% din intrare) 32 32 TDS (g/kg) 62 28

TOD (% din intrare) 32 32 Conductivitate (µS/cm) 1060 2000

a) În practică, nevoia de bicarbonat (alcalinitate) este practic nulă când denitrificarea este aplicată.

Table 43: Evaluarea indicatorilor de sustenabilitate SustainAqua în modulul MDR


În studiul de caz Olanda, integrarea unui reactor de denitrificare într- un RAS convenţional, indică următoarele:

Factori de succes

• Consumul de apă, energie şi alcalinitate poate fi semnificativ redus în RAS convenţional

• Consumul de energie este mult redus în comparaţie cu RAS convenţional: mai puţină apă trebuie schimbată şi încăzită pentru a controla concentraţiile de nitrat şi (b) o cantitate semnificativă de căldură este produsă de biomasă de bacterii, refolosind şi oxidând nutrienţii reziduali.

• În comparaţie cu RAS convenţional, deversarea reziduală este redusă (digestie) şi concentrată (prin selecţia procesului de tratare) în MDR, în cadrul buclei de recirculare. Concentrarea suplimentară este posibilă prin tratarea sedimentelor eliberate prin MDR cu un sistem Geotubes®.

Perspective

• Pentru condiţiile viitoare de fermă, unde azotul N nu poate fi controlat de către un USB-MDR, (re)formularea dietei are ca efect un raport mai ridicat al C/N în reziduurile produse de peşte, iar acesta poate fi un instrument profitabil pentru a controla acumularea de nitraşi prin denitrificare. În consecinţă, consumul de apă, energie şi alcalinitate va fi redus.

• Dietele pe bază de proteine din plante pot fi aplicate în viitor pentru a îmbunătăţii imaginea de sustenabilitate a culturii de peşte în RAS. Acest studiu a arătat că nu există un efect semnificativ al dietelor pe bază de proteine din plante asupra performanţei USB-MDR. Totuşi, concentraţia de ortofosfat a fost semnificativ mai mare în RAS când peştii au fost hrăniţi cu diete pe bază de proteine din plante, în comparaţie cu RAS în care peştii au fost hrăniţi cu o dietă bazată pe peşte.

Constrângeri

• Tilapia de Nil de până la ±150 g poate fi cultivată în sisteme de recirculare aproape închise, cu rate de schimbare a apei de 30 l/kg hrană/zi (este cu MDR) fără a pune în pericol bunăstarea peştilor. Dimpotrivă, indivizii mai mari (±300g) par să manifeste o tendinţă de rămânere în urmă a creşterii atunci când sunt cultivaţi în pilotul RAS, echipat cu un USB-MDR la p rată similară de schimbare a apei. Totuşi,

MANUAL SUSTAINAQUA


80/118

acest efect nu a fost observat în RAS commercial (info ZonAquafarming BV)

• Investiţii mai mari şi un nivel mai ridicat al cunoştinţelor vor fi necesare pentru operarea sistemului.


Beneficiile şi dificultăţile atunci când se aplică un USB-MDR într- un sistem de acvacultură cu recirculare convenţional, sunt bazate pe un studiu de caz pentru o fermă de tilapia ipotetică de 100 MT (= vânzări anuale de 100 MT), integrând datele din cercetări (AFI-WUR) şi datele comerciale din fermă în RAS (ZONAQUAFARMING BV). Beneficiile şi dificultăţile indicate sunt bazate pe comparaţia unui RAS convenţional cu un RAS ce integrează inovaţia USB-MDR.

Beneficiile şi dificultăţile estimate în aplicarea unui USB-MDR şi a unui sistem Geotube® în RAS, în comparaţie cu un RAS fără USB-MDR şi un sistem Geotube® sunt:

Beneficii

Resursele folosite : - Reducere la costurile cu energia de 3 kWh/kg recoltat

- Reducere la consumul de apă 200 L/kg recoltat

- Reducere la consumul de bicarbonat 252 g/kg recoltat

Refolosirea nutrienţilor:

- Refolosirea nutrienţilor prin bacterii şi transformarea în 0.5 kWh/kg peşte produs

Deversarea nutrienţilor:

- Redus cu 81% for N,

59% for COD,

61% for TOD,

30% CO2 1)

58% for TDS

Volumul sedimentelor:

- Reducerea volumului sedimentelor 7.3 L kg hrană folosind sistemul Geotube®

Dificultăţi

- Investiţii mai mari (± Euro 52800,--, USB-MDR şi material şi volum de biofiltru suplimentar) în comparaţie cu RAS convenţional

- Un filtru tip drum cu o capacitate de înlăturare TSS mai mare poate fi necesar pentru că nu tot TSS este reţinut în USB-MDR. În experimentele pilot eficienţa tratării TSS (%) din USB-MDR a fost de 65 ± 18 ( ± S.D; N=7).

- Un nivel mai ridicat al cunoştinţelor pentru a opera RAS cu USB-MDR

- raportul C:N în reziduurile de peşte poate limita rata de înlăturare a nitratului 1) Reducerea în deversarea de dioxid de carbon datorită economiei în consumul de combustibil fosil.

Per total, în condiţiile economice din Olanda, studiul de caz indică costuri de producţie cu 10% mai reduse per kg de peşte recoltat, atunci când se compară un RAS cu B-MDR, cu unul fără.

MANUAL SUSTAINAQUA


81/118

9.2. De la un studiu de caz la o fermă piscicolă: Integrarea unui USB-MDR de denitrificare într- un sistem RAS de tilapia de 100 MT

9.2.1. Introducere

În acest studiu de caz, efectele integrării unui USB-MDR de denitrificare într- un sistem RAS de tilapia de 100 MT, asupra indicatorilor de sustenabilitate, vor fi demonstrate. Un RAS convenţinal va fi comparat cu un RAS cu USB-MDR. Conceptul şi rezultatele ZonAquafarming B.V. cu creşterea intensivă de tilapia în RAS, va fi punctul de început (Figura 21).

Figura 21: În acest studiu de caz, un RAS convenţional şi un RAS cu un USB-MDR, amândouă conform cu conceptul ZonAquafarming B.V.t, vor fi comparate..

Studiul de caz este realizat într- un format de ghid, pentru a oferii repere pentru dezvoltarea unui curs despre designul şi operarea USB-MDR. Paşii necesari în proiectarea RAS sunt atătaţi în Tabelul 44. Aceşti paşi vor fi discutaţi în secţiunile următoare.

Specii de peşte Tilapia Producţia de reziduuri

Traiectoria de creştere Compoziţia peştelui

Greutatea populaţiei 70 gram Compoziţia hranei

Greutatea de piaţă 845 gram Digerabilitate

Timp 24 săptămâni Peşti consumatori de oxigen

Intrarea de hrană Ritmurile fluxului

Conversia de hrană 1.34 Limitele calităţii apei

Densitatea maximă a peştelui 140 kg/m3 Schimbarea bazinelor piscicole

Mortalitate 0.5 % Schimbarea sistemului

Plan de cultură Fluxuri de tratament

Ţintă de producţie 100 MT/an Sisteme de tratament

Faze de creştere 2 Rezultate

Populaţie/Schemă de recoltare 3 săptămâni N, P şi fluxurile de COD

Cantitatea maximă de hrană 349 kg/d Indicatori de sustenabilitate

Table 44: Paşi în proiectarea unui RAS

9.2.2. Implementare

Specii de peşte

Prima alegere ce trebuie făcută, speciile ce vor fi cultivate, a fost deja făcută aici, este vorba despre tilapia de Nil (Oreochromis niloticus). Adeseori această alegere este făcută pe baza preţului de piaţă al peştelui. Pentru sustenabilitate economică, limita dintre preţul de piaţă şi costul preţului, care în sistemele intensive este în mare măsură determinat de productivitate (kg/m3/an), ar trebui să fie principalul considerent.

Traiectoria de creştere

Cu alegerea unei specii de peşte şi poziţia ei de pe piaţă, se poate determina cu aproximatie traiectoria de creştere, adică populaţia şi greutatea ei de piaţă. Curba de creştere la peşte este caracterizată de timpul în

Conventional USB-MDR

Pat în mişcare

Bazin de peşte

Filtru drum

O2 aerare

Pat în mişcare

Bazin de peşte

Filtru drum

O2 aerare

USB-MDR

MANUAL SUSTAINAQUA


82/118

care ajunge la greutatea de piaţă, care la rândul ei este determinată de intrarea de hrană şi de conversia acesteia, amândouă depinzând de greutatea corporală. Mortalitatea depinde de asemenea de greutatea corporală şi este necesară pentru a se calcula numărul de peşti cu care se poate popula, per ciclu. În cele din urmă, alegerea speciei de peşte determină de asemenea condiţiile necesare culturii, cum ar fi densitatea maximă a peştelui şi calitatea necesară a apei (calitatea apei se va discuta în secţiunea Ritmurile fluxului). În acest studiu de caz o greutate a populaţiei de 70 g şi o greutate la recoltare de 845 g sunt alese, pe baza creşterii şi intrării de hrană caracteristice pentru ZonAquafarming B.V., tilapia cum se descrie în Figura 23. Ar trebui remarcat faptul că specia tilapia este dezvoltată prin cîteva generaţii de reproducere selectivă. Cele mai multe specii de tilapia commercial cresc mai puţin repede şi au în special dificultăţi în a atinge mărimi peste 600-700 g în condiţii intensive.

Tilapia din acest studiu de caz a atins greutatea de piaţă în 24 de săptămâni cu o rată de supravieţuire cumulativă de 99.5%. Pentru calcule suplimentare, vezi chenarul 1 din secţiunea Plan de cultură.

Figura 22: Creşterea şi caracteristricile economice ale tilapia în ZonAquafarming B.V.

Plan de cultură

După alegerea speciei de peşte şi a traiectoriei de creştere, este nevoie să se determine planul de cultură. Acesta include ţinta de producţie (aici 100 MT/an), numărul fazelor de creştere (aici 2, diviziunea fiind pe jumătate din timp, adică după 12 săptămâni) şi schema de populare/recoltare (aici o dată la trei săptămâni). Notă Cu o fermă de 100 MT, producţia de 100 MT de peşte cu dimensiune de piaţă este dorită. Pentru că aceasta se bazează pe o intrare de 8,3 MT de puiet, preoducţia reală este de numai 91,7 MT.

0

200

400

600

800

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Bo

dy

we

igh

t (g

)

Time (weeks)

SGR = 46 bw-0.61

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 200 400 600 800

SGR

(%

/d)

Bodyweight (g)

FC = 0.57 bw0.14

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

0 200 400 600 800

Fee

d c

on

vers

ion

(-)

Body weight (g)

Dens = 35 ln(bw) - 80

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 200 400 600 800

Max

imu

m d

en

sity

(kg

/m3)

Body weight (g)

96

97

98

99

100

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Cu

mu

lati

ve s

urv

ival

(%

)

Time (weeks)

Mort = 1.75 bw-0.8

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0 200 400 600 800

Mo

rtal

ity

(%/w

ee

k)

Body weight (g)

MANUAL SUSTAINAQUA


83/118

Din planul de cultură se poate determina câte generaţii de peşte vor fi prezente în fermă simultan, iar cu greutatea şi numărul de peşti per generaţie, se poate calcula încărcarea totală de hrană în kg/zi.

În planul de cultură al ZonAquafarming B.V., 12 bazine de peşte (24 săptămâni / 2 faze de creştere) sunt folosite. Bazinele sunt utilizate într- o grupare de 3 bazine, care sunt conectate prin trape ce pot fi închise. În acest mod, peştele dintr- un bazin poate fi împărţit în două bazine prin deschiderea trapei către un bazin gol adiacent. La fiecare 3 săptămâni, unul dintre cele trei bazine (nu cel din mijloc) este populat cu 6,862 peşti de 70 g. După 12 săptămâni, când peştii au circa 370 g, peştii sunt separaţi în două bazine, aşa cum s- a descries mai sus. În acelaşi timp, cel de- al treilea tanc este populat cu o nouă generaţie de peşte de 70g. După 24 de săptămâni, cele două bazine cu peşte ce atins dimensiunile de piaţă sunt recoltate, iar peştele din al treilea bazin este împărţit în două bazine şi primul este populat cu o nouă generaţie de peşte de 70g. Acest plan de cultură este prezentat în Tabelul 45, împreună cu amplasarea fermei rezultată, forma bazinelor, volumul apei în bazin, volumul apei în sistem şi necesarul de muncă.

După demararea fermei, biomasa de peşte prezentă va creşte gradual datorită creşterii peştelui şi populării cu noi generaţii. Îm acelaşi timp cu încărcarea de hrană, cantitatea cu care au fost hrăniţi în kg/zi, va creşte de asemenea (Tabel 46). Încărcarea maximă de hrană este atinsă în momentul în care generaţia atinge dimensiunea de piaţă, după 24 de săptămâni. După aceea, încărcătura de hrană va urma un aşa- numit model dinte de fierăstrău (Figura 23). Proiectul fermei este bazat pe încărcătura de hrană maximă, în acest

studiu de caz de 349 kg/d.

Figura 23: Încărcarea maximă de hrană este atinsă în momentul în care generaţia atinge dimensiunea de piaţă, după 24 de săptămâni. La acel moment (vezi Tabel 45, sunt 8 generaţii prezente în fermă. Când prima generaţie este recoltată, şi înşocuită cu o nouă generaţie de peşti mici, încărcătura de hrană este scăzută şi apoi crescută din nou datorită creşterii populaţiei de peşte. Acest proces continuă, iar încărcătura de hrană va urma un model dinţi de fierăstrău.

Chenar 1. Calculele planului de cultură.

Numărul de peşti recoltat este 100,000 (kg/an)/0.845 (kg/peşte) = 118,343 #/an sau 118,343*(3/52) = 6,828 #/generaţie. 3/52 este numărul de recoltări/ populări per an.

Numărul peştilor din populaţie este atunci 118,343/0.995 (supravieţuire cumulativă) ≈ 118,946 #/an sau 118,946*(3/52) = 6,862 #/generaţie.

Pentru prima săptămână, mortalitatea este 1.75*70 -0.8 = 0.058% şi numărul per bazin după prima săptămână este atunci 6,862*(1-0.00058)=6,858.

Volumul necesar al bazinului este considerat ca maximul volumului necesar la sfârşitul fazei 1 şi 2. Aici, acesta este volumul necesar după 12 săptămâni, 2,516 (kg/bazin) / (35*ln(368)-80) = 19.8m3. Datorită unor motive de proiectare, volumul real al bazinului este 20.5m3, iar volumul total al apei din bazin este de 246m3.

După o săptămână, biomasa per bazin este de 6,858*0.087 (kg/peşte) = 597kg. Densitatea peştelui este atunci 597/20.5 = 29kg/m3.

Creşterea peştelui după o săptămână este de 87 * (46*87 -0.61)/100 = 2.6g/peşte/d. Producţia totală pentru acel bazin este de 0.026*6.858 = 18kg/d.

