análise energética na aqüicultura: cultivo de bagre no alabama, eua
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Análise energética na aqüicultura: cultivo de bagre no Alabama, EUA. Enrique Ortega, Faculdade de Engenharia de Alimentos Unicamp E-mail: [email protected]. VIII E nBraPOA Laguna, SC, 22 de outubro de 2004. Histórico. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Análise energética na aqüicultura: cultivo de bagre no Alabama, EUA.
Enrique Ortega, Faculdade de Engenharia de AlimentosUnicampE-mail: [email protected] EnBraPOALaguna, SC, 22 de outubro de 2004
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Histórico
A criação de bagre nos Estados Unidos começou nos anos 40 e rapidamente se transformou na atividade aquícola mais importante.
A maioria dos viveiros estão no Centro Oeste do Alabama. Essa atividade tem vivido várias décadas de crescimento econômico.
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Inovações e expansãoO uso de ração balanceada de boa qualidade permitiu um aumento da produtividade (maior densidade de peixes) e também houve avanços no tratamento das doenças e nas práticas do manejo da água.
A adoção dessas técnicas aumentou o lucro e motivou o crescimento da área cultivada.
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Críticas e riscos
• Porém, nos duas últimas décadas, a criação de bagre recibiu muitas críticas, foram levantados muitos questiõnamentos sobre as técnicas adotadas pelos produtores.
• A população percebe que a sustentabilidade ecológica está diminuíndo e que o impacto ambiental aumenta e perjudica outras atividades dentro da bacia hidrográfica.
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Pontos a ser discutidos
Preocupa o alto potencial poluidor da ração com alto nível de proteínas (N,P).
Gera suspeitas tanto a quantidade quanto a qualidade das substâncias químicas adicionadas aos tanques.
Também se questiona e o alto consumo de energia elétrica para o enchimento e aeração dos viveiros.
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Se desconhece e preocupa o impacto causado pela sal usada para reduzir a intoxicação devida ao nitrito.
O fosfato é sedimentado no fundo dos tanques de cultivo de bagre e fica inerte, mais até 66% do fosfato das rações pode sedimentar!
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Se a depesca de arrastão não é devidamente feita, os sólidos dos sedimentos (P) se tornam suspensos e podem sair do tanque e ir para os córregos e rios, causando problemas de eutroficação e a consequente perda da potabilidade da água.
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A renovabilidade ou sustentabilidade é determinada pela proporção de energia renovável utilizada em relação ao total de energia consumida. Essa aquicultura se torna cada vez mais insustentável.
A renovabilidade pode ser medida pela metodologia emergética. Neste trabalho se mostram os resultados da aplicação dessa metodologia.
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Mudanças na Aquicultura
Perda de sustentabilidade
Perda de competitividade
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Opção 1: Nova Revolução Verde(uso de mais insumos derivados de recursos energéticos fósseis)
versus
Opção 2: Eco-aquicultura
(Agenda 21, Planejamento Ecossistêmico Regional, ... e algo
mais!)
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ANALISE EMERGÉTICA
Uma metodologia de análise de ecossistemas muito útil porque considera toda a energia utilizada na Biosfera para a produção de um recurso.
Parte dessa energia pode vir de outras regiões e de outros tempos.
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Os valores dos fluxos dos recursos da natureza podem ser convertidos em fluxos de energia solar equivalente ou emergia. O nome do fator de conversão é transformidade solar.
A conversão de todos os fluxos a energia solar equivalente permite a comparação de sistemas (Odum 1971, 1983, 1996).
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Emergia, escrita com “m”, é definida como toda a energia disponível utilizada em ecossistemas, para a produção de um recurso.
Trata-se do “custo energético” da produção de um recurso ou em outras palavras, da “memória energética” (Scienceman, 1987; Odum, 1986).
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Os resultados da Análise Emergética fornecem informações científicas para :- Medir a sustentabilidade;- Definir políticas de proteção ambiental;- Estabelecer taxas para a água;- Estabelecer taxas para a poluição, - Orientar a gestão de bacias.
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• Productividade = 3500-5000 kg peixe/ha/ano• Tamanho da fazenda = 4-60 ha
(80% da área ocupada com lagoas)(tamanho mais economico = 40 ha)
• Tamanho do viveiro = 0,1-15 ha (média 5 ha)• Trabalho familiar
Dados da criação de bagres no Centro Oeste do Alabama
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• Drenagem completa em 7,5 anos.• Consumo do aerador: 2000 kWh/ha• Produtos: sal, cal, fertilizantes,
alguicidas.• Bombeamento (água): 1300 kWh/ha• Ração: pelets produzidos na região.• Efluentes com sólidos solúveis e
suspensos um pouco acima dos padrões aceitáveis!
