Challenges of Microalgae Integration in Recirculating Aquaculture Systems: Bridging Potential and Practice

Imagine uma fazenda de peixes que não apenas cria peixes, mas também cultiva o alimento que eles comem e limpa a água em que nadam, tudo dentro de um único ciclo fechado. Este é o potencial dos sistemas de aquicultura de recirculação, ou RAS. Nestas instalações terrestres, a água é constantemente filtrada e reutilizada em vez de ser descartada em rios ou oceanos. O sistema depende de bactérias para transformar os resíduos tóxicos dos peixes em nutrientes inofensivos, mas a água ainda carrega nitrogênio e fósforo dissolvidos que podem se acumular em níveis prejudiciais. Por décadas, cientistas buscaram uma maneira de usar esses nutrientes residuais para cultivar algo útil, em vez de apenas tratá-los como desperdício. Entra em cena a microalga, plantas microscópicas que flutuam na água. Esses organismos minúsculos são potências naturais; eles respiram dióxido de carbono, liberam oxigênio e se alimentam dos nutrientes dissolvidos que os peixes não conseguem usar. Se pudessem ser cultivadas dentro da própria fazenda de peixes, elas poderiam limpar a água, fornecer alimento fresco para os peixes e até capturar carbono, criando um ecossistema verdadeiramente circular.

Uma revisão recente realizada por pesquisadores da Universidade de Kiel e da Hochschule Bremerhaven analisa de forma rigorosa e clara se essa ideia pode realmente funcionar em escala comercial. A equipe examinou centenas de estudos para ver se a integração de microalgas vivas em fazendas de peixes é uma realidade viável ou apenas uma teoria promissora. Eles descobriram que, embora o conceito seja cientificamente sólido e ofereça múltiplos benefícios, o caminho do laboratório para uma fazenda de peixes funcional está bloqueado por obstáculos práticos significativos. Os pesquisadores confirmam que as microalgas podem, de fato, atuar como um filtro biológico, absorvendo o excesso de nutrientes e melhorando a qualidade da água. Elas também servem como um suplemento nutritivo que pode impulsionar a saúde e o crescimento de peixes e camarões. No entanto, o estudo conclui que, apesar dessas vantagens, a tecnologia ainda não está pronta para a adoção generalizada. Os principais obstáculos não são a falta de conhecimento, mas sim a dificuldade de manter as algas vivas e produtivas em um ambiente desordenado e mutável, além do alto custo de colher os minúsculos organismos depois de cultivados.

O potencial dos benefícios desta integração é substancial. Em uma fazenda de peixes típica, o alimento não consumido e os resíduos dos peixes dissolvem-se na água, criando uma sopa de nutrientes que pode prejudicar os peixes se não forem geridos. As microalgas podem "beber" esses nutrientes, transformando-os em nova biomassa. Esse processo não apenas limpa a água, mas também produz oxigênio, o que é vital para os peixes. Além disso, as próprias algas são repletas de proteínas e gorduras saudáveis, o que significa que poderiam potencialmente substituir a cara farinha de peixe na dieta dos animais criados. Os pesquisadores observaram que, em ambientes controlados, certos tipos de algas, como Chlorella e Tetradesmus, demonstraram ser capazes de remover grandes quantidades de nitrogênio e fósforo da água. Em alguns experimentos, a adição de algas ao sistema melhorou as taxas de sobrevivência de peixes e camarões jovens e os tornou mais resistentes a doenças. As algas também ajudam a estabilizar a química da água, evitando que o pH oscile de forma muito brusca, o que pode estressar os animais.