0.14

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 10 20 30 40 50

Feed

load

(kg

/d)

Weeks from startup

MANUAL SUSTAINAQUA


84/118

Bazine de peşte

Număr de bazine (grupare de 3 bazine) 12 # Număr de peşti recoltaţi 6,828 #/generaţie 118,343 #/an Volumul bazinului necesar 238 m3 Volumul necesar per bazin 19.8 m3 Număr de peşti la populare 6,862 #/ generaţie 118,946 #/an

Adâncimea bazinului în total 1.6 m Lăţimea peretelui bazinului 0.2 m Muncă general 3 h/zi Adâncimea apei în bazin 1.3 m populare 3 h/ generaţie recoltare 6 h/ generaţie Suprafaţa necesară per bazin 15 m2 Relaţia lungime : lăţime 4 total 1251 h/an Lungimea desemnată rotunjită cu 0.1m 7.90 m Lăţimea desemnată rotunjită cu 0.1m 2.00 m

Suprafaţa de apă a bazinului 190 m2 Volumul apei în bazin 246 m3 Volum sistem 384 m3 Suprafaţa totală a bazinului, incluzând pereţii 239 m2

DIMENSIUNILE SISTEMULUI VI PERFORMAŢA DE CREVTERE LA TILAPIA GRUPARE DE 3 BAZINE Volum: 20.5 m3/bazin Bazine: 12 # ÎMPĂRŢIREA PEVTELUI ÎN 2 BAZINE

Timp Greutate Densitate Populaţie Populare Creştere Producţie Încărcare hrană Bazin 1 Bazin 2 Bazin 3 săptămâni gram/peşte kg/m3 kg/bazin #/bazin gram/peşte kg/t/zi FC kg /day #/bazin #/bazin #/bazin

1 87 29 597 6858 2.6 18 1.07 19 6858 3418 3418 2 106 35 727 6855 2.8 19 1.10 21 6855 3417 3417 3 126 42 863 6852 3.0 21 1.12 24 6852 3417 3417 4 147 49 1007 6849 3.2 22 1.15 25 6849 3417 3417 5 169 56 1157 6847 3.4 23 1.17 27 6847 3416 3416 6 193 64 1321 6845 3.6 25 1.19 30 6845 3416 3416 7 218 73 1492 6843 3.8 26 1.21 31 6843 3415 3415 8 245 82 1677 6842 3.9 27 1.23 33 6842 3415 3415 9 273 91 1868 6840 4.1 28 1.25 35 6840 3415 3415 10 303 101 2073 6839 4.3 29 1.27 37 6839 3414 3414 11 335 112 2291 6838 4.4 30 1.29 39 6838 3414 3414 12 368 122 2516 6836 4.6 31 1.30 40 6836 3414 3414 13 403 67 1377 3418 4.8 16 1.32 21 3418 3418 6858 14 439 73 1500 3417 4.9 17 1.34 23 3417 3417 6855 15 476 79 1626 3417 5.1 17 1.35 23 3417 3417 6852 16 514 85 1756 3417 5.2 18 1.37 25 3417 3417 6849 17 553 92 1889 3416 5.4 18 1.38 25 3416 3416 6847 18 592 98 2022 3416 5.5 19 1.39 26 3416 3416 6845 19 633 105 2162 3415 5.7 19 1.41 27 3415 3415 6843 20 674 112 2302 3415 5.8 20 1.42 28 3415 3415 6842 21 716 119 2445 3415 6.0 20 1.43 29 3415 3415 6840 22 759 126 2591 3414 6.1 21 1.44 30 3414 3414 6839 23 802 133 2738 3414 6.2 21 1.45 31 3414 3414 6838 24 845 140 2884 3414 6.4 22 1.46 32 3414 3414 6836

Table 45: Amplasarea planului de cultură pentru tilapia în ZonAquafarming B.V. Munca şi volumul sistemului totale sunt pentru RAS convenţional.

MANUAL SUSTAINAQUA


85/118

MEDIU 333 kg/d POPULARE Peşte nou într- un bazin la fiecare 3 săptămâni

MIN. 318 kg/d RECOLTARE Peşte vandabil 2 bazine per 3 săptămâni

MAX. 349 kg/d week kg hrană 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 19 19 2 21 21 3 24 24

4 44 25 19 5 48 27 21 6 53 30 24

7 76 31 25 19 8 81 33 27 21 9 88 35 30 24

10 113 37 31 25 19 11 120 39 33 27 21 12 129 40 35 30 24

13 155 21 21 19 37 31 25 14 165 23 23 21 39 33 27 15 175 23 23 24 40 35 30

16 204 25 25 25 21 21 19 37 31 17 215 25 25 27 23 23 21 39 33 18 228 26 26 30 23 23 24 40 35

19 258 27 27 31 25 25 25 21 21 19 37 20 271 28 28 33 25 25 27 23 23 21 39 21 285 29 29 35 26 26 30 23 23 24 40

22 318 30 30 37 27 27 31 25 25 25 21 21 19 23 332 31 31 39 28 28 33 25 25 27 23 23 21

24 349 32 32 40 29 29 35 26 26 30 23 23 24

25 318 19 21 21 30 30 37 27 27 31 25 25 25 26 332 21 23 23 31 31 39 28 28 33 25 25 27 27 349 24 23 23 32 32 40 29 29 35 26 26 30

28 318 25 25 25 19 21 21 30 30 37 27 27 31 29 332 27 25 25 21 23 23 31 31 39 28 28 33 30 349 30 26 26 24 23 23 32 32 40 29 29 35

31 318 31 27 27 25 25 25 19 21 21 30 30 37 32 332 33 28 28 27 25 25 21 23 23 31 31 39 33 349 35 29 29 30 26 26 24 23 23 32 32 40

34 318 37 30 30 31 27 27 25 25 25 19 21 21 35 332 39 31 31 33 28 28 27 25 25 21 23 23 36 349 40 32 32 35 29 29 30 26 26 24 23 23

37 318 21 21 19 37 30 30 31 27 27 25 25 25 38 332 23 23 21 39 31 31 33 28 28 27 25 25 39 349 23 23 24 40 32 32 35 29 29 30 26 26

40 318 25 25 25 21 21 19 37 30 30 31 27 27 41 332 25 25 27 23 23 21 39 31 31 33 28 28 42 349 26 26 30 23 23 24 40 32 32 35 29 29

43 318 27 27 31 25 25 25 21 21 19 37 30 30 44 332 28 28 33 25 25 27 23 23 21 39 31 31 45 349 29 29 35 26 26 30 23 23 24 40 32 32

46 318 30 30 37 27 27 31 25 25 25 21 21 19 47 332 31 31 39 28 28 33 25 25 27 23 23 21 48 349 32 32 40 29 29 35 26 26 30 23 23 24

49 318 19 21 21 30 30 37 27 27 31 25 25 25 50 332 21 23 23 31 31 39 28 28 33 25 25 27 51 349 24 23 23 32 32 40 29 29 35 26 26 30

52 318 25 25 25 19 21 21 30 30 37 27 27 31

Tabel 46: Dezvoltarea încărcării de hrană de la demararea proiectului. Încărcarea maximă de hrană este la 24 de săptămâni (chenar roşu)

MANUAL SUSTAINAQUA


86/118

Hrană

Fecale

ExcreŃie

RespiraŃie

Creştere

Figura 24: Modelul balanţei de nutrienţi pentru calcularea producţiei reziduale (N, P şi COD, cu origine în hrana oferită.

Producţia reziduală

Producşia de peşte cauzează inevitabil producţia de reziduuri. Exemple sunt producţia de fecale, excreţia de amoniac (NH3), dioxid de carbon (CO2) şi consumul de oxigen (O2). Aceste reziduuri sunt excretate în apa în care trăiesc peştii, deteriorînd calitatea apei De aceea, este nevoie de un flux de apă continuu pentru ca aceste reziduuri să fie înlăturate. Pentru a calcula ritmurile fluxului necesare (vezi secţiunea Ritmurile fluxului) este nevoie să se cunoască cantitatea de reziduuri produsă per unitate de timp.

În acest studio de caz, aceasta este făcută cu modelul Balanţei de nutrienţi (Figura 25) pentru azot (N), fosfor(P) şi nevoia de oxigen chimic- Chemical Oxygen Demand (COD). COD este cantitatea de oxigen necesară pentru a oxida 1 kg de material şi poate fi de aceea utilizat ca un numitor comun pentru a caracteriza conţinutul organic al peştelui, hrană, reziduuri şi material bacterian.

Fracţiunea organică constă în proteine, grăsimi şi carbohidraţi.Proteina nu este oxidată complet, azotul organic nu este oxidat. COD poate fi calculat din compoziţia materiei organice cum suma de 1.38 * proteină, 2.78 * grăsime şi 1.21 * carbohidraţi. Notă Azotul organic poate fi de asemenea oxidat, cum poate NH4-N, to NO3-N. Aceasta teoretic necesită 4.57 g O2 /g N. Adăugând acesta cantităţii de COD, va rezulta nevoia totală de oxigen - total oxygen demand (TOD). În procesul utilizării hranei şi al creşterii, peştii înşişi oxidează o parte din materia organică din hrană. Consumul de oxigen al peştelui (respiraţie) poate fi deci direct exprimat în COD (1).

Greutatea peştelui Proteină Grăsime Cenuşă P E COD DigN DigP DigCOD

Populare Recoltare % % % % kJ/g g/kg % % %

70 845 38 11 11.1 1.2 18.4 1 192 0.90 0.60 0.85

Tabel 47:Compoziţia hranei şi digerabilitatea N, P şi COD.

Pentru a calcula cantitatea de reziduuri produse cînd se introduce un kg de hrană în sistem, trebuie să se ştie compoziţia şi digerabilitatea hranei (Tabel 47) şi compoziţia peştelui (Figura 25). Excreţia de N şi P poate fi calculată ca şi diferenţa între admisia digestibilă (hrană minus fecale) şi creştere. Consumul de oxigen al peştelui poate fi calculat după cum urmează:

CODrespiraţie = (MEm + [1-kg] * ED) / OCE (1)

unde:

MEm = nevoia de energie pentru întreţinere la tilapia 65 kJ/kg0.8/d

ED = depunerea energiei (creşterea în energie, kJ/peşte/d)

kg = eficienţa marginală a depunerii enrgiei pentru tilapia 0.7

OCE = echivalent oxicaloric 14.2 kJ/g O2

Pe baza acestor paşi, producţia reziduală la încărcătura maximă de hrană în ferma de tilapia 100 MT din acest studiu de caz este prezentată în Tabel 48. Deşi nu există excreţie directă de COD de către peşte, este totuşi o mică cantitate de COD ce lipseşte din buget (CODrest). Această cantitate, probabil rezultată din hrană neconsumată şi fecale, este tratată ca şi CODexcretion.

MANUAL SUSTAINAQUA


87/118

Figura 25: Compoziţia corporală integrală a tilapia din ZonAquaculture B.V., aşa cum este influenţată de către greutatea corporală.

Chenar 2. Calcularea producţiei reziduale la încărcarea maximă de hrană.

Compoziţia corporală a genereţiei de peşte 8 este: Npeşte = 0.16 * 13.5 * 126 0.03 * 10 = 25.0 gN/kg, Pfish = 0.17 * 4.2 *

126 -0.006 * 10 = 6.9 gP/kg, CODfish = 275 * 126 0.1 = 446 gCOD/kg and Epeşte = 4.5 * 126

0.09 = 7.0 MJ/kg. Notă Proteina de peşte conţine 16% N şi cenuşa de peşte conţine 17% P.

Compoziţia şi digerabilitatea hranei poate fi extrasă din tabelul 4. Proteina din hrană conţine de asemenea 16% N.

Cantităţile de N, P şi COD din hrană pot fi calculate ex. Nhrană = 24 (kg fed) * 0.0608 (kgN/kg hrană) ≈ 1.43 kgN/d.

Cantităţile de N, P şi COD din fecale pot fi calculate din digestibilitate după exemplul Nfecale = (1 – 0.9) * 1.43 = 0.14 kgN/d.

Cantităţile de N, P şi COD crescute pot fi calculate după exemplul Ncreştere = 21 (kg creştere) * 0.025 (kg Npeşte/kg) ≈ 0.52 kgN/d.

Pentru N şi P excreţia poate fi calculată după exemplul Nhrană – Ncreştere – Nfecale = 1.43 – 0.52 – 0.14 = 0.76 kgN/d.

Pentru a calcula COD respirat de peşte, se poate calcula depunerea energiei: ED = 21 (kg creştere)* 7.0 (MJ/kg) = 147 MJ/d. The CODrespPeşte is then [(65/1000 * 0.126

0.8 * 6,852) + (1 – 0.7) * 147 ]/14.2 ≈ 9.6 kgCOD/d.

The CODrest este atunci CODhrană – CODcreştere – CODfecale – CODrespPeşte = 28.1 – 9.4 – 4.2 – 9.6 = 4.9 kgCOD/d.

protein = 13.5 bw 0.03

ash = 4.2 bw -0.006

fat = 3.1 bw 0.19

energy = 4.5 bw 0.09

COD = 275 bw 0.1

0

100

200

300

400

500

600

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 200 400 600 800

COD

(g/k

g)

prot

ein,

fat,

ash

(%) e

nerg

y (kJ

/g)

Body weight (g)

MANUAL SUSTAINAQUA


88/118

Bazin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Total Generaţie 1a 1b 5 2a 2b 6 3a 3b 7 4a 4b 8 Săptămâni 24 24 12 21 21 9 18 18 6 15 15 3 Greutate corporală 845 845 368 716 716 273 592 592 193 476 476 126 24.5

max Populaţie(MT)

Număr 3414 3414 6836 3415 3415 6840 3416 3416 6845 3417 3417 6852 Hrană 32 32 40 29 29 35 26 26 30 23 23 24 349 kg/d FC 1.46 1.46 1.30 1.43 1.43 1.25 1.39 1.39 1.19 1.35 1.35 1.12 1.34 - Creştere 22 22 31 20 20 28 19 19 25 17 17 21 261 kg/d Npeşte 26.4 26.4 25.8 26.3 26.3 25.6 26.2 26.2 25.3 26.0 26.0 25.0 Ppeşte 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 CODpeşte 540 540 496 531 531 482 521 521 465 509 509 446 Epeşte 8.3 8.3 7.7 8.1 8.1 7.5 8.0 8.0 7.2 7.8 7.8 7.0 Nhrană 60.8 60.8 60.8 60.8 60.8 60.8 60.8 60.8 60.8 60.8 60.8 60.8 Phrană 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 CODhrană 1192 1192 1192 1192 1192 1192 1192 1192 1192 1192 1192 1192 DigN 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 DigP 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 DigCOD 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 Nhrană 1.96 1.96 2.46 1.74 1.74 2.13 1.61 1.61 1.81 1.40 1.40 1.43 21.2 kg/d Ncreştere 0.58 0.58 0.80 0.53 0.53 0.72 0.50 0.50 0.63 0.44 0.44 0.52 6.8 kg/d 32 % admisie Nfecale 0.20 0.20 0.25 0.17 0.17 0.21 0.16 0.16 0.18 0.14 0.14 0.14 2.1 kg/d 6 g/kg hrană Nexcreţie 1.18 1.18 1.41 1.04 1.04 1.20 0.95 0.95 1.00 0.82 0.82 0.76 12.3 kg/d 35 g/kg hrană Phrană 0.39 0.39 0.48 0.34 0.34 0.42 0.32 0.32 0.36 0.28 0.28 0.28 4.2 kg/d Pcreştere 0.15 0.15 0.21 0.14 0.14 0.19 0.13 0.13 0.17 0.12 0.12 0.15 1.8 kg/d 43 % admisie Pfecale 0.15 0.15 0.19 0.14 0.14 0.17 0.13 0.13 0.14 0.11 0.11 0.11 1.7 kg/d 5 g/kg hrană Pexcreţie 0.08 0.08 0.08 0.07 0.07 0.06 0.06 0.06 0.04 0.05 0.05 0.02 0.7 kg/d 2 g/kg hrană CODhrană 38.4 38.4 48.2 34.1 34.1 41.7 31.6 31.6 35.5 27.4 27.4 28.1 416 kg/d CODcreştere 11.9 11.9 15.4 10.6 10.6 13.5 9.9 9.9 11.6 8.7 8.7 9.4 132 kg/d 32 % admisie CODfecale 5.8 5.8 7.2 5.1 5.1 6.3 4.7 4.7 5.3 4.1 4.1 4.2 62 kg/d 179 g/kg hrană CODrespPeşte 18.1 18.1 19.9 16.0 16.0 16.2 14.0 14.0 12.9 11.9 11.9 9.6 179 kg/d 512 g/kg hrană CODrest 43 kg/d 124 g/kg hrană

Tabel 48: Producţia reziduală la încărcarea de hrană maximă

MANUAL SUSTAINAQUA


89/118

Ritmurile fluxului

Un flux constant de apă este necesar să treacă prin bazinele de peşte pentru a înlătura reziduurile şi pentru a împrospăta oxigenul, un flux calibrat astfel încât calitatea apei să rămână în limitele acceptabile pentru peşti. Unităţile de tratament au de asemenea nevoie de un flux de apă pentru a fi alimentate cu reziduurile ce trebuie tratate.

