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Práticas de Sistemas RAS com Zero Surtos: Engenharia de um Sistema de Controle Duplo de Ozônio e Biofiltro para Aquicultura Livre de Doenças
A estabilização de um sistema de recirculação aquícola (RAS) como um sistema livre de surtos tornou-se um objetivo fundamental na engenharia de sistemas aquícolas modernos, especialmente em sistemas de produção comercial intensiva com alta taxa de estocagem e baixa taxa de troca de água, onde as condições de crescimento microbiano são ótimas. À medida que os sistemas aquícolas se expandem globalmente, a manutenção da qualidade da água, a estabilização das populações microbianas e a eliminação da pressão de patógenos em sistemas altamente controlados tornaram-se considerações econômicas essenciais e uma garantia de viabilidade a longo prazo (Li et al., 2023). Uma instalação livre de surtos é aquela que consegue manter o bem-estar dos peixes e o equilíbrio ambiental, sem a ocorrência de doenças que interrompam os ciclos de produção e causem alta mortalidade. Essa estabilidade não pode ser alcançada apenas com a troca de água, mas sim com um rigoroso esquema de tratamento de água baseado em evidências científicas. O método de biofiltro de ozono duplo é um dos métodos mais eficazes empregados na aquicultura moderna e é um processo sinérgico que compreende oxidação avançada e nitrificação biológica para garantir a qualidade da água, prevenir patógenos e alcançar condições ambientais consistentes, o que é vital para o sucesso de sistemas a longo prazo (Preena et al., 2021).
Os sistemas de recirculação em aquicultura reciclam mais de 95% da água contida nos tanques de cultivo, filtros mecânicos e câmaras de tratamento. Embora isso diminua o descarte ambiental e aumente a sustentabilidade, também causa a concentração de carbono orgânico dissolvido, sólidos em suspensão, muco, partículas fecais, ração não consumida e diversas comunidades microbianas (MAT, 2025). Quando esses compostos se acumulam além dos níveis ideais, limitam a penetração da luz, elevam as necessidades bioquímicas de oxigênio, promovem o crescimento de bactérias nocivas e aumentam o estresse nos peixes. O estresse suprime o sistema imunológico, prejudica o desempenho alimentar e predispõe a infecções por Vibrio, Aeromonas, Flavobacterium, parasitas, vírus e outros patógenos oportunistas. Por esses motivos, o projeto de sistemas de recirculação em aquicultura de alto desempenho concentra-se em mecanismos eficazes de tratamento de água que possam regular constantemente a carga orgânica e a atividade microbiana (Fossmark et al., 2020).
O ozônio desempenha um papel central no enfrentamento desse desafio. Como um dos oxidantes mais potentes utilizados no tratamento de água em aquicultura, o ozônio decompõe rapidamente a matéria orgânica dissolvida, pigmentos de cor, coloides finos e contaminantes microbianos. Numerosos estudos em aquicultura, incluindo aqueles realizados na produção de salmonídeos, tilápias e peixes marinhos, demonstraram que a aplicação de ozônio pode melhorar significativamente a transparência da água, aumentar a transmitância ultravioleta, reduzir a população de bactérias heterotróficas e diminuir a concentração de patógenos sensíveis ao ozônio. Como o ozônio se decompõe em oxigênio, ele evita deixar resíduos químicos nocivos no sistema. Essa é sua característica distintiva em relação aos desinfetantes à base de cloro, que deixam subprodutos persistentes incompatíveis com sistemas de recirculação. Assim, o ozônio funciona como um oxidante rápido e sem resíduos, capaz de clarificar a água e diminuir a pressão de patógenos a montante do biofiltro (Xue et al., 2023).
No entanto, o ozono sozinho não consegue manter um ambiente estável num sistema de recirculação aquícola (RAS). Os peixes libertam amoníaco continuamente pelas brânquias e pelos resíduos metabólicos, e mesmo baixas concentrações de amoníaco prejudicam a função branquial, suprimem o apetite e inibem o crescimento. Devido a este facto, a filtração biológica é o segundo pilar fundamental da abordagem de tratamento duplo. No biofiltro , Nitrosomonas
As bactérias nitrificantes são muito sensíveis ao estresse oxidativo e, portanto, qualquer ozônio residual não deve ser liberado no biofiltro. A engenharia moderna de sistemas de recirculação aquícola (RAS) atende a essa necessidade, garantindo um layout prático do sistema. Isso envolve a injeção de ozônio em uma câmara de contato especial, que é então combinada com a água durante um período controlado. Uma unidade de desgaseificação é instalada a jusante para remover qualquer ozônio residual, e a água é então direcionada para o biofiltro. Isso evita a exposição das bactérias nitrificantes a moléculas oxidantes reativas que podem destruir suas vias metabólicas (Mahmoodi & Pishbin, 2025). Com um sistema bem projetado, o biofiltro tem a vantagem de produzir água mais limpa, clara e rica em oxigênio, com uma carga orgânica muito menor. Isso aumenta a estabilidade das colônias nitrificantes e a eficiência da conversão de amônia, levando a um controle mais eficaz da qualidade da água (Pumkaew et al., 2021).