No entanto, a transição de um experimento pequeno e controlado para uma fazenda de peixes comercial e de grande escala é onde as dificuldades começam. O principal desafio é que uma fazenda de peixes é um lugar caótico. A qualidade da água muda constantemente dependendo de quanto os peixes comem, quantos estão no tanque e quão bem os filtros estão funcionando. As microalgas são sensíveis; elas precisam de quantidades específicas de luz, temperatura e nutrientes para prosperar. Em um tanque grande, as algas podem crescer tanto que bloqueiam a luz para as que estão abaixo, fazendo comamente com que toda a cultura desacelere ou morra. Esse fenômeno, conhecido como auto-sombreamento, é um grande gargalo. Além disso, as algas devem competir com bactérias e outros organismos microscópicos que também estão presentes nos resíduos dos peixes. Às vezes, esses competidores indesejados assumem o controle, causando o colapso da cultura de algas. Os pesquisadores descobriram que manter uma cultura de algas estável e pura em um ambiente de fazenda de peixes não estéril é incrivelmente difícil e frequentemente leva a resultados inconsistentes.

Mesmo que as algas cresçam bem, retirá-las da água é um problema técnico e econômico massivo. As células de microalgas são microscópicas e flutuam em concentrações muito diluídas, tornando difícil separá-las da água. O processo de colheita exige energia significativa e equipamentos caros, como centrífugas ou filtros especiais. O estudo destaca que o custo de colher e secar as algas muitas vezes supera o valor das algas como ingrediente de ração. Em muitos casos, a energia necessária para operar as luzes, bombas e maquinário de colheita torna todo o processo mais caro do que simplesmente comprar a ração convencional para peixes. Os pesquisadores apontam que, embora o uso de águas residuais para cultivar algas economize dinheiro em fertilizantes, isso não economiza o suficiente para cobrir os altos custos de maquinário e eletricidade necessários para operar o sistema.

Outra questão crítica é a clareza da água. Os peixes precisam ver seu alimento para comê-lo e dependem de seu sentido da visão para navegar e evitar o estresse. Se a água estiver cheia de uma nuvem densa de algas verdes, ela se torna turva, o que pode confundir os peixes, reduzir sua alimentação e aumentar seus níveis de estresse. Os pesquisadores descobriram que um equilíbrio delicado deve ser mantido: algas suficientes para limpar a água, mas não tantas que transformem o tanque em uma sopa verde. Gerenciar esse equilíbrio em tempo real é difícil porque as algas crescem e moram em taxas diferentes, e os peixes produzem resíduos em tempos imprevisíveis. A tecnologia atual tem dificuldade em monitorar e ajustar essas condições automaticamente, deixando os operadores das fazendas a adivinhar quanta alga é excessiva.

O cenário econômico continua sendo a maior barreira. A revisão analisou vários custos e descobriu que, embora grandes tanques de algas possam ser um tanto lucrativos se forem usados principalmente para o tratamento de águas residuais, adicionar algas a uma fazenda de peixes especificamente para produzir ração raramente é economicamente viável. O investimento de capital para os reatores, as luzes e o equipamento de colheita é alto, e os custos operacionais para eletricidade e mão de obra são ainda maiores. O estudo sugere que, a menos que o preço da ração tradicional para peixes dispare ou o custo da colheita de algas caia drasticamente, as fazendas de peixes comerciais provavelmente manterão os métodos convencionais. Os únicos cenários em que os números fazem sentido são em situações muito específicas de alto valor ou onde as algas são cultivadas para outros fins, como a produção de biocombustíveis ou produtos farmacêuticos, em vez de apenas para ração de peixes.

Em última análise, o artigo conclui que, embora a ideia de uma fazenda de peixes que cultiva seu próprio alimento e limpa sua própria água seja cientificamente possível, ela ainda não é uma realidade prática para a maioria dos produtores. A tecnologia funciona em pequenos experimentos cuidadosamente controlados, mas ainda não provou que consegue funcionar de forma confiável e barata em grande escala. Os pesquisadores enfatizam que o sucesso futuro depende do desenvolvimento de melhores maneiras de colher as algas, da criação de linhagens de algas que sejam mais resistentes e fáceis de cultivar em ambientes desordenados, e da busca por formas mais baratas de iluminar e misturar a água. Até que esses desafios de engenharia e economia sejam resolvidos, a integração de microalgas em sistemas de aquicultura de recirculação provavelmente permanecerá como um experimento de nicho, em vez de uma prática padrão da indústria. O potencial existe, mas o caminho para tornar isso uma parte rotineira da criação de peixes ainda é longo e íngreme.