Formula generală pentru calcularea ritmului fluxului necesar este:

Flux = abs [ k * P / ∆C] (2)

Flux = Flux prin respectivul compartiment (m3/timp)

k = un factor care corectează variaţia zilnică în producţia reziduală (k ≥ 1)

P = producţie (sau consum de O2) sau reziduuri (g/timp)

∆C = diferenţa între Climit (limitarea (=flux de ieşire) concentraţia de substanţă reziduală în

chestiune) şi Cin (concentraţia fluxului de intrare a substanţei reziduale), ambele în g/m3.

Pentru că unele producţii sunt negative şi de asemenea diferenţa de concentraţie are semne diferite pentru bazinele de peşte ţi unităţile de tratare, valuarea absolută este luată în considerare. Această formulă funcţionează numai pentru substanţe mixate mai mult sau mai puţin ideale şi de aceea nu este aplicabilă pentru substanţele solide în suspensie, care pot să apară în diferite dimensiuni de particule, din mâncare întreagă şi granule de fecale de câţiva mm până la particule de dimensiuni µm. Unele deviaţii pot să apară sub condiţii de obturare extreme pentru fluxului, de exemplu în bazine lungi, rectangulare, cu un timp de staţionare hidraulic mare. În Tabelul 49, limitele de calitate ale apei şi valorile k pentru tilapia sunt date, împreună cu alegerile făcute în acest studio de caz şi nişte parametrii de calitate a apei pentru nitrificare şi denitrificare (vezi de asemenea secţiunea Sisteme de tratament) .

Parametrii de calitate apă Peşte Valoare k Nitrificare Denitrificare

Gamă Opţiune Gamă Opţiune

Temperatură (°C) 24-28 27 27 27

pH (-) 5.5-7.5 7 7 7

NH3-N (g/m3) 0.01-0.1 0.01

TAN (g/m3) 1.5 1-2 1.4

NO2-N (g/m3) 0.05-1 1

NO3-N (g/m3) 100-200 165 1-2 1 10

O2 (g/m3) 4-6 4.5 1-1.2 1.2 4.5

CO2 (g/m3) 15-20 15 1-1.2 1.2

COD dizovat (g/m3) 100-300 200 1-2 1 Solide în suspensie

(g/m3) 25

Tabel 49: Limitele calităţii apei şi valorile k pentru corectarea variaţiei zilnice în producţia de reziduuri

Cum s- a arătat în secţiunea Producţia reziduală că producţia reziduală (P) este cel mai convenabil exprimată per kg de hrană, rezultă că ritmurile fluxului sunt de asemenea exprimate per kg de hrană. Fluxurile care trec prin diferite compartimente ale sistemului de acvacultură, în funcţie de configuraţie (sistem flow through, refolosire, RAS), sunt ptrezentate în Tabel 8. Se poate vedea că un sistem tip flow through are nevoie de cantităţi mari de apă, pentru că fluxul de schimbare al sistemului egalează fluxul prin bayinele piscicole. Prin adăugarea sistemelor de tratament, fluxul de schimbare poate fi redus, cu preţul adăugării de fluxuri prin sistemele de tratament. Pentru unele tratamente, care sunt aplicate în influxul din bazinul piscicol (oxigenare) sau în însuşi bazinul piscicol (aerare), nu sunt necesare fluxuri suplimatare. Oxigenarea şi aerarea reduc de fapt fluxul prin bazinele piscicole, şi de aceea şi în fluxul de schimbare din sistem. Sistemele cu reduceri în fluxul de schimbare a apei din sistem cu până la 15%, în sistemele tip flow through se cheamă sisteme de refolosire; cu reduceri mai substanţiale vorbim deja de sisteme de recirculare (RAS). Se poate observa că acolo unde un RAS convenţional reduce fluxul schimbării de apă din sistem cu 1%, un

MANUAL SUSTAINAQUA


90/118

sistem tip flow through ce integrează un USB-MDR oferă o reducere suplimentară de 0.15%.

Flow through Refolosire Convenţional USB-MDR

Schimbul în bazinele piscicole

TAN 32 32 61 74

O2 204 59 59 59

CO2 94 37 70 74

Solide în suspensie ? ? ? ?

Alegere (maximul celor de mai sus) 204 59 70 74

Schimbul în sistem

Schimbul în bazinul piscicol 204 59

NO3-N 0.187 0.029

Înlăturarea fluxului de solide în suspensie

Schimbul în bazinul piscicol n/a n/a 70 74

Nitrificarea fluxului

Schimbul în bazinul piscicol n/a n/a 70 74

Denitrificarea fluxului

NO3-N n/a n/a n/a 0.210

n/a = nu este aplicabil

Tabel 50: Fluxurile de apă prin compartimentele sistemului în m3/kg feed.

Sisteme de tratare

În secţiunea Ritmurile fluxului s-a arătat că adăugarea de sisteme de tratare poate reduce fluxul de schimbare al apei din sistem. Alegerea tratamentului care să fie adăugat este bazată pe primul componet rezidual limitator. De exemplu, se poate vedea în Tabelul 8 că prin adăugarea oxigenării unui sistem flow through, fluxul de schimbare necesar în sistem este redus de la 203 la 94 m3/kg hrană, adică primul reziduu limitator este oxigenul (-secare). Primul reziduu limitator supă acesta CO2, şi aşa mai departe. În această secţiune, sistemele de tratament vor fi discutate în ordinea următorului reziduu limitator. Pentru cele mai multe sisteme de tratare, numai bazele vor fi acoperite. Denitrificarea, în special cu utilizarea unui USB-MDR, va fi discutată mai extensiv. Două sisteme de tratare care nu reduc de fapt schimbul de apă din sistem, dar cresc sustenabilitatea sistemului de fermă, schimbul de căldură al ventilaţiei şi tratarea sedimentelor vor fi menţionate pe scurt.

Chenar 3. Calcularea ritmurilor fluxului într- un RAS cu un USB-MDR. Schimbul în bazinul piscicol

Pentru TAN, în sistem flow through şi utilizarea sistemelor ∆C = Climit (presupunând ca nu există TAN în influent) şi de aceea Fluxul = abs[1.5 * 35 / 1.5] = 35 m3/kg hrană. În RAS fluxul prin bazinele de peşte pentru TAN este acelaşi cu fluxul necesar prin filtrul de nitrificare (chenar 7), 61 m3/kg hrană pentru RAS convenţional şi 75 m3/kg hrană pentru RAS cu USB-MDR.

Pentru O2 , P = -512 gO2/kg hrană şi ∆C = -10.5 g/m3 (chenar 4), aşa că Flux = abs[1.2 * -512 /-10.5] ≈ 59 m3/kg

hrană.

Pentru CO2 , P = 633 gCO2/kg hrană (RQpeşte = 0.9) şi ∆C = 10.3 g/m3 (chenar 5), aşa că Flux = abs[1.2 * 633 /

10.3] = 74 m3/kg hrană.

Schimbul în sistem

Pentru NO3-N, P rămas după denitrificarea spontană şi prin USB-MDR = 4.8 gN/kg hrană (= 1.7kg N/349 kg hrană) şi ∆C = 165 – 0 = 165 g/m3 , aşa că Flux = abs[1 * 4.8 / 165] = 0.029 m3/kg hrană

Denitrificare fluxului

Pentru NO3-N, P rămas după denitrificarea spontană = (15,800/349) * 0.85 = 38.5gN/kg hrană (chenar 10) din care 85% este denitrificat şi ∆C = 10 – 165 = -155 g/m3 , aşa că Flux = abs[1 * (38.5 * 0.85) /-155] ≈ 0.210 m3/kg hrană.

MANUAL SUSTAINAQUA


91/118

Oxigenarea

Oxigenul poate fi adăugat apei din cultură prin aerare, aducând apa în contact cu aerul şi prin oxigenare, aducând apa în contact cu gazul de oxygen îmbogăţit (oxygen tehnic). Prin aerare, conţinutul de oxigen poate fi crescut numai până la saturare. Prin oxigenare, apa din influx poate fi suprasaturată.Aceasta nu înseamnă că apa din din bazinul piscicol este suprasaturată, în sistemele de apă complet mixte, apa din bazine egalează concentraţia din revărsare (vezi secţiunea Ritmurile fluxului). În studiul de caz, apa este oxigenată la intrarea în bazinele, în oxigenatori tip low head, cu un raport gaz- lichid (G/L ratio) de 0.05.

Parametrii de control

Suprafaţă de contact, timp de contact, raportul gaz- lichid.

Înlăturarea dioxidului de carbon

Înlăturarea dioxidului de carbon este făcută prin de-gazare sau deposedare. Deposedarea se poate face prin aerare sau prin pomparea apei peste un filtru de scurgere (turn-trickling). În acest studiu de caz, aerarea cu bule este utilizată, în bazinele piscicole şi în flitrele de nitrificare cu pat în mişcare.


Suprafaţă de contact, timp de contact, raportul gaz- lichid.

Înlăturarea solidelor în suspensie

Înlăturarea solidelor în suspensie din apa din acvacultură este făcută prin metode gravitaţionale (sedimentare, plutire, hidrociclon) sau filtrare (filtre pe curs, fitre microecran). Pentru toate tipurile, distribuţia dimensiunilor de particule reziduale va dicta designul, indirect prin distribuţia greutăţii particulelor pentru metodele gravitaţionale şi direct prin metodele de filtrare. În acest studiu de caz, un fitru microecran tip drum (plasă 80 µm) este folosit.


Distribuţia dimensiunii particulelor.

Nitrificarea

Înlăturarea TAN din apa de cultură din sistemele de acvacultură este în general făcută prin nitrificare. Nitrificarea este oxidarea biologică, prin bacterii, a amoniacului (NH3) în nitrat (NO3). Acastă reacţie se petrece în doi paşi, pein diferite grupuri de bacterii, cu nitritul (NO2) ca intermediar. Ecuaţia reacţiei totale este

1g NH3-N + 4.25g O2 + 5.88g NaHCO3 � 0.26g COD + 0.98g NO3-N + 2.72g CO2 (3)

Chenar 6. Filtru tip drum

Pentru designul fitrului tip drum, un tip specific poate fi ales (http://www.hydrotech.se/en/solutions/drumfilters) bazat pe matricea Flux (L/s), Temperatură (°C), încărcarea de substanţe solide suspendate probabilă (g/m3) şi dimensiunea plasei- (µm).

Chenar 5. Deposedarea de CO2 Aerarea în bazinele piscicole creşte efectiv ∆C = Climit – Cin for CO2 , sau ca şi Climit is fixed (15 g/m

3), descreşte Cin

efectiv. Cu o eficienţă a deposedării SE efectiv ∆C = ∆C / (1 – SE). În RAS nu cunoaştem Cin real, dar din producţia de CO2 a peştelui (chenar 3) şi faptul că în practică un flux de 70 m

3/kg hrană este suficient într- un RAS convenţional ca să putem calcula o eficienţă a deposedării de 0.4 şi un efectiv Cin = 4.2 g/m

3 (∆C = 10.8 g/m3). Într- un RAS cu USB-MDR mai mult CO2 este produs în filtrele biologice şi în Cin efectiv al bazinelor piscicole va fi Cin = 4.7 g/m3 (∆C = 10.3 g/m3).

Chenar 4. Oxigenarea

Cu oxigenatorii tip low head, concentraţia de O2 din bazinul de peşte, afluentul bazinului este adus la 200% saturare = 15 g/m3 . Cu concentraţia de O2 limitatoare (= concentrarea revărsării) a peştelui de 4.5 g/m3 , ∆C = -10.5 g/m3 .

Notă Din folosirea oxigenului tehnic în practică, se presupune că toate nevoile de O2, ale peştilor şi bacteriilor, sunt asigurate prin oxigenare şi oxigenul tehnic este aplicat cu o eficientă de 80% (adică oxigen utilizat = 1.25 * O2 nevoi)

MANUAL SUSTAINAQUA


92/118

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 1 2 3 4

Nit

rifi

cati

on

rat

e r

(g/

m2/d

)

TAN (mg/L)

O2 = 7.5 mg/L

O2 = 5 mg/L

O2 = 3 mg/L

Actual O2

Average nitrification

rate

Figure 26: Nitrification rate (g TAN/m2/d) as affected by the concentrations of TAN and O2. The average nitrification rate in the 100 MT tilapia farm in this case study is also shown.

Din această reacţie se poate observa că procesul consumă oxygen şi alcalinitate şi produce, în afară de NO3, biomasă de bacterii şi CO2. Pentru fiecare g de TAN 4.25 g de O2 şi aproximativ 1echivalent de alcalinitate este necesar, iar aproximativ 0.26 g COD este produs. În sistemele de acvacultură, bacteriile de nitrificare sunt în general crescute pe un mediu din plastic, aţa- numitele biofilme. Rata de reacţie este de aceea exprimată per suprafaţă de mediu din plastic, în g/m2/d. Din moment ce substraturile reacţiei, TAN şi O2, trebuie să se propage în biofilm, rata reacţiei este dependentă de concentraţia substratului limitative. Datorită cineticii propagării, această depenţă ia forma unei reacţii ½ - order reaction; rata depinde de concentraţie la o putere de ½ (sau √[Concentraţie]).

Rate de nitrificare r (g/m2/d) = a * √[TAN] + b (4)

Valorile lui a şi b depind de tipul de reactor de nitrificare folosit. Pentru fitrul pat în mişcare folosit în acest studiu de caz a = 0.65 şi b = -0.1. Raportul concentraşiilor de O2 şi TAN la care unul sau celălalt devine substratul limitator al ratei este 3.6. Aceste relaţii sunt prezentate în Figura 27, unde se poate vedea că la concentraţii scăzute de TAN, rata de reacţie este dependentă de acea concentraţie de TAN, darn u şi la concentraţii mai înalte. Concentraţia de TAN de unde are loc tranziţia, ca şi tara maximă de nitrificare, sunt dependente de concentraţia de O2. Notă Unde Climit pentru TAN este aproape de [O2]/3.6 , concentraţia medie de TAN va fi mai scăzută decît [O2]/3.6 pe parcursul unei părţi din zi, iar rata medie de nitrificare va fi de asemenea mai scăzută. Se poate corecta prin considerarea [TAN]mediu = Climit / k (pentru k vezi ecuaţia 2 din secţiunea Ritmurile fluxului). Fluxul necesar prin filtrul de nitrificare este:

Flux (m3/timp) = P / ∆C (5)

Parametrii de control pentru proiectarea reactorului de nitrificare sunt deci concentraţiile medii deTAN şi O2. Acestea vor determina rata de nitrificare reală şi de aceea suprafaţa totală necesară pentru nitrificare şi fluxul necesar prin reactorul de nitrificare. Cu suprafaţa specifică a materialului de biofiltru (m2/m3), volumul necesar al acestuia poate fi calculat.


Concentraţiile de TAN şi O2 în reactorul de nitrificare.

MANUAL SUSTAINAQUA


93/118

water in

water out

sludge out

stirrer

Figure 27: Pat de sedimentare cu flux ascendent –Reactor de denitrificare Manure Denitrifying Reactor (USB-MDR).

Denitrificarea

Înlăturarea nitratului (NO3) din apa de cultură poate fi făcută prin denitrificare. Denitrificarea este reducerea biologică , prin bacterii, de NO3 la gaz N2. Denitrificarea este făcută prin bacterii hetrotrofice aerobe facultative. Reacţia de denitrificare are un număr de paşi, cu NO2, NO şi N2O ca intermediari. Ecuaţia reacţiei totale este

1g NO3-N + 4.4g COD � 1.54g COD + 1g N2 + 0.085g NH4-N + 5.49g NaHCO3 + 0.88g CO2 (6)

Din această reacţie se poate observa că procesul consumă COD şi produce, în afară de N2, alcalinitate şi biomasă de bacterii. Fiecare g de NO3-N poate oxida 2.86 g de COD în timp ce 0.91 echivalent de alcalinitate şi 1.54 g COD sunt produse (0.35 g COD/g COD). Necesarul total de COD este de aceea 2.86 / (1 – 0.35) = 4.4 g COD / g N. Totuşi dacă este mai puţin COD disponibil, rata de reacţia va fi mai scăzută. (Figura 29). Notă Chiar şi atunci când nu este COD disponibil, va mai fi o mică înlăturare endogenă (‘starvation’) de NO3-N. COD utilizat de către bacteriile de denitrificare poate fi de origine internă (fecale şi hrană neconsumată) sau externă (ex. metanol).