Fazendas de criação de bagre
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O orçamento da fazenda aquicola inclui: a construção e manutenção de tanques, a produção ou compra de alevinos, a alimentação mecanizada do peixe, o transporte de suprimentos e outros produtos, além do consumo da família do aquicultor.
INFRAESTRUTURA
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Viveiros de produção de bagre
Tubo de drenagem do excedente de água
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Aerador
Um agitador elétrico e um mecânico
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Ração balanceada
Fábrica de ração
e
alimentador mecânico
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Colheita mecanizada
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Colheita manual (não usada)
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Análise dos sistemas de produção
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ANALISE EMERGÉTICA
Permite comparar fluxos diferentes.
Mesmas unidades
Joules de energia
solar equivalente
(seJ)
Contribuições da natureza
Insumos e serviços da economia
Fluxo de energia
Fluxo de emergia
x Transformidade =
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DIAGRAMA EMERGÉTICO
solarenergy
wind
rain
green area
catfish pond
fish
aerator
fingerlings
watershed water
sediments
feed chemicalproducts
aquacultureinfra-
struture
water fromsub soil
pump
electricityfarm and
house infra-struture
governmentservices(taxes)
familyconsumption
infra-structure,measuring instruments
barn,tractor, feederdraining channels,
electric net
$
seining
processingplant
price
privateservices
catfish
water stream with organic matterand sediment
aquifer stream withsoluble solids
$
water infiltrationin local aquifer
family
pond overflow
pond infiltration
bio -div.
albedo(unused)
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Fluxo Energia (J/ano/ha)
Massa (kg/ano/ha)
Dinheiro ($/anoha)
Transformidade
sej/unidade
Emergia(sej/ha/ano)
1,E+13
RecursosRenováveis
RecursosNão-
renováveis
Materiais da economia
Serviços da economia
Contabilidade Emergética:
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Fluxo Energia (J/a/ha)Massa (kg/a/ha)Dinheiro ($/a/ha)
Transformidade sej/unidade
Emergia1,E+13 sej/ha/a
Chuva 1,33 m3/m2 ano 4,94E10 x 18200 119,9
Água da bacia 0,64 m3/m2 ano 4,94E10 x 4,85E4 153,2
Água de poço (total)
0,42 m3/m2 ano 4,94E10 x 4,85E4 100,5
Água de poço (inicial)
0,30 m3/m2 ano 4,94E10 x 4,85E4 71,8
Sedimentos naturais
3076 Kg/a/ha 9,04E05 x 7,38E4 20,5
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Fluxo
Energia (J/ano/ha)
Massa (kg/ano/ha)
Dinheiro ($/ano/ha)
Transformidade sej/unidade
Emergia(sej/ha/ano)
1,E+13
Perda de solo 0 Kg/ano/ha 0 0
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Fluxo
Energia (J/ano/ha)
Massa (kg/ano/ha)
Dinheiro ($/ano/ha)
Transformidade sej/unidade
Emergia(sej/ha/ano)
1,E+13
Lagoas e canais
160,0 $/ano/ha 1,25E+12 20,0
Casa e celeiro 160,0 $/ano/ha 1,25E+12 20,0
Maquinário 160,0 $/ano/ha 1,25E+12 20,0
Alevinos3 500,0
peixe/ano/ha1,25E+12 21,9
Ração balanceada
6 250,0 Kg/ano/ha3,39E06 x 2,00E05
423,8
Cal 113,0 Kg/ano/ha 1,00E+12 11,3
Fertilizantes 12,0 Kg/ano/ha 1,10E+12 1,3
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Fluxo
Energia (J/ano/ha)
Massa (kg/ano/ha)
Dinheiro ($/ano/ha)
Transformidade sej/unidade
Emergia(sej/ha/ano)
1,E+13
Herbicidas 0,5 Kg/ano/ha 8,24E+14 42,8Pesticidas (CuSO4)
30,0 Kg/ano/ha 1,48E+13 44,4
NaCl (controle nitrito)
800,0 Kg/ano/ha 1,00E+12 80,0
Outros produtos
15,0 $/ano/ha 1,25E+12 1,9
Eletricidade3 000,0
KWh/ano/ha1 000,00 x 2,00E05
0,1
Combustível 230,0 Kg/ano/ha4,48E07 x 6,60E04
68,0