A sinergia entre o tratamento com ozônio e a filtração biológica é comprovada por estudos científicos. Estudos comparativos da água que entra em biofiltros com e sem ozônio indicam que a água ozonizada aumenta a eficácia da nitrificação, diminuindo a competição heterotrófica por oxigênio e área de superfície. A água ozonizada também causa menor bioincrustação, biomassa nitrificante mais estável e recuperação mais rápida após eventos estressantes, como picos de alimentação ou mudanças de temperatura em biofiltros alimentados com água ozonizada. Com o funcionamento eficaz dos biofiltros, os níveis de amônia e nitrito são mantidos baixos e constantes, reduzindo os níveis de estresse nos peixes e diminuindo as chances de surtos de doenças. A base de uma estratégia de RAS com zero surtos é essa sinergia, na qual o ozônio limpa a água e os patógenos, e o biofiltro mantém o nitrogênio estável (Pumkaew et al., 2021).
Para garantir o sucesso do sistema de biofiltro com ozônio duplo, é importante manter os parâmetros de operação corretos. Os valores do potencial de oxidação-redução na câmara de contato com o ozônio normalmente variam de 275 a 320 milivolts (mV). Esse espectro auxilia na redução eficiente da matéria orgânica sem gerar subprodutos indesejáveis da reação (Davidson et al., 2021). Antes da unidade de ozônio, filtros mecânicos de tambor com poros de 60 a 100 micrômetros são utilizados para remover sólidos suspensos de grande porte, aumentando a eficiência do ozônio ao diminuir a carga orgânica. Os valores ideais de carbono orgânico dissolvido são de 4 miligramas por litro, pois acima desse nível a água deixa de ser cristalina e promove o crescimento de microrganismos. A concentração de oxigênio dissolvido abaixo da câmara de ozônio geralmente é superior a 9 miligramas por litro, visto que o ozônio se decompõe naturalmente para produzir oxigênio. Níveis elevados de oxigênio dissolvido melhoram significativamente o metabolismo dos peixes, bem como a taxa de nitrificação. Mais importante ainda, a quantidade de ozono residual que entra no biofiltro deve ser zero; isto é conseguido através de monitorização constante para garantir que as bactérias nitrificantes não sejam danificadas.
A tabela abaixo resume os valores operacionais típicos em um sistema RAS funcional com duplo filtro de ozônio e biofiltro:
Tabela: Parâmetros operacionais em sistemas de recirculação de aquicultura com ozônio duplo e biofiltro
Parâmetro | Faixa recomendada | Propósito |
ORP na câmara de ozono | 275–320 mV (Soluções, 2021) | Redução orgânica e supressão de patógenos |
Ozônio residual entrando no biofiltro | 0 mg/L (Summerfelt, 2003) | Proteção de bactérias nitrificantes |
tamanho da malha do filtro de tambor | 60–100 µm | Remoção de sólidos em suspensão |
Taxa de nitrificação | 0,2–0,5 g TAN/m²/dia (Crab et al., 2007; Devkota et al., 2023) | Conversão estável de amônia |
Carbono orgânico dissolvido | <4 mg/L (Ramanathan & Sathasivan, 2025) | Clareza da água e controle microbiano |
Oxigênio dissolvido após ozonização | >9 mg/L (Devkota et al., 2023) | Metabolismo de peixes aprimorado |
Mesmo com essas diretrizes, podem surgir desafios durante a operação do sistema. A demanda de ozônio varia de acordo com o crescimento da biomassa, a intensidade da alimentação, a variação de temperatura e outras atividades imprevistas, como mortalidade. O excesso de ozônio pode levar à irritação das brânquias, estresse oxidativo ou imunossupressão dos peixes (Han et al., 2023). A subozonização permite o acúmulo de carbono orgânico dissolvido, levando as comunidades microbianas a um estado de instabilidade e suscetibilidade a doenças. Falhas mecânicas em injetores de ozônio, câmaras de contato ou sistemas de desgaseificação podem causar vazamento de ozônio nos tanques de cultivo, resultando em respostas agudas de estresse. Muitos produtores, portanto, dependem de sistemas automatizados de dosagem de ozônio controlados por ORP (potencial de oxirredução) com monitoramento em tempo real para manter um desempenho consistente.
Os efeitos do ozônio na ecologia microbiana não se restringem à inibição da patogenicidade. Embora o ozônio seja um método mais eficaz para eliminar as concentrações de microrganismos nocivos, a superoxidação pode destruir as comunidades microbianas benéficas envolvidas na degradação da matéria orgânica e na manutenção da estabilidade do biofiltro. Em condições extremas de oxidação, algumas cepas microbianas são resistentes ao ozônio e, portanto, podem proliferar desproporcionalmente, alterando o equilíbrio ecológico de forma indesejável. Para evitar esses desequilíbrios, os operadores de sistemas de recirculação aquícola (RAS) eficazes utilizam doses moderadas e controladas de ozônio, priorizando a confiabilidade da qualidade da água em vez do tratamento agressivo da mesma (Botondi et al., 2023).
O sistema duplo de biofiltro com ozônio não só favorece a qualidade da água, como também a sustentabilidade de toda a fazenda. Condições livres de doenças reduzem o uso de antibióticos e minimizam as perdas operacionais. A qualidade constante da água aumenta a eficiência da conversão alimentar, as taxas de crescimento e a previsibilidade da colheita. À medida que a aquicultura mundial enfrenta crescentes pressões para produzir frutos do mar de alta qualidade com o mínimo impacto ambiental, as operações de RAS com zero surtos representam um caminho viável para a intensificação sustentável.
NoWOLIZE Nossa equipe é especializada no projeto de sistemas avançados de aquicultura RAS , otimizados cientificamente para a integração de biofiltros de ozônio. Auxiliamos os fabricantes a obter operações consistentes, resistentes a doenças e de alto desempenho por meio de engenharia profissional, assistência técnica e avaliação contínua dos sistemas.
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