Bacteriile de denitrificare pot fi crescute pe mediu din plastic, aşa- numitele biofilme sau în creştere suspendată ca şi supă bacteriană (mâl). În acest caz, reactor cu un pat de sedimentare cu flux ascendent agitat- Upflow Sludge Bed (USB) reactor- este folosit. Reactorul este agitate pentru a facilita ieşirea gazului azot din patul de sedimentare. COD intern, numit şi îngrăşământ natural, este folosit, de aici numele de USB-Manure Denitrifying Reactor (USB-MDR)(Figura 28).

Folumul necesar de sedimente pentru reactorul de denitrificare este determinat de capacitatea specifică a sedimentelor NO3-N de înlăturare (gN/m3/d). Această capacitate specifică de înlăturare depinde de raportul COD/NO3-N al afluentului (Figura 30) de cantitatea de bacterii prezente, şi de densitatea sedimentelor (gVSS/m3), care la rândul ei este dependentă de viteza fluxului (m/h)(Figura 29).

Volumul total al reactorului este determinat de raportul volumului sedimentelor/ volum total. Diametrul şi înălţimea reactorului pot fi calculate din volumul total şi din viteza fluxului.

Chenar 7. Fitru de nitrificare tip pat în mişcare.

Cu Climit pentru TAN = 1.5 g/m3 şi [O2 ] = 4.5 g/m

3, [O2] / [TAN] este aproape de 3.6 şi de aceea media [TAN] în reactorul de nitrificare este [TAN]medie = 1.5 / 1.4 ≈ 1.1 g/m3 şi rata de nitrificare r = 0.65 * √[1.1] – 0.1 ≈ 0.58 gN/m2/d.

Filtrul tip pat în mişcare este umplut cu biorings cu o suprafaţă specifică de 800 m2/m3, deci cu cantitatea de N care trebuie oxidat la o încărcare maximă a hranei de 12.6 kgN (pentru RAS conventional, vezi chenar 9), 12,600 / 0.58 / 800 = 28 m3 din biorings sunt necesare. Filtrul tip pat în mişcare este umplut cu un factor de umplere de 0.4, aşa ca volumul total va fi 27 / 0.4 = 71 m3. Se presupune mai departe că 95% din volumul total este apă, aşa că volumul apei de nitrificare este 0.95 * 75 = 67 m3.

Fluxul necesar prin filtrul pat în milcare este Flux = 12,600 / 0.59 ≈ 21,360 m3/d or 21,360 / 349 = 61 m3/kg hrană. Notă: ∆C şi fluxul au fost determinate simultan prin repetare.

Pentru RAS cu USB-MDR, mai mult N a fost oxidat (15.8 kgN/d, chenar 10) şi de aceea 34 m3 biorings sunt necesare (85 m3 volumtotal, 81 m3 volum apă) şi fluxul necesar prin filtrul tip pat în mişcare va deveni 74 m3/kg hrană.

MANUAL SUSTAINAQUA


94/118

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Slu

dge

re

mo

val

rate

(gN

/kg

VSS

/d)

COD / NO3-N ratio

y = -22.6 x + 26.8R² = 0.662

0

5

10

15

20

25

30

0 0.2 0.4 0.6 0.8

Slu

dge

de

nsi

ty (

g V

SS/m

3)

Upflow rate (m/h)


COD/NO3-raport N în reziduurile afluente.

Ventilaţia schimbului de căldură

O fermă intensivă de tilapia trebuie ventilată pentru a păstra concentraţia de CO2 din aer în limite acceptabile. Pierderea de căldură prin ventilare poate fi substanţială, 40 kW în RAS conventional, în acest studiu de caz, 44,000 m3 gaz/an. Aplicarea schimbului de căldură asupra ventilării aerului ar economisi ca. 11 kW (12,000 m3 gaz/an) şi în acelaşi timp ar reduce cantitatea de apă evaporată de la 2.7 la 0.5 L/kg hrană.

Tratarea sedimentelor

Pentru a preveni deversarea masivă de reziduuri solide diluate (fluxul de spălare al filtrului drum conţine mai

Chenar 8. Pat de sedimentare cu flux ascendent-Upflow Sludge Bed – Reactor de denitrificare a îngrăşămintelor naturale- Manure Denitrifying Reactor (USB-MDR).

Raportul COD/NO3-N în reziduurile afluente ale USB-MDR este 5.1 (chenar 10), care este peste 4.4 (ecuaţia 6), aşa că rata de înlăturare a sedimentelor este maximă la 45 gN/kg VSS/d (Figura 9).

În acest studiu de caz, am ales o rată a fluxului ascendent de 0.38 m/h, aşa că densitatea sedimentelor este -22.6 * 0.38 + 26.8 = 18 kg VSS/m3 (Figura 10), iar rata specifică de înlăturare a sedimentelor este 0.045 * 18 ≈ 0.82 kg N/m3/d.

Cu 11.3 kg NO3-N disponibil după denitrificarea spontană, 11.3 / 0.82 = 13.9m3 din sedimente este necesară.

Volumul total al USB-MDR este 2 * 13.9. = 27.7.m3, ceea ce aduce timpul de staţionare hidraulic la HRT = 27.7 / (349/24 * 0.210) = 9h. Timpul de staţionare al sedimentelor poate fi calculat din cantitatea de sedimente prezentă (13.9m3 * 18kg VSS/m3 = 250kg) şi din cantitatea zilnică de sedimente produsă(14.9/1.42=10.5kg, box 10), as SRT = 250 / 10.5 = 24d.

Diametrul USB-MDR poate fi calculat din secţiunea transversală, care la rândul ei poate fi calculată din fluxul prin USB-MDR (chenar 3) şi din rata fluxului ascendent. Pentru flexibilitate, alegem să instalăm USB-MDR ca 3 unităţi, fiecare cu un diametru de 2*√[(349/24 * 0.210/3) / π] = 1.8m. Înălţimea USB-MDR devine atunci (27.7/3)/[(1.8/2)2 * π] ≈ 3.4m.

Figura 29: Rata de înlăturare a sedimentelor influenţată de COD/NO3-N raport afluent apă. Cu resipa de COD intr- o fermă de tilapia intensivă, rata maximă este de 45 gN/kgVSS. Rata de înlăturare endogenă este de 16 gN/kgVSS. Pt.simplificare, se presupune că rata de înlăturare a sedimentelor scade linear cu scăderea în raportul COD/N ratio.

Figura 28: Densitatea sedimentelor influenţată de rata fluxului ascendent în USB-MDR.

MANUAL SUSTAINAQUA


95/118

puţin de 0.1% materie uscată) şi pentru a reduce costurile de eliminare pentu sedimente, îngroşarea sedimentelor poate fi aplicată. Aceasta poate fi făcută cu metode de eliminare a solidelor cum am descries mai sus, sdimentare (bazin de digestie), plutire şi filtrare microecran. O altă metodă de filtrare este utilizarea de Geotubes, saci textili ţesuţi foarte rezistenşi din polipropilenă folosiţi adeseori pentru controlul şi uscarea sedimentelor.

În acest studiu de caz, sedimentele din spălarea prin filtrul drum din RAS convenţional sunt îngroşate prin plutire, oferind un conţinut de materie uscată sedimentară finală de 2%. Sedimentele USB-MDR din USB-MDR RAS sunt îngroşate prin utilizarea Geotubes şi a polimerilor, un conţinut de materie uscată sedimentară finală de 9%.

9.2.3. Evaluarea rezultatelor unui RAS convenţional în comparaţie cu un RAS cu modul MDR

Rezultatele RAS convenţional

Fluxurile şi soarta componenţilor reziduali la încărcarea maximă de hrană într- un RAS convenţional sunt prezentate în Figura 30. Din calitatea apei observată în practică într- un RAS convenţional în ZonAquaculture, se poate deduce că 98% din N dizolvat este oxidat, şi 50% din COD dizolavat. Mai departe o denitrificare spontană de 10% din N oxidat este presupusă.

Figura 30: Diagrama fluxului de N, P şi COD în RAS convenţional.

MANUAL SUSTAINAQUA


96/118

Rezultatele unui RAS cu un USB-MDR

Fluxurile şi soarta componenţilor reziduali la încărcarea maximă de hrană într- un RAS cu un USB-MDR asunt prezentate în Figure 31. Din calitatea apei observată în practică într- un RAS cu denitrificare din ZonAquaculture se poate trage concluzia că 56% din COD dizolvat este oxidat. Mai departe, o denitrificare spontană de 15% din N oxidat este presupusă, pe când din NO3-N rămas, 85% este denitrificat. Schimbul de apă din sistem ar putea fi redus în continuare, dar nu mai există NO3 şi COD disponibile. Totuşi, acumularea tuturor substanţelor cunoscute şi necunoscute creşte exponenţial cînd se scade suplimentar schimbul de apă.

Chenar 9. Calucularea lui N şi a fluxurilor de COD în RAS convenţional.

2.1kg Nfecale este înlăturat de către filtrul drum cu o eficienţă de 0.65, oferind 1.38kg Nsolid şi 0.74kg N (re)dizolvat. Împreună cu Nexcreţie 12.3kg există 13.1kg Ndizovat, care se presupune că este în întregime oxidat. Nitrificarea are un CODproductivitate de 0.26g COD/g N, din care din nou 65% este este captat de către filtrul drum, adăugând 0.65*12.6*0.26*0.077 = 0.16kg N la Nsolid. Restul de 1.0kg adăugat la Nsolid provine din productivitatea (creţterea biomasei) denitrificării spontane şi din oxidarea COD (vezi mai jos). Din Noxidat, 10% (1.3kg) este denitrificat spontan, lăsând 10.7kg NO3-N rămas. Pentru a păstra o concentraţie de NO3-N în sistem de 165 g/m

3, schimbul de apă din sistem ar trebui să fie 10,700/165 = 65 m3/d, or 65,000/349 ≈ 186 L/kg hrană.

Cele 62kg CODfecale sunt înlăturate de către filtrul drum cu o eficienţă de 0.65, rezultând 41kg CODsolid şi 22kg COD (re-) dizovat. Împreună cu 43kg CODrest sunt 72kg CODdiszolvat, din care 50% (36kg) este oxidat. Bacteriile heterotrofice au o CODproductivitate de 0.30g COD/g COD, din care din nou 65% este capturat de către fitrul drum, adăugând 0.65*36*0.30/(1-0.30) = 10kg COD înapoi la CODsolid. O cantitate suplimentară de 3kg CODsolid provine din productivitatea nitrificării (vezi mai sus) şi din denitrificarea spontană, rezultând o deversare reziduală totală de COD solid de 54kg. Cu un conţinut de COD al depunerilor de 21.3kg/m3 (20kg/m3 matrie uscată, cenuşă 25%),aceasta va rezulta ăntr- un flux al depunerilor de 54/21.3 = 2.5 m3/d, sau 2,500/349 ≈ 7.3 L/kg hrană.

Bazat pe schimbul total de apă din sistem de 65 m3/d, concentraţia de CODdizolvat din sistem va fi de 12,000/65 ≈ 177 g/m3.

MANUAL SUSTAINAQUA


97/118

Figure 31: Diagrama fluxului de N, P şi COD în RAS cu USB-MDR

MANUAL SUSTAINAQUA


98/118

Chenar 10. Efectul denitrificării asupra fluxurilor de N, P and COD în RAS cu USB-MDR.

În RAS cu un USB-MDR, cu 2.7kg mai mult N este re-dizolvat în USB-MDR (vezi mai jos), aducând Ndizolvat total la 15.8kg care se presupune să fie în întregime oxidat. După denitrificarea spontană (15%, 2.4kg), şi luând în considerare tot N biomasa de bacterii (2.1kg), NO3-N (11.4kg)ramas se presupune a fi 85% denitrificat, lăsând 1.7kg NO3-N rămas. Pentru a păstra concentraţia de NO3-N în sistem de 165 g/m3, schimbul de apă din sistem ar trebui să fie de 1,700/165 = 10 m3/d, sau 10,000/349 = 30 L/kg hrană. Notă: procentul de 85% a fost de fapt ales pentru a menţine un schimb al apei în sistem de aproximativ 30 L/kg hrană, aşa cum s- a observat în practică.

În RAS cu un USB-MDR este de asemenea disponibil mai mult CODsolid (58kg). Raportul COD/NO3-N în apa afluentă din USB-MDR este de 58/11.4 = 5.1 gCOD/gN. Notă Se poate observa că CODsolid în reziduurile afluente ale USB-MDR consistă în 70% (41kg/58kg) de reziduuri ,,proaspete” (fecale) şi pentru 30% din reziduurile ,,reciclate” (biomasă bacteriană).

Cele 9.7kg NO3-N denitrificat, ,,oxidează” 28kg COD (9.7 * 2.86), producând [2.86/(1-0.35)-2.86] * 9.7 = 14.9kg CODproductivitate, din care din nou 65% (ca. 10kg) este captat de către filtrul drum. Împreună cu CODsolid rămas de 15kg, rezultă o deversare de 25kg de reziduu solid total COD . Într- un sistem Geotube, aprox. 95% din acesta este captat. Cu un conţinut de COD al sedimentelor de 95.9kg/m3 (90kg/m3 materie uscată, conţinut de cenusă 25%), rezultă un flux al sedimentelor de (25*0.95)/95.9 = 0.25 m3/d, or 250/349 ≈ 0.7 L/kg hrană.

Din calitatea apei observată în practică într- un RAS cu denitrificare din ZonAquaculture RAS, o concentraţie de COD de circa 200g/m3 şi o concentraţie de fosfat P de circa. 35g/m3, se poate trage concluzia că 56% din CODdizolvat eate oxidat, dar de asemenea că trebuie să existe o scufundare de fosfor în sistem pentru că Pproductivitatea cerută pentru a menţine o astfel de concentraţie (P USB sludge = 0.21 gP/gCOD) ne se vede în practică.

MANUAL SUSTAINAQUA


99/118

9.2.4. Parametrii de sustenabilitate

Parametrii de sustenabilitate, utilizarea resurselor per kg recoltat, utilizarea nutrienţilor ca % din date de intrare, deversarea reziduală per kg recoltat pentru RAS convenţional şi RAS cu USB-MDR sunt prezentate în Tabel 51. Se poate observa că RAS cu USB-MDR are un necesar mult mai scăzut de căldură, aop şi bicarbonat. Deşi RAS cu USB-MDR are necesităţi mai ridicate de electricitate, oxygen, muncă (şi investiţii), costurile de producţie reale per kg recoltat sunt cu 10% mai scăzute decît cele pentru RAS convenţional. Apa deversată este redusă prin integrarea unui USB-MDR cu 81% pentru N, cu 59 % pentru COD, cu 61% pentru TOD, cu 30% pentru CO2 şi cu 58% pentru TDS.

Convenţional USB-MDR Convenţional USB-MDR

Utilizarea resurselor Deversare reziduuri

Puiet(#/kg) 1.2 1.2 Azot

Hrană (kg/kg) 1.22 1.22 Solid (g/kg) 8.5 2.6

Electricitate (kWh/kg) 1.8 2.2 Dizolvat (g/kg) 37.4 5.9

Încălzire (kWh/kg) 10.0 0.0 Fosfor

Apă (L/kg) 238 38 Solid (g/kg) 4.5 7.2

Oxigen (kg/kg) 1.18 1.26 Dizolvat (g/kg) 3.8 1.3

Bicarbonat (g/kg) 252 107 a COD

Muncă (h/MT) 12.5 13.1 Solid (g/kg) 189 84 Dizolvat (g/kg) 40 9 Utilizarea nutrienţilor TOD Solid (g/kg) 227 95 Azot (% din intrare) 32 32 Dizolvat (g/kg) 48 11

Fosfor (% din intrare) 43 43 CO2 (kg/kg incl gas) 1.58 1.10

COD (% din intrare) 32 32 TDS (g/kg) 62 28

TOD (% din intrare) 32 32 Conductivitate (µS/cm) 1060 2000

a) În practică, nevoia de bicarbonat (alcalinitate) este practic nulă când denitrificarea este aplicată.

Tabel 51: Parametrii de sustenabilitate, utilizarea resurselor per kg recoltat, utilizarea nutrienţilor ca % din date de intrare, deversarea reziduală per kg recoltat.

MANUAL SUSTAINAQUA


100/118

9.3. Modul –Sistem de filtrare pe bază de perifiton - Periphyton Turf Scrubber (PTS)

9.3.1. Descriere generală a studiului de caz

Un sistem de filtrare pe bază de perifiton (PTS) ansamblu heterogen dezvoltat natural de microorganisme ataşate, incluzând microalge şi bacterii care colonizează o suprafaţă scufundată într- un mediu fototrofic. Microorganismele ataşate au o rată relativ ridicată de creştere şi se regenerează repede după perturbare. Un număr de diatomee bentonice (centrice, penate, unicelulare şi filamentoase), cyanobacterii occoide şi filamentoase şi alge verzi bentonice filamentoase domină în vegetaţia de alge. Populaţii varietate de bacterii, protozoare şi metazoare (ex. Nematode, mici anelide şi microcrustacee) sunt de asemenea asociate cu vegetaţia de alge.

Perifitonul este o excelentă sursă de hrană pentru multe specii de peşti în apa naturală. Cu cât sunt mai mulţi nutrienţi disponibili în mediul de cultură, cu atât mai înaltă este calitatea perifitonului. În timp ce creşte, perifitonul captează materie în particule şi dizolvată, organică şi anorganică şi menţine astfel calitatea apei favorabilă pentru organisme acvatice. Datorită aerării constante, indusă de acţiune a valurilor asupra PTS, biofilmul de perifiton se dezvoltă într- un mediu bogat în oxigen, intensificând nitrificarea. Pe scurt, beneficiile unui PFT includ producţia de perifiton ca şi hrană adiţională şi îmbunătăţirea calităţii apei.

Folosirea unui PTS într- un sistem de acvacultură cu recirculare (RAS) este inovativ. În acest proiect, criteriile de design pentru un PTS în RAS au fost explorate. Tehnologia PTS pentru purificarea apei în RAS nu este viabilă commercial pentru că este necesară o arie de interior iluminată, din care vegetaţia de alge trebuie recoltată regulat, făcând electricitatea şi forţa de muncă foarte costisitoare. Cu toate acestea, există indicii conform cărora vegetaţia de alge reduc bacteriile coliforme în apa reziduală terţiară şi astfel poate ajuta la menţinerea unei calităţi microbiene favorabile a apei în bazinele de cultură RAS. Cea din urmă poate fi atinsă prin integrarea unui mic PTS în RAS pentru a preveni dezvoltarea excesivă a bacteriilor, în timp ce se bazează pe înlăturarea solidelor şi unităţi de biofiltrare pentru a menţine o calitate a apei favorabilă. De aceea, parametrii de design dezvoltaţi pentru un RAS intensiv va permite integrarea tehnologiei PTS ca o mică unitate în RAS sau ca o unitate mare în sisteme de exterior.


Patru sisteme de acvacultură cu recirculare (RAS) identice, la scară de laborator, au fost folosite în experimente. Fiecare sistem a constat în un bazin de peşte de 70 l, un colector de apă de 70 l conţinând o pompă submersibilă (tip Eheim 1250219, 28W, 230V/50Hz, capacitate maximă 20 l/m, alimentând filtrul de scurgere cu un flux de apă de 6 l/m) şi un încălzitor electric (tip Heizer 300, 300W, 230V, menţinând temperature apei la 25 ± 2 °C) şi un bazin de 40 l PTS. Bazinul de peşte a fost plasat astfel încât vibraţiile de la PTS (datorită stropirii cu apă din galeata care basculează din PTS) să nu ajungă la bazinele piscicole. Aerul era furnizat fiecărui sistem prin pietre de aer. Un filtru mic de scurgere a fost adăugat fiecărui sistem pentru a evita vîrfuri în concentraţiile de NO2

-. Fiecare sistem a avut un volum total de 185 l.

Pentru toate sistemele, bazinul PTS a avut o arie a suprafeţei de 1.96 m2 şi o adâncime a apei de aproximativ 1 cm. Fiecare bazin PTS era dotat cu o plasă ecran de 3mm din oţel inoxidabil care susţinea creşterea perifitonului şi cu o găleată basculantă de plastic care se umplea şi se golea de 4 ori pe minut pentru a crea valuri peste ecrane (6 l/min).

Apa de evacuare din bazinul piscicol curgea în bazinul PTS şi apoi în bazinul colector unde apa era încălzită şi pompată în filtrul de scurgere înainte de a curge înapoi în bazinul piscicol.

Tilapia de Nil (Oreochromis niloticus) au fost introduşi în fiecare sistem la o densitate fluctuând între 2 până la 5 kg per sistem, iar peştii au fost hrăniţi 8 – 11 g kg-0.8 d-1 cu 43-47 % dietă cu proteină comercială. Populaţia a fost introdusă la o greutate medie individuală de 30-70 g.


Studiile despre HSL şi raportul C/N au fost effectuate la o intensitate scăzută a luminii . Experimentul care compara intensitatea ridicată si scazută a luminii a arătat că lumina afectează puternic calitatea apei din sistem, dar afectează mai puţin cantitatea de perifiton produsă.

În heleştee, unde perifitonul creşte pe stâlpi sau pe fundul apei puţin adânci, sedimentele nu vor fi captate şi cea mai mare parte a lor se va scufunda pe fund. Mai puţin oxigen este disponibil pe fundul heleşteului decât în PTS şi acumularea excesivă de materie organică va face rapid fundul anoxic. Prin creşterea raportului C/N de la 10 la 20, mineralizarea materiei organice înaintează mai rapid şi mai puţină materie organică de acumulează pe fund. Prin urmare operarea sistemelor cu perifiton la un raport ridicat C:N poate fi recomandată.

Per kg de hrană (91 % materie uscată) 70 g AFDM perifiton a fost recoltat la o intensitate scăzută a luminii,

MANUAL SUSTAINAQUA


101/118

158 g AFDM la o intensitate ridicată a luminii. 52% din DM din perifitonul colectat a fost proteină indicând că perifitonul produs este o hrană pentru peşte de bună calitate. Un raport de conversie a hranei de 1.34 pentru perifiton AFDM poate fi obţinut şi, ţinând seama de productivitatea perifitonului, într- un heleşteu de 1 ha cu o arie de substrat pentru dezvoltarea perifitonului egală cu suprafaţa heleşteului, o producţie de tilapia de 5000 kg ha-1 yr-1 poate fi atinsă (presupunând o productivitatea a perifitonului de 2.5 g m-2 d-1 şi o utilizare de 75%).

În toate experimentele, combinaţia dintre PTS şi filtrul de scurgere a fost suficientă pentru a menţine o calitate a apei favorabilă producţiei de tilapia de Nil. Nitrificare în filtrul de scurgere şi în PTS au contribuit considerabil la nitrificarea din sistem şi în toate cazurile schimbul de apă a fost necesar pentru a păstra concentraţia de NO3-N sub 150 mg l-1. Din intrarea de N prin hrănire, totuşi 20-30% era eliberat cu schimbul de apă.

O cantităţi mici din P şi N de intrare au fost recuperate prin perifitonul recoltat; 3% în experimentul cu raportul C/N, 9% în studiul HSL şi 5.6 – 9.0% în studiul cu intensitatea luminii. Pentru fosfor, cantităţile recuperate au fost de 1.6% în studiul cu raportul C/N ratio, 12% în studiul HSL şi 3.2 – 4.9% în studiul cu intensitatea luminii. Aparent, producţia de perifiton a fost foarte diferită în cele trei studii de caz, chiar şi la aceeaşi intensitate a luminii. În special în studiul raportului C/N producţia de perifiton a scăzut pe perioada studiului, pe când asta nu s-a întâmplat în studiul pentru intensitatea luminii. Motivul pentru acestea nu este clar.


Sedimentele ce se acumulează în sistem au fost un important canal de scurgere pentru nutrienţi. Cu aproximaţie, 50% din sedimente s- au acumulat în PTS, 50% în colectorul de apă. Înlăturând sedimentele din PTS numai la sfîrşitul experimentului sau la intervale săptămânale a rezultat în rate de acumulare similare. Observând masa de echilibru a azotului, 7% din N de intrare a fost înlăturat cu sedimentele din PTS în studiul HSL, în comparaţie cu 10% din studiul raportului C/N şi 5-9% în studiul despre intensitatea luminii. Pentru intrarea de P, 11, 7-8 şi 13-17% din intrarea de P au fost înlăturate în PTS, raportul C/N şi respectiv studiul intensităţii luminii. Când combinăm sedimentele şi înlăturarea perifitonului din PTS, aprox. 15-30% din P sau N intrate au fost recoltate şi au putut procesate pentru folosire ulterioară. Acesta este un avantaj faţă de sistemele deschise, în care nutrienţii dispar din sistem fără opţiunea de a le refolosi.

9.4. De la un studiu de caz la o fermă piscicolă: Cum se administrează un heleşteu model ce produce 5 tone de peşte pe an cu modulul PTS

Cu studiul PTS, producţia de perifiton şi efectul asupra calităţii apei au fost calculate per m2 de biofilm. Efectul perifitonului asupra producţiei în heleşteele extensive a fost testat exclusiv de către echipa de cercetare Wageningen. Parametrii de performanţă ai studiului de caz PTS au fost folosiţi pentru a conceptualiza un heleşteu intensiv ca şi parte din unitatea de recirculare.

9.4.1. Descrierea unităţii de producţie

Parametrii pentru un heleşteu intensive cu crap comun ca şi parte dintr-o unitate de recirculare sunt prezentate în Tabel 52. Densitatea maximă a peştelui în bazin/ heleşteu este de 15 kg/m3, iar dimensiunea 333 m3. Adâncimea apei este de 80-100 cm. Aerarea, circularea şi revărsarea bazinului/ heleşteului este făcută cu pompe airlift (acţionate cu aer comprimat). Mişcarea apei creată de pompele airlift este suficientă pentru a circula apa prin întregul sistem. Din bazin/ heleşteu, apa curge către un heleşteu de sedimentare, cu o cavitate de sedimentare. Cavitatea de sedimentare este golită săptămânal (un volum de aprox. 10 m3 m). Sedimentele colectate pot fi utilizate ca şi fertilizator. Printr- un bazin de deversare, apa curge datorită gravităţii către un heleşteu cu perifiton. Acesta este un heleşteu cu o suprafaţă instalată de două ori mai mare decât aria heleşteului. Densitatea maximă de peşte din heleşteul de perifiton este de 0.5 kg/m2.

Durata culturii este de aprox. 6 luni. Crapul comun este introdus ca şi populaţie la o densitate de 28 50-g peşte m3. Peştii cresc până la 500-550 g în 180 zile. Biomasa recoltată este ± 5000 kg. O dietă cu 40% proteine este folosită. Încărcarea iniţială cu hrană este 10.1 kg d-1, încărcarea finală de hrană este de 67.8 kg d-1.

După aprox. 1.5 luni după popularea cu crap comun, tilapia în exclusivitate masculi de 25 g sunt introduşi ăn heleşteul cu perifiton la o densitate de 2 fish m-2. Peştii cresc până la o dimensiune maximă de 300 g în 4.5

Bazin piscicol 333 m2

Heleşteu de sedimentare

300

Heleşteu de perifiton 1000

Zonă de substrat 2000

Fluxul de apă 15 l/sec

Producţia de peşte Bazin piscicol: crap comun

Heleşteu de perifiton: tilapia/crap

Tabel 52: Parametrii pentru unitatea de producţie

MANUAL SUSTAINAQUA


102/118

luni. Nu este administrată hrană.

Bugetul de nutrienţi al fermei

Înlăturarea sedimentelor de pe fundul heleşteului va fi bogată în N şi P şi poate fi un bun fertilizator pentru culturile agricole.

Hrana din sistem este de 6200 kg, 40 % proteine. 17 % din N intrat şi 23% din P intrat vor fi recuperate din sedimente. În heleşteul cu perifiton N şi P sunt reţinute de către fitoplancton şi perifiton. Datorită păşunării de către tilapia, planctonul şi perifitonul vor rămâne într- un stadiu productiv (Table 53).

Utilizarea apei

Cu excepţia sedimentelor, nu există apă care să părăsească ferma. În plus, pierderea de apă prin evaporare este compensată. Dacă sunt nou construite, toate heleşteele sunt căptuşite, asfel încât pierderile prin infiltraţii să fie neglijabile. Aria totală a suprafeţei este de aproape 2000 m2 şi pierderea prin evaporare este de 3000 m3.

9.4.2. Avantaje şi dezavantaje ale heleşteului intensiv/ sistemului de perifiton

Avantaje:

• Retenţia nutrienţilor şi recuperarea lui N şi P din sistem este foarte ridicată: 38 % din N de intrare şi 60 % din P de intrare sunt reţinute în peşte. În plus, parţi considerabile din intrarea de N şi P sunt recuperate în sedimente care pot fi un excelent fertilizator.

• Suprafaţa mare de biofiltre din sistem (aria de suprafaţă a heleşteului + aria de pe stâlpi) va stabiliza calitatea apei. Rata de circulaţie în bazinul piscicol/ heleşteu este de 4 ori pe zi, în timp ce timpul de retenţie din heleşteul de perifiton este de 1.6 zile. Pentru dezvoltarea fitoplanctonului acest timp este scurt, evitând înflorirea excesivă de plancton, în timp ce pentru biofilmele ataşate aceasta nu este o problemă.

• Impact foarte scăzut asupra mediului

• Risc scăzut pentru infecţii cu patogeni şi paraziţi

• Nevoie scăzută de medicamente şi tratament chimic

• Ciclu de producţie annual, cu populare cu tilapia în timpul celor mai calde luni ale anului.

• Dacă există pământ disponibil adiacent bazinului de sedimentare, venituri suplimentare pot fi generate din cultivarea de legume.

• Risc neglijabil de intoxicare cu amoniac.

• Producţie de 5 până la 10 ori mai mare decît din heleşteele tradiţionale extensive, de aceea utilizare a unor suprafeţe de teren mai scăzute. Mai mult pământ disponibil pentru dezvoltarea naturii sau alte activităţi.

Dezavantaje:

• O zonă de producţie destul de mare este necesară, cu investiţie iniţială mare.

• Aerarea constabtă este necesară, ceea ce presupune costuri ridicate cu energia.

• Sursa alternativă de energie este necesară.

• Sursp de încredere pentru puietul necesar primăvara, în fiecare an.

• O unitate cu 5 tone este încă foarte mică. Un pilot ar trebui testat iniţial în practică.

Descriere kg

Hrană totală (40% prot, 1.2% P) 6 200 Total N în hrană 397 N în sedimente 77 N în perifiton 40 N in fitoplancton 24 Total P în hrană 74 P în sedimente 17.5 P în perifiton 3.6 P în fitoplancton 3.3 N recuperat la crapul comun 136 P recuperat la crapul comun 40 N recuperat la tilapia 16 P recuperat la tilapia 4.8 % N neînregistrat 104 26 P neînregistrat 5.7 8

Table 53: N and P data for intensive common carp/tilapia production unit

MANUALUL SUSTAINAQUA

Studiul de caz din Elveţia

103/118

Figure 33: Functional scheme of Tropenhaus Ruswil

10. Producţia în policultură tropicală cu conceptul integrat ,,Tropenhaus” – Studiul de caz din Elveţia

10.1. Introducere – Conceptul general al Tropenhaus în Elveţia

Conceptul Tropenhaus a fost dezvoltat pentru a realiza o utilizare economică a căldurii reziduale dintr- o staţie de compresare a gazului ce deserveşte conducta de gaze naturale care merge din Olanda în Italia. Este localizată în cantonul Lucerne din Elveţia. Producţia de căldură reziduală anuală este de aprox. 100 GWH per an.

Producând papaia, guave, banane, carambola (star fruit) şi tilapia proaspete, produse organic, din căldură reziduală şi hrană organică, modelul Tropenhaus este un caz model de inginerie ecologică şi sustenabilitate. Principalele obiective ale proiectului sunt:

• să se considere reziduurile ca resursă,

• să se caute un ecosistem bazat pe concepte de proiectare,

• să se ţintească către un nivel mai înalt de diversificare,

• să se ţintească către o integrare a sistemului de nivel înalt şi

• să se înnoiască energia regenerabilă şi energia CO2-neutră.

Figura 32: Uzină de densificare ca sursă de căldură reziduală pentru policultura Ruswil

În anul 1999, bazându- se pe abordarea producţiei în policultură din Asia de Sud, un sistem de producţie integrat pentru peşte şi fructe tropicale a fost lansat ca program pilot într- o seră de 1 500 m2. De atunci, muncă aplicată de dezvoltare şi cercetare a fost derulată pentru a optimiza producţia în termeni de calitate şi cantitate.

Un element cheie al Tropenhaus este modulul de acvacultura sustenabilă pentru producţia de tilapia. Apa bogată în nutrienţi din producţia de tilapia este folosită pentru irigare şi serveşte ca fertilizator pentru fructele tropicale cultivate în seră.

Cei 10 ani de experienţă de prima mână adunată pentru proiectul Tropenhaus Ruswil dovedeşte clar că înalta calitate, peştii crescuţi sustenabil şi fructele pot fi produse pe o bază viabilă economic, folosind căldura reziduală ca şi principală sursă de energie. Datorită optimizării perioadelor de recoltare şi distanţelor scurte de transport între Tropenhaus şi clientul final (persoane private, restaurante, supermarketuri etc.), calitatea produselor (în termeni de gust) este mai ridicată în comparaţie cu peştele şi fructele tropicale importate.

Pe baza rezultatelor promiţătoare ale proiectului pilot, două proiecte mai mari cu un volum de investiţii totale de ca. 40 milioane € au fost dezvoltate recent. Ambele proiecte sunt la ora actuală în fază de construcţie şi se aşteaptă să



104/118

devină operaţionale la jumătatea anului 2009. Coop, unul dintre cei mai mari doi retaileri din Elveţia este convins de conceptul Tropenhaus şi de abordarea proiectului SustainAqua şi promovează activ produsele Tropenhaus. În acest mod, o dezvoltare a pieţei poate fi iniţiată pentru a susţine deciziile de a investi într- o producţie de peşte mai sustenabilă. Noul Tropenhaus însuşi va servi ca platformă pentru a răspândi conceptul de acvacultură sustenabilă şi rezultatele SustainAqua către un public mai larg în anii următori. De aceea, ca un ,,model de sustenabilitate” atractiv, contribuie la conştientizarea importanţei producţiei sustenabile de peşte printre fermieri, consumatori, retaileri, etc.

Precondiţii pentru implementarea sistemului „Tropenhaus System”:

• Căldura reziduală bazată pe procesarea căldurii din uzinele industriale, centrale bazate pe biogaz, instalaţii geotermale, etc. (1.5 – 2 MW / 10 000 m2)

• Acces la o piaţă de fructe tropicale şi peşte

• Sol: Nu există necesităţi specifice, dar nu este recomandat solul rece cu ape curgatoare

• Topografie: Plat până la pante uşoare

• Radiaţie: Expunere bună la radiaţia solară

În proiectul SustainAqua, sistemul Tropenhaus a fost investigat şi dezvoltat în continuare. Cercetarea s- a axat pe următoarele subiecte:

• Integrarea crustaceelor în producţia de tilapia

• Hrană de peşte din biomasa care a fost produsă ca şi produs secundar în Tropenhaus

• Aplicabilitatea filtrului acvaponic

După prezentarea pe scurt a rezultatelor cu privire la crustacee şi hrana peştilor, care nu sunt încă dezvoltate pentru prezentarea comercială elevată, filtrul acvaponic va fi prezentat în detaliu.

10.2. Integrarea crustaceelor în producţia de tilapia şi hrănirea peştilor din plante tropicale

10.2.1. Descriere generală a a inovaţiei

Crustacee

Plantele tropicale (printer altele: papaia, guave, banane, star fruits) cultivate în Tropenhaus se dezvoltă bine şi de aceea produc mult material vegetal ce nu a mai fost folosit intesiv până acum. Crustaceele în general sunt foarte buni exploatatori de material vegetal şi de reziduuri din acvacultură cum ar fi sedimentele, fecale de peşte sau peşti morţi.Integrarea crustaceelor în producţia de tilapia existentă are potenţialul de a:

• diversifică producţia

• intensifica managementul nutrienţilor

• folosi apa mai intensive şi

• creşte performanţa economică a sistemului

Crustaceul isopod Asellus aquaticus este foarte tolerant cu calitatea scăzută a apei şi deficitele de oxigen. Cultivarea sa în bazine integrate în sistemele de reciclare, alimentate cu apa reziduală din din acvacultură este destul de uşoară şi poate suplimenta hrana peştilor cultivaţi cu hrană naturală, bogată în compuşi bioactivi. Reziduurile deversate din sistemul de acvacultură intensive, cum ar fi solidele în suspensie şi nutrienţii dizolvaţi pot, în afară de altele, să contribuie la nutriţia peştilor ca şi hrană suplimentară. Hrana naturală oferă amino acizi esenţiali, acizi graşi şi alţi nutrienţi necesari pentru dezvoltarea adecvată a organismului peştilor. Studiile asupra prosperităţii păstrăvului în cultura de heleşteu, bazată pe regimul de hrănire artificială cu o proporţie minoră de hrană naturală, au arătat o îmbunătăţire semnificativă a calităţii cărnii de peşte şi a vitalităţii, în comparaţie cu sistemele intensive tip flow- through, ridicate pe pământ cu diete foemate exclusive din granule artificiale.

Hrana pentru peşti din biomasă în Tropenhaus

Condiţiile climatice din seră nu sunt favorabile compostării de produse secundare din plante; aceasta duce la costuri adiţionale pentru manipularea şi compostarea acestui material. Folosirea materialului ca hrană pentru peşte are potenţialul de a îmbunătăţi ciclul de nutienţi al serei şi de a reduce cantitatea mare de hrană de peşte comercială.

10.2.2. Principiile modelului

Crustacee

Asellus aquaticus a fost ţinut într- un bazin puţin adânc împreună cu alge de filament. O mică parte din apa care circulă în sistemul de filter din bazinul piscicol a fost deviată către bazinul cu Asellus din care unde este



105/118

Figure 34: Flow schema of the Asellus system

Figura 35: Rezultatele experimentului hrănirii cu biomasă

drenată înapoi în circuitul de apa. Asellus au fost hrănite cu sedimente (fecale de peşte, hrană) care erau acumulate în apa peştilor, cu alge de filament crescând în însuşi bazinul de Asellus şi cu fructele de papaia doborâte de vânt.

Hrana pentru peşte din biomasa Tropenhaus

Diferite plante, produse secundare, din plantele tropicale cultivate în Tropenhaus au fost tăiate în bucăţi mici şi pre- tratate prin compost. În experimentele cu hrană, o parte din granulele comerciale a fost înlocuită cu acest material pentru hrănirea peştelui sau a racilor.

10.2.3. Evaluarea experimentelor

Crustaceele

Populaţia de Asellus s- a dezvoltat bine şi a fost stabilă. Compararea potrivirii diferitelor substraturi pentru acestă cultură a arătat ca integrarea culturii de crustacee în fermele cu recirculare poate sa aducă şi alte beneficii. De departe cea mai mare producţie de Asellus a fost înregistrată când s-au folosit algele filamentoase (Cladophora) ca şi substrat. Beneficiile acestui substrat constau în potrivirea sa pentru hrănirea directă a tilapia împreună cu Asellus ataşate, care cresc pe alge. Mai mult, covoare dense de Cladophora pot de aemenea să servească ca şi agent eficient în înlăturarea solidelor în suspensie (particule organice). Particulele organice reţinute oferă o bază de hrană excelentă pentru Asellus (şi sunt chiar hrană potrivită pentru tilapia atunci când se foloseşte biomasa suplimentară din Cladophora direct ataşată la Asellus pentru hrănire).

Producţia mai scăzută, dar încă eficientă de Asellus a fost obţinută atunci când s-au utilizat sedimentele din filtre ca şi substrat. Avantajul sedimentelor ca şi substrat constă în tratamentul eficient şi utilizarea unor anumitor reziduuri din RAS, dar numai a unei mici părţi. O producţie similară de Asellus a fost de asemenea obţinută cu plantele de acvariu şi ornamentale Ludwigia şi Eichhornia, ca şi substraturi. Pe lîngă beneficiile producţiei de Asellus şi a unei retenţii de solide în suspensie (de Eichhornia în special) şi înlăturării nutrienţilor, aceste plante aparţin de asemenea produselor secundare vandabile.


Figura 36 rezumă rezultatele acestei sarcini. Înlocuirea furajelor nepoluante cu compost, compost EM , Bokashi, Taro sau papaia arată rezultate remarcabile. Totuşi, este recomandat să se folosească acest furaj bazat pe bio masă numai ca şi hrănire adiţională la furajele nepoluante - Skretting.

10.2.4. Factori de success şi constrângeri

Pentru ambele module, cercetarea suplimentară este necesară. Posibili factori de succes şi constrângeri sunt indicate mai jos.

Crustacee

Experienţa din Tropenhaus, împreună cu experimentele de substraturi arată că producţia de Asellus aquaticus este fezabilă într- un sistem de acvacultură cu apă caldă ca Tropenhaus. Poate să contribuie la producerea de hrană naturală, bogată în compuşi bioactivi pentru a suplimenta dieta obişnuită a peştilor de cultură. Asellus poate fi hrănit cu sedimentele suspendate în apa peştilor dar şi cu resturile plantelor. Când se folosesc algele cu filament ca şi substrat, poate fi folosit ca hrănă pentru peşte, împreună cu Asellus ataşat. Covoarele dense de Cladophora pot servi de asemenea ca şi agent eficient în înlăturarea solidelor în suspensie (particule organice). Particulele organice reţinute oferă o excelentă bază de hrană pentru producţia de Asellus şi chiar potrivită pentru tilapia atunci când se foloseşte biomasa suplimentară de Cladophora cu Asellus ataşat pentru hrănire directă.



106/118


Utilizarea biomasei de plante produsă în Tropenhaus ca şi furaj pentru peşte este o opţiune promiţătoare pentru diversificarea dietei peştilor. Totuşi, nu poate înlocui furajul convenţional. Dar poate fi o hrană suplimentară naturală, bogată în substanţe bioactive. Din moment ce capacitatea stomacului la tilapia nu este atinsă de hrănirea convenţională, hrană proaspătă suplimentară nu intră în competiţie cu hrana uscată ba chiar ar putea chiar să completeze dieta.

10.3. Filtrul acvaponic pentru apă caldă într- un sistem de policultură ,, tropical"


Fiecare modul de acvacultură din Tropenhaus constă din:

• un bazin de peşte,

• un heleşteu fitru pentru unitatea de tratare a apei şi

• o pompă pentru circulaţia apei.

În unul dintre module, un nou filtru acvaponic a fost instalat şi evaluat. Filtrul acvaponic constă în cutii de plastic cu fante deschise umplute cu granule de lut expandate pe care sunt cultivate plante tropicale. Apa care vine din bazinul de peşte este încărcată prin partea de sus a cutiilor, de unde se scurge prin granulele de de lut expandate. Fantele deschise, localizate pe fundul şi pe lateralele cutiilor, facilitează aerarea filtrului şi previne condiţiile anaerobe. Rădăcinile plantelor care se stabilesc la fundul filtrului ajută la îmbunătăţirea performanţei mecanice a filtrului şi oferă un habitat pentru microorganisme. Sistem de filtrarea acvaponic cu plante tropicale (Photo: IEES)


Un sistem cu un filtru acvaponic şi un sistem cu filtrul folosit anterior au fost folosite pentru a compara rezultatele individuale. Fiecare dintre aceste sisteme a avut un bazin rotund de oţel cu o membrană şi un sistem de încălzire prin findul bazinului. Bazinele au avut un diametru de 5.5 m şi au fost umplute cu 10 m3 de apă. Temperatura apei a fost de 25 °C. Apa a fost pompată prin unităţile de filtrare ale sistemului de două ori pe oră. Temperatura în timpul zilei a fost de 23 °C şi temperature în timpul nopţii a fost de 18 °C. Apa din bazinele de peşte a fost folosită pentru irigarea serei. Bazinele au fost umplute din nou cu apă de ploaie colectată de pe acoperişul serei.

Filtrul acvaponic constă în 40 de cutii cu pereţii şi fundul acoperiţi de mâl. Fiecare cutie a fost umplută cu 60 L de granule de lut expandate cu un diametru de 13 mm – 20 mm. Volumul total al filtrului a fost de 2.4 m3. Un tub încarcă fiecare cutie apă provenind din bazinele piscicole.

Filtrul acvaponic conţine următoarele inovaşii ale principiului:

• Tratarea apei: Granulele de lut expandat înlocuiesc cantitatea de apă replace

• Producţia de recoltă: Plantele acvatice sunt înlocuite de către fructe şi legume

• Constructie: Instalaţia este posibilă la nivelul solului.

Sistemul este ilustrat în următoarea figură.



107/118

Figura 36: Schema fluxului sistemului cu filtru acvaponic comparat cu ,,vechiul" filtru de heleşteu


Tabel 54 rezumă rezultatele privind indicatorii de sustenabilitate SustainAqua, comparând filtrul inovator acvaponic cu filtrul de heleşteu. Acestea arată clar îmbunătăţirea privind eficienţa nutrienţilor şi a datelor de iesire, iar creşterea productivităţii duce la costuri mai mici cu forţa de muncă.

Rezultate Sistem cu filtru acvaponic Sistem cu filtru de heleşteu

Eficienţa energiei Consumul de energie per tilapia produs [kWh/kg]

Consumul de energie per tilapia produs [kWh/kg]

Total 214.43 Total 157.41

Căldură 214.38 Căldură 157.36

Electricitate 0.05 Electricitate 0.05

Intrare de apă Intrarea de apă per tilapia produs [m3/kg]

1.4 Intrarea de apă per tilapia produs [m3/kg]

1.4

Ieşire de apă Ieşirea de apă per tilapia produs [m3/kg]

1.4 Ieşirea de apă per tilapia produs [m3/kg]

1.3

Nutrienţi: Eficienţa utilizării N în biomasa de tilapia / Intrare N [kg/kg]

0.28 N în biomasa de tilapia / Intrare N [kg/kg]

0.24

P în biomasa de tilapia / Intrare P [kg/kg]

0.32 P în biomasa de tilapia / Intrare P t [kg/kg]

0.27

Nutrients Output

Încărcarea de N in apa de ieşire / Intrare N (oase de peşte) [kg/kg]

0.21

Încărcarea de N in apa de ieşire / Intrare N (oase de peşte) [kg/kg]

0.22

Încărcarea de P in apa de ieşire / Ieşire P (oase de peşte) [kg/kg]

0.17

Încărcarea de P in apa de ieşire / Ieşire N (oase de peşte) [kg/kg]

0.29

Refolosirea nutrienţilor pentru produse secundare valoroase

Conţinutul de N în produsele secundare / Intrare N (oase de peşte) [kg/kg]

0.01

Conţinutul de P al produselor secundare / Intrare N (oase de peşte) [kg/kg]

0.00

Conţinutul de P în produsele secundare / Intrare P (oase de peşte) [kg/kg]

0.01

Conţinutul de P al produselor secundare / Intrare P (oase de peşte) [kg/kg]

0.00


Cheltuială de timp pentru operarea sistemului / produse [h/kg]

0.04 Cheltuială de timp pentru operarea sistemului / produse [h/kg]

0.27

Tabel 54: Rezultatele cheie ale filtrului Aquaponic



108/118

Fluctuaţiile de amoniac, nitrit, nitrat, O2 and COD

Concentraţiile de amoniac sunt aceleaşi şi rămân relativ scăzute în ambele bazine, pe o perioadă îndelungată de timp. La sfârşitul lunii august, nivelul de amoniac a crescut brusc în ambele bazine. Totuşi, concentraţiile de amoniac măsurate în bazinele de peşte cu filtru de heleşteu s- au dovedit a fi mai mari decât in bazinul cu filtru acvaponic. Concentraţiile de nitrit sunt în general la un nivel scăzut. Totuşi, şi aici, există nişte vârfuri în bazinele piscicole cu flitru de heleşteu, în timp ce concentraţia de nitrit din bazinul cu filtru acvaponic este mai echilibrat. Concentraţiile de nitrat arată variaţii de aproximativ aceeaşi magnitudine în ambele bazine. Concentraţia de oxigen variază între 1.5 şi 7.2 în bazinele piscicole cu filtru de heleşteu şi între 5.9 şi 7.9 în bazinele piscicole cu filtru acvaponic. Nivelele de COD sunt aproximativ aceleaşi în ambele bazine cu excepţia unui vârf în bazinul acvaponic la mijlocul lunii aprilie.

Figura 37: Comparaţie a fluctuaţilor în concentraţia de nitrit


Filtrul acvaponic s- a dovedit a fi o modalitate eficientă din punct de vedere al costurilor de tratare a apei în sisteme cum este Tropenhaus, unde acvacultura este combinată cu producţia de plante. Poate fi instalat în zona cultivată a serei, oferind aceeaşi productivitate a plantelor ca şi zona cultivată rămasă. În comparaţie cu filtrul de heleşteu, este necesară mai puţină muncă pentru întreţinerea (în particular pentru îndepărtarea sedimentelor) sistemului de tratament. Pentru cultivarea plantelor, nu este necesară mai multă muncă decât pentru producerea de plante obişnuite. Filtrul acvaponic arată de asemenea o performanţă biologică mai bună decât filtrul de heleşteu, în special pentru parametrii amoniu şi nitrit care sunt toxici pentru peşte.

Acolo unde filtrul acvaponic nu poate fi integrat în zona cultivată, nevoia de spaţiu suplimentar poate fi un dezavantaj în comparaţie cu un sistem de heleşteu amplasat deasupra bazinului piscicol. Un altă piedică este distribuţia necesară a apei către fiecare cutie a filtrului, care conduce către un sistem de distribuţie complex.

10.3.5. Beneficiile impelmentării

Comparat cu filtrul de heleşteu, filtrul acvaponic testat are câteva avantaje de bază:

• Valoare adăugată datorată productivităţii economice ridicate a recoltei

• Fluctuaţii mai puţine ale concentraţiilor de nutrienţi în bazinele piscicole

• Uşor de integrat în sistemul existent, fără construcţii costisitoare

• Întreţinerea filtrului necesită mai puţină muncă

Noul filtru acvaponic este un model de inginerie ecologică unde „conceptele de ecosistem sunt folosite pentru a servi societatea” şi “reziduurile sunt considerate o resursă”. De- sedimentarea costisitoare, manuală sau tehnică, este înlocuită de procese naturale libere. Apa reziduală din heleşteele de tilapia este folosită pentru producerea de produse secundare de înaltă calitate (fructe şi legume tropicale) şi îmbunătăţeşte performanţa economică a sistemului de producţie integrat. Planul de afaceri al noului proiect extins Tropenhaus, care include noul filtru acvaponic pentru producţia de fructe, oferă dovezi de necontestat în acest sens.



109/118

10.4. De la un studiu de caz la o fermă piscicolă: Designul sistemului de filtrare acvaponic cu apă caldă în Tropenhaus Wolhusen

10.4.1. Introducere: Tropenhaus Wolhusen

Tropenhaus Wolhusen este bazat pe experinţa de zece ani în Ruswil unde energia reziduală industrială este folosită pentru funcţionarea unui sistem tropical de policultură de interior. Tropenhaus Wolhusen, construit în 2009, are o zonă de seră de 5 400 m2 care serveşte ca şi unitate de producţie. Există de asemenea o clădire pentru organizarea de evenimente pentru aproximativ 55 000 vizitatori pe an.

Policultura tropicală cuprinde o grădină tropicală unde sunt cultivate recolte de papaia, banana şi alte fructe şi o acvacultură cu filtre acvaponice pentru producţia de tilapia. Policultura este acţionată de o sursă de ebergie reziduală şi de nergie solară, iar furajul de peşte serveşte ca şi nutrient. Apa de ploaie este recoltată de pe acoperişul serei. Apa de la peşti, îmbogăţită cu furaj de peşte residual, este folosită pentru irigarea grădinii tropicale şi deci fertilizează plantele. Produsele acestui sistem sunt fructele tropicale, peşte şi biomasa din plante.

Clădirea pentru organizarea de evenimente acoperă o suprafaţă de 2 100 m2 şi conţine o grădină tropicală, o acvacultură de tilapia, un restaurant şi locaţii în care vizitatorii pot vedea plantele tropicale ce sunt de altfel folosite şi în sera de producţie.

Tropenhaus Wolhusen este situată la o altitudine de 680 m a.s.l., într- o zonă deluroasă, prealpină, a Elveţiei. Regiunea este caracterizată de agricultură, iar sera este înconjurată de ferme. Climatul poate fi considerat temperat. Durata perioadei anuale cu soare este de aproape 1 300-1 400h. Cantitatea anuală de precipitaţii din regiune este de aproximativ 1 200mm.

Sera este conectată la o sursă de căldură reziduală industrială ce asigură apă caldă de aproximativ 60 °C, ce este folosită pentru încălzirea serei şi pentru peşti. Temperatura ţintă pentru seră este de 23 °C în timpul zilei şi 18 °C noaptea. Temperatura apei pentru peşti este de 26 °C.

Aria cultivată este de aproximativ 4 000 m2 şi producţia anuală de fructe tropicale (în special papaya şi banane) este de aproximativ 60 t sau chiar mai mult.

Figure 38: Plan al Tropenhaus Wolhusen cu acvacultură

10.4.2. Descrierea unităţii de acvacultură

Componenta producţiei de peşte constă în 6 module de acvacultură, fiecare echipat cu două bazine piscicole şi două filtre acvaponice. Aria necesară pentru un modul este de aproximativ 180 m2, incluzînd cei 32 m2 necesari pentru filtrul acvaponic.



110/118

Figure 39: Schema modulului de acvacultură

Cele două bazine ale unui modul sunt interconectate cu o conductă pentru compensare hidraulică. Apa pentru irigarea serei este luată din unul dintre bazinele piscicole în care este direcţionată şi apa de ploaie. Extragerea de apă pentru irigarea este controlată de un computer de irigare, apa fiind re-alimentată de către un nivel de control din bazinul piscicol.

Bazinele piscicole sunt sunt din oţel, rotunde şi etanşeizate cu o membrană PE. Diametrul este de 5.5 m şi înălţimea este de 1.6 m, adâncimea apei de 1.3 m, iar volumul apei de 30 m3. Densitatea populaţiei este de 20 kg de peşte per metru cub de apă, iar recolta este de 920 kg per an şi bazin.

10.4.3. Filtrul acvaponic dezvoltat în conformitate cu rezultatele studiului de caz

Filtrul acvaponic este realizat din cutii de plastic şi este umplut cu granule de lut expandate. Fundul şi pereţii acestor cutii au deschideri care permit trecerea aerului şi a apei. Plantele tropicale sunt cultivate în cutii. Principalele recolte sunt papaya şi banana ca şi în sera rămasă, dar şi chilli, lemon grass, tarot şi galangal. Producţia de pe suprafaţa filtrului este cel puţin aceeaşi pe metru pătrat ca aceea de pe suprafaţa de seră rămasă.

Filtrul pentru un bazin piscicol are 56 de cutii de filtrare. Filtrul este în continuu încărcat cu o încărcătură de 1 m3 pe minut sau de aproximativ 18 L per minut şi cutie. Cutiile de plastic au dimensiuni de 60 x 40 x 32 in , fantele de pe margini şi de pe fund sunt de 5 mm lăţime. Cutiile sunt umplute cu 60 L de granule de lut expandate cu dimensiuni ce variază între 8 – 16 mm. Apa este pompată din bazinul piscicol către un distributor din care tuburi direcţionează apa către fiecare cutie din filtru.

Un bazin piscicol în construcţie (Photo: IEES)

Modul de acvacultură în construcţie (Photo: IEES)



111/118

stânga: Cutii de filtrare cu tub de apă şi chilli, dreapta: un banan crescut într- o cutie de filtrare (Photos: IEES)

Figura 40: Diagrama modulului de acvacultură din Tropenhaus Wolhusen

Acvacultura este plasată pe o pantă astfel încât filtrul se află deasupra bazinului de peşte şi apa poate să curgă direct înapoi în bazinul piscicol.

Figure 41: Secţiune transversală prin ferma de acvacultură



112/118

10.4.4. Costuri şi om- oră

Următorul tabel arată costurile pentru construirea unui modul de acvacultură, aşa cum a fost descris anterior. Cheltuielile pentru construcţia unui astfel de model sunt împărţite în costuri pentru material şi om-oră pentru instalare. Pentru instalare, un muncitor calificat ar trebui implicat, cu susţinerea unor muncitori necalificaţi Cheltuielile legate de inginerie şi lucrările de teren necesare pentru excavare şi poziţionarea bazinului de peşte nu sunt incluse. Costurile cu materialele sunt indicate în Euro, fără taxe, dar pot include echipamente de lucru regulamentere.

Tabel 55: Cheltuieli pentru un modul de acvacultură

€ % h % Bazin piscicol cu izolaţie, gură de scurgere şi evacuare 12'048 45% 71 29%

Filtru acvaponic 3'611 14% 83 34%

Pompă de filtrare, fiting- uri şi conducte 7'138 27% 59 24%

Încălzire; convertizor, pompă, fiting- uri 3'891 15% 32 13%

Total 26'687 100% 245 100%

10.4.5. Avantaje şi dezavantaje ale filtrului acvaponic

În sistemele ca şi Tropenhaus, în care acvacultura este combinată cu producţia de plante, filtrul acvaponic este o modalitate eficientă din punct de vedere al costurilor de tratare a apei. Poate fi instalat pe zona cultivată a serei oferind aceeaşi productivitate a plantelor ca şi aria cultivată rămasă. În comparaţie cu filtrul de heleşteu, este necesară mai puţină muncă pentru întreţinerea (în particular pentru îndepărtarea sedimentelor) sistemului de tratament. Pentru cultivarea plantelor, nu este necesară mai multă muncă decât pentru producerea de plante obişnuite. Filtrul acvaponic arată de asemenea o performanţă biologică mai bună decât filtrul de heleşteu, în special pentru parametrii amoniu şi nitrit care sunt toxici pentru peşte.

Acolo unde filtrul acvaponic nu poate fi integrat în zona cultivată , nevoia de spaţiu suplimentar poate fi un dezavantaj în comparaţie cu un sistem de heleşteu amplasat deasupra bazinului piscicol, ca şi în Tropenhaus. Distribuţia necesară a apei către fiecare cutie a filtrului conduce către un sistem de distribuţie complex.

Noul filtru acvaponic după şapte luni de funcţionare (Photo: IEES)


113/118

Referinţe şi recomandări pentru lecturi suplimentare

Informaţii despre proiectul SustainAqua

Internet:

www.sustainaqua.org – website proiect

wiki.sustainaqua.org – unealtă a Wikipedia online care oferă informaţii despre rezultatele proiectului


Internet:

www.euraquaculture.info – portalul CONSENSUS ce se concentrează pe sustenabilitate în acvacultură

EIFAC/EC Working Party on Market Perspectives for European Freshwater Aquaculture, Brussels, Belgium, 14 – 16 May 2001: 84-94

BEVERIDGE, M.C.M.; PHILLIPS, M.J. & MACINTOSH, D.J. (1997): Aquaculture and the environment: the supply of and demand for environmental goods and services by Asian aquaculture and the implications for sustainabil¬ity. In: Aquaculature Research 28, 797-807 CEC [COMMISSION OF THE EUROPEAN COMMUNITIES] (2005): Proposal for a Council Regulation on organic pro¬duction and labelling of organic products. COM(2005)671 final. - Brussels

CEU [COUNCIL OF THE EUROPEAN UNION] (2006): Proposal for Council Regulations on organic production and la¬belling of organic products, amending Regulation (EC) no 2092/91, 10782/06. - Brussels

FAO [FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS] (1988): Aspects of FAOs policies, programmes, budget and activities aimed at contributing to sustain¬able development. Document to the ninety-fourth Session of the FAO Council, Rome, 15-25 November 1988. Rome, FAO,CL94/6.

FAO [FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS] (1995): Code of conduct for responsible fish¬eries. - Rome

FEAP [FEDERATION OF EUROPEAN AQUACULTURE PRODUCERS] (2000): Code of conduct for European Aquaculture. - Boncelles, Belgium

FOCARDI, S.; CORSI, I.; FRANCHI, E. (2005): Safety issues and sustainable development of European aquacul¬ture: new tools for environmentally sound aquaculture. In: Aquaculture International 13, 3-17

FRANKIC, ANAMARIJA & HERSHNER, CARL (2003): Sustainable aquaculture: developing the promise of aquacul¬ture. In: Aquaculture International 11: 517-530

HALBERG, NIELS; VAN DER WERF, HAYO M.G.; BASSET-MENS, CLAUDINE; DALGAARD, RANDI; DE BOER, IMKE J.M. (2005): Environmental assessment tools for the evaluation and improvement of European livestock produc¬tion systems. In: Livestock Production Science 96, 33-50

SECOND INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SUSTAINABLE AQUACULTURE IN OSLO (1997): Holmenkollen guidelines for sustainable aquaculture. - Oslo

WURTS, W. A. (2000): Sustainable Aquaculture in the Twenty-First Century. In: Reviews in Fisheries Science 8 (2), 141-150

BELL, S. & STEPHEN MORSE , 1999.- Sustainability indicators: measuring the immeasurable?. Earthscan, ISBN 185383498X, 9781853834981, 175 pp. http://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=FZvLx3x9tYsC&oi=fnd&pg=PR7&dq=%22Bell%22+%22Sustainability+indicators:+measuring+the+immeasurable%3F%22+&ots=Fr5MxY7Ocv&sig=f6OR5AcsGy7eA_QkriVyYBjo5vA

FAO/ICLARM/IIRR,2003.- Integrated agriculture-aquaculture. A primer. FAO Fisheries Technical Paper, n 407. 149 p. ( in English) http://www.fao.org/DOCREP/005/Y1187E/Y1187E00.HTM

MEA, 2005.- Ecosystems and Human Well-being. A Framework for Assessment. http://www.millenniumassessment.org/en/Framework.aspx


114/118

Lecturi recomandate depre terenurile umede artificiale şi sistemele integrate intensiv- extensive

AZIM, M.E., VERDEGEM, M.C.J., VAN DAM, A.A., BEVERIDGE, M.C.M. (2005). Periphyton: ecology, exploitation and management. CABI Publishing, Camebridge, MA 02139, USA.

COSTA-PIERCE, B.A. (1998). Preliminary investigation of an integrated aquaculture-wetland ecosystem using tertiary-treated municipal wastewater in Los Angeles County, California. Ecological Engineering, 10: 341-354.

GOPAL, B. (2003). Perspectives on wetland science, application and policy. Hydrobiologia, 490: 1-10.

GÁL, D., PEKÁR, F., KEREPECZKI, É., VÁRADI, L. (2007). Experiments on the operation of a combined aquaculture-algae system. Aquaculture International, 15: 173-180.

GÁL D., KEREPECZKI É., SZABÓ P., PEKÁR F. (2008). A survey on the environmental impact of pond aquaculture in Hungary. European Aquaculture Society, Special Publication No. 37, pp. 230-231.

KADLEC, R.H., KNIGHT, R.L. (1996). Treatment wetlands. Lewis Publishers, Boca Raton, USA.

KEREPECZKI É., GÁL D., SZABÓ P., PEKÁR F. (2003). Preliminary investigations on the nutrient removal efficiency of a wetland-type ecosystem. Hydrobiologia, 506-509: 665-670.

KEREPECZKI, E., PEKAR, F. (2005). Azot dynamics in an integrated pond-wetland ecosystem. Verh. Internat. Verein. Limnol., 29: 877-879.

Lecturi recomandate despre policultura de heleşteu şi sistemul în cascadă

SZUMIEC, M.A., AUGUSTYN, D. 2002. Dynamics of the surface water circulation between a river and fishponds in a sub-mountain area. IN: Rizzoli A.E. & Jakeman A.J. (Eds), Integrated assessment and decision support. Proceedings of the First biennal meeting of the International Environmental Modelling and Software Society, Lugano (Switzerland), 1, 358-362

BOYD, C. 1995. Bottom soils, sediment and pond aquaculture. Chapman & Hall, New York, p. 348

EL SAMRA, M., OLÁH. 1979. Significance of azot fixation in fish ponds. Aquaculture, 18:367-372

RAHMAN, M. M., 2006.Food web interactions and nutrient dynamics in polyculture ponds PHD. Thesis. Wageningen University, 168 p. http://library.wur.nl/wda/dissertations/dis3980.pdf

WHO, 2006.- Guidelines for the safe use of wastewater, excreta and greywater . Volume 3 Wastewater and excreta use in aquaculture. World Health Organization, ISBN 9241546840, 9789241546843, 158 pp.

MARA, DUNCAN & SANDY CAIRNCROSS, 2003.- Guidelines for the Safe Use of Excreta and Wastewater in Agriculture and Aquaculture, Executive summary -UNEP- WHO Publications, 32 p. http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/who/waste1.pdf

http://bases.bireme.br/cgibin/wxislind.exe/iah/online/?IsisScript=iah/iah.xis&src=google&base=REPIDISCA&lang=p&nextAction=lnk&exprSearch=11401&indexSearch=ID

YEO, S. E., BINKOWSKI F.P & MORRIS, J.P., 2004.-Aquaculture Effluents and Waste By-Products. Characteristics, Potential Recovery, and Beneficial Reuse. NCRAC Publications Office North Central Regional Aquaculture Center. Iowa State University. http://www.aqua.wisc.edu/publications/PDFs/AquacultureEffluents.pdf

Lecturi recomandate despre fermele de păstrăv model

Internet:

https://www.retsinformation.dk/Forms/R0710.aspx?id=12998 - Bekendtgørelse om Ferskvandsdambrug, BEK nr. 1325 af 20/11/2006.

https://www.retsinformation.dk/Forms/R0710.aspx?id=13002 - Bekendtgørelse om Modeldambrug, BEK nr 1327 af 20/11/2006.

http://www.blst.dk/ - Data from By- og Landskabsstyrelsen 2007

BUREAU, D.P. AND CHO, C.Y. , 1999. Phosphorus utilization by rainbow trout (Oncorhynchus mykiss): estimation of dissolved phosphorus waste output. Aquaculture 179: 127-140.

CHO, C.Y., SLINGER, S.J., AND BAYLEY, H.S. 1982. Bioenergetics of salmonid fishes: energy intake, expenditure and productivity. Comp. Biochem. Physiol. 73B: 25–41.


115/118

DALSGAARD, J., EKMANN, K.S., PEDERSEN, P.B., AND VERLHAC, V., 2008. Effect of supplemented fungal phytase on performence and phosphorus availability by phosphorus-depleted juvenile rainhbow trout (Oncorhynchus mykiss), and on the magnitude and composition of phosphorus waste output. Aquaculture , doi:10.1016. 2008

JOKUMSEN, A. (2002). Udredning vedr. vandforbrug ved produktion af regnbueørreder i danske dambrug. DFU-rapport nr. 106-02. Report in Danish.

LOKALENERGI 2008:1: Energioptimalt design af dambrug.

PEDERSEN, P.B.; GRØNBORG, O.; SVENDSEN, L.M. (2003): Modeldambrug. Specifikationer og godkendelseskrav. Arbejdsrapport fra DMU, nr. 183, 2003. Report in Danish.

SUGIURA, S.H., DONG F.M., AND HARDY, R.W., 2000b. Primary responses of rainbow trout to dietary phosphorus concentration. Aquacult. Nutr. 6: 235-245.

SVENDSEN, L.M., SORTKJÆR, O., OVESEN, N.B., SKRIVER, J., LARSEN, S.E., BOUTTRUP, S., PEDERSEN, P. B., RASMUSSEN, R.S., DALSGAARD, A.J.T., AND SUHR, K, 2008. Modeldambrug under forsøgsordningen. Faglig slutrapport for måle- og dokumentationsprojekt for modeldambrug "(in Danish)". DTU Aqua rapport nr.193-08 . DTU Aqua, Technical University of Denmark.

SVENDSEN, L.M., SORTKJÆR, O., OVESEN, N.B., SKRIVER, J., LARSEN, S.E., PEDERSEN, P. B., RASMUSSEN, R.S. AND DALSGAARD, A.J.T., 2008. Ejstrupholm Dambrug - et modeldambrug under forsøgsordningen. Statusrapport for 2. måleår af moniteringsprojektet med væsentlige resultater fra første måleår (”In Danish”). DTU Aqua rapport nr.188-08 . DTU Aqua, Technical University of Denmark.

Lecturi recomandate despre metode noi în RAS

Lecturi recomandate despre creşterea de tilapia în RAS

BOVENDEUR, J., EDING, E.H., HENKEN, A.M., 1987. Design and performance of a water recirculation system for high-density culture of the African catfish, Clarius gariepinus (Burchell 1822). Aquaculture 63, 329–353

EDING, E.H., WEERD, J.H. VAN, 1999. Grundlagen, Aufbau und Management von Kreislaufanlagen. In: M.Bohl (Ed.), Zucht und Produktion von Süsswasserfischen, DLG –Verlag, Frankfurt, München, 2nd edn., pp. 436-491.

EDING, E.H., KAMSTRA, A., VERRETH, J.A.J., HUISMAN, E.A., KLAPWIJK, A., 2006. Design and operation of nitrifying trickling filters in recirculating aquaculture: a review. Aquaculture Engineering 34, 234–260.

HEINSBROEK, L.T.N. AND KAMSTRA, A., 1990. Design and performance of water recirculation systems for eel culture. Aquacult. Engineering 9 (3), 87–207.

Schneider, O., Sereti, V., Eding, E.H., and J.A.J. Verreth, (2005). Analysis of nutrient flows in integrated intensive aquaculture systems. Aquacultural Engineering 32, 379–401.

TIMMONS, M.B. AND J.M. EBELING, 2007. Recirculating Aquaculture, Cayuga Aqua Ventures, Ithaca, New York

Lecturi recomandate despre tehnologia pentru heleşteu PTS:

ASADUZZAMAN, M., WAHAB, M.A., VERDEGEM, M.C.J., HUQUE, S., SALAM, M.A., AZIM, M.E., 2008. C/N ratio control and substrate addition for periphyton development jointly enhance freshwater prawn Macrobrachium rosenbergii production in ponds. Aquaculture 280, 117-123.

AZIM, M.E., VERDEGEM, M.C.J., VAN DAM, A.A., BEVERIDGE, M.C.M., 2005. Periphyton : ecology, exploitation and management. CABI Publishing, Camebridge, MA 02139, USA.

RAHMAN, M.M., YAKUPITIYAGE, A., 2006. Use of fishpond sediment for sustainable aquaculture-agriculture farming. International Journal of Sustainable Development and Planning 1, 192-202.

Lecturi recomandate legate de proiectul Tropenhaus

ADLER , PAUL R., 1998.- Phytorremediation of aquaculture effluents. Aquaponics Journal, IV4, 10-15. http://www.cepis.org.pe/bvsair/e/repindex/repi84/vleh/fulltext/acrobat/phytoaqu.pdf

ADLER , PAUL R., STEVEN T. SUMMERFELT , D. MICHAEL GLENN , FUMIOMI TAKEDA 2002.Mechanistic approach to phytoremediation of wáter. Ecological Engineering 20, 251/264


116/118

http://www.ars.usda.gov/SP2UserFiles/Place/19310000/FTakeda/2003EcolEng20251-264.pdf

DEZSERY, A.,1999.- Growing Notes--Australian Aquaponics--Whole Fresh Fish and a Side Salad Please!. The Growing Edge Magazine, 11(2) http://www.growingedge.com/magazine/back_issues/view_article.php3?AID=110217

DIVER S, 2006.- Aquaponics-Integration of Hydroponics with Aquaculture. http://attra.ncat.org/new_pubs/attrapub/PDF/aquaponic.pdf?id=NewYork

HUGHEY, T. W. 2005.- Barrel- Ponics. Aquaponics in a Barrel. http://www.aces.edu/dept/fisheries/education/documents/barrel-ponics.pdf

JACKSON,L. & MYERS J., 2002.- Alternative Use of Produced Water in Aquaculture and Hydroponic Systems at Naval Petroleum Reserve No. 3. http://www.gwpc.org/GWPC_Meetings/Information/PW2002/Papers/Lorri_Jackson_PWC2002.pdf

JONES S., 2002.- Evolution of aquaponics . Aquaponics Journal , n 24 ( 1st Quarter, 2002). In : http://www.aquaponicsjournal.com/articleEvolution.htm

LENNARD W., 2004.- Aquaponics, the theory behind the integration. In GAIN (Gippsland Aquaculture Industry Network) http://www.growfish.com.au/content.asp?contentid=1060

WILSON, G. 2002a.- Saltwater aquaponics. The Growing Edge, Volume 13, Number 4, March/April 2002, page 26. http://www.growingedge.com/magazine/back_issues/view_article.php3?AID=130426


117/118

Autorii manualului

Editori Dr. László Váradi (Research Institute for Fisheries, Aquaculture and Irrigation - HAKI)

Tamás Bardócz (Akvapark Association)

Lista de autori per capitol:

1. SustainAqua – O introducere

Alexandra Oberdieck - ttz Bremerhaven

2. Sustenabilitatea în acvacultură

Christian Hildmann - Martin-Luther-University Halle Wittenberg


3. Tehnologia şi producţia principalelor tipuri de acvacultură de apă dulce din Europa

Tamás Bardócz - Akvapark Association

4. Cadrul legislativ şi administraţia în acvacultura de apă dulce europeană

Tamás Bardócz - Akvapark Association

László Váradi – Research Institute for Fisheries, Aquaculture and Irrigation (HAKI)

5. Calitatea produsului şi diversificarea – Oportunităţi de piaţă pentru fermierii din acvacultură pentru peşte şi produse secundare


6. Tratarea apei în sistemele de acvacultură intensivă prin terenuri umede şi bazine piscicole

extensive

Dénes Gál, Éva Kerepeczki, Tünde Kosáros, Réka Hegedűs, Ferenc Pekár, Lászlo Váradi – Research Institute for Fisheries, Aquaculture and Irrigation (HAKI)

7. Noi metode în creşterea de păstrăv pentru reducerea efluenţilor din fermă– Studiu de caz în Danemarca

Alfred Jokumsen, Per B. Pedersen, Anne Johanne T. Dalsgaard, Ivar Lund, Helge Paulsen, Richard S. Rasmussen, Grethe Hyldig - Technical University of Denmark, National Institute of Aquatic Resources (DTU Aqua)

Lisbeth J. Plessner, Kaare Michelsen, Christian Laursen - Danish Aquaculture Organisation (ODA)

8. Producţie naturală îmbunătăţită îm heleşteele intensive– Studiu de caz din Polonia

Maciej Pilarczyk, Joanna Ponicka, Magdalena Stanna - Polish Academy of Sciences, Institute of Ichthyobiology and Aquaculture (GOLYSZ)

9. Producţia în policultură tropicală cu conceptul ,,Tropenhaus” integrat- Studiu de caz în Elveţia

Johannes Heeb, Philippe Wyss - International Ecological Engineering Society (IEES)

Zdenek Adamek - Research Institute of Fish Culture and Hydrobiology, University of South Bohemia (USB)

10. Creşterea de tilapia în sisteme de acvacultură cu recirculare (RAS) – Studiu de caz în Olanda

Ep Eding, Marc Verdegem, Catarina Martins, Geertje Schlamann, Leon Heinsbroek, Johan Verreth - Aquaculture and Fisheries Group, Wageningen University (WU-AFI)

Frans Aartsen, Victor Bierbooms - Viskwekerij Royaal B.V./ ZonAquafarming B.V. (ROYAAL)


Mulţumiri

Acest manual este unul dintre produsele proiectului de cercetare colectiv SustainAqua – fondat de către Comisia Europeană ca parte a Sixth Framework Programme (FP6). Cercetarea şi instruirea au fost derulate de o echipă de 23 de parteneri: ttz Bremerhaven (ttz), Germania; International organisation for the development of fisheries in Eastern and Central Europe (EUROFISH), Danemarca; Akvapark Association (AKVAPARK), Hungary; Verband der Deutschen Binnenfischerei e.V. (VDBi), Germania; Vattenbrukarnas Riksförbund (VRF), Suedia; Stowarzyszenie Producentów Ryb Lososiowatych (PTBA), Polonia; Organización de Productores Piscicultores (OPP), Spania; Österreichischer Fischereiverband (ÖFV), Austria; Su Ürünleri Tanitim Dernegi (BTG), Turkey; Danish Aquaculture Organisation (ODA), Denmark; International Ecological Engineering Society (IEES), Elveţia; AquaBioTech Ltd. (ABT), Malta; Aranyponty Halászati Zrt. (ARANY), Hungary; Aquakultur Kahle (KAHLE), Germania; Hodowla Ryb "SALMO" (SALMO), Polonia; Liman Enegre Balikçilik Sanayii ve Ticaret Ltd.STI. (LIMAN), Turcia; Viskwekerij Royaal B.V.

(ROYAAL), Olanda; University of South Bohemia in Ceske Budejovice (USB), Cehia; Wageningen University - Aquaculture and Fisheries Group (WU-AFI), Olanda; Polska Akademia Nauk, Zakład Ichtiobiologii i Gospodarki Rybackiej (GOLYSZ), Poland; Martin-Luther-University Halle Wittenberg (MLU), Germania; Research Institute for Fisheries, Aquaculture and Irrigation (HAKI), Ungaria; Technical University of Danemarca - National Institute of Aquatic Resources (DTU-AQUA), Danemarca Munca din spatele producerii acestui manual este efortul conjugat al uni număr mare de persoane, prea multe pentru a fi menţionate individual, dar vom menţiona totuşi următoarele persoane pentru o contribuţie excepţională: Tamás Bardócz (AKVAPARK), Alexandra Oberdieck (ttz), Dénes Gál (HAKI), Alfred Jokumsen (DTU-AQUA), Maciej Pilarczyk (GOLYSZ), Ep Eding & Marc Verdegem (WU-AFI), Johannes Heeb & Philippe Wyss (IEES) Le multumim pentru munca depusă.

Echipa SustainAqua (Photo: ttz Bremerhaven)

Copertă, design şi layout by EUROFISH

©SustainAqua, June 2009. All rights reserved. Free for distribution. More information: www.sustainaqua.org

Vă rugăm să citaţi astfel: " SustainAqua – “Integrated approach for a sustainable and healthy freshwater aquaculture” (2009). SustainAqua handbook – A handbook for sustainable aquaculture

acvacultură sustenabilă

Documents

Transcript of acvacultură sustenabilă