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Consumo familiar
Energia (J/ano/ha)Massa (kg/ano/ha)Dinheiro ($/ano/ha)
Transformidade sej/unidade
Emergia(sej/ha/ano)
1,E+13
Água 36 000,0 Kg/ano/ha 4940,00 x 1,00E05 1,8
Eletricidade 4 000,0 KWh/ano/ha 1 000,00 x 2,00E05 0,1
Alimentação 116,8 Kg/ano/ha 1,02E07 x 5,00E05 59,4
Vestimenta 80,0 $/ano/ha 1,25E+12 10,0
Saúde 80,0 $/ano/ha 1,25E+12 10,0
Educação 80,0 $/ano/ha 1,25E+12 10,0
Lazer 80,0 $/ano/ha 1,25E+12 10,0
Telefone 30,0 $/ano/ha 1,25E+12 3,8
Combustivel 200,0 $/ano/ha 1,25E+12 25,0
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FluxoEnergia (J/ano/ha)Massa (kg/ano/ha)Dinheiro ($/ano/ha)
Transformidade sej/unidade
Emergia(sej/ha/ano)
1,E+13
Mão de obra exrterna 50,0 $/ano/ha 1,25E+12 6,3
Administração externa
120,0 $/ano/ha 1,25E+12 15,0
Serviços públicos 100,0 $/ano/ha 1,25E+12 12,5
Seguros 50,0 $/ano/ha 1,25E+12 6,3
Subsídios 0,0 $/ano/ha 1,25E+12 0,0
Empréstimos 100,0 $/ano/ha 1,25E+12 12,5
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Fluxo agregadoEmergia
(sej/ha/ano) 1,E+13
Recursos Renováveis R = 466,0
Recursos Não – renováveis N = 0,0
Materiais da economia M = 755,5
Serviços da economia S = 182,5
Somatória dos fluxos Y = 1404,0
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Peixe 12 767 unidades
Peso por unidade 0,4 Kg/unidade
Massa produzida 5 107 Kg/ano/ha
Fator de conversão
5,65 E+06 J/Kg
Energia 2,89 E+10 J/ha/ano
Produção:
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Preço por unidade 1,76 US$/Kg
Vendas 9 000 US$/ano/ha
Preço:
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Emergia do produto
1,4 E+16
Emergia das vendas
1,1 E+16
Emergias totais de entrada e saída:
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R = 466,0 N = 0,0 I = 466,0
Fluxos emergéticos agregados (vezes 1016)
M = 755,5 S = 182,5 F = 938,0
Y = 1404,0
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Diagrama de fluxos agregados
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Índices emergéticos:
TR = Y/Qp Transformidade 486510
EYR= Y/F Razão de Rendimento Emergético 1,50
EIR= F/I Razão de Investimento Emergético 2,01
ELR= (N+F)/R Razão de Carga Ambiental 2,01
%R= 100 (R/Y) Renovabilidade (%) 33,2
ER = Epro/ E$ Razão de Troca Emergética 1,25
RESULTADOS E DISCUSSÃO
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Rentabilidade econômica:
Renda líquida Vendas – Custo econômico 2054 -------------- = --------------------------------- = -------- = 29,6Gastos anuais Custo de Produção Econômica 6945
![Page 41: Análise energética na aqüicultura: cultivo de bagre no Alabama, EUA](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062422/56814131550346895dad19e5/html5/thumbnails/41.jpg)
Perdas do sistema (causam externalidades):
FluxoEnergia (J/ano/ha)Massa (kg/ano/ha)Dinheiro ($/ano/ha)
Transformidade sej/unidade
Emergia(sej/ha/ano)
1,E+13Evaporação da
água1,17 m3/m2/ano 4,94E+10 x 4,85E+04 280,6
Infiltração de água
0,56 m3/m2/ano 4,94E+10 x 4,85E+04 133,2
Transbordamento 0,44 m3/m2/ano 4,94E+10 x 4,85E+04 104,9Captação de água 0,20 m3/m2/ano 4,94E+10 x 4,85E+04 47,6
Outros usos da água
0,32 m3/m2/ano 4,94E+10 x 4,85E+04 76,6
Sólidos suspensos 2744,0 Kg/ano/ha 9,04E+05 x 7,38E+04 18,3Fertilizantes 8,4 Kg/ano/ha 1,10E+12 0,9
Outros produtos 3,0 $/ano/ha 1,25E+12 0,4
Emergia total
perdida
662,5
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RENOVABILIDADE
% R = 100 (R/Y) = 33%
R = Emergia dos recursos renováveis.
Y = Emergia total usada
A renovabilidade é maior que a dos sistemas agrícolas convencionais. Pode ser melhorada em diversas formas. Deve discutir-se sobre as Práticas de Manejo Recomendaveis (BMP).
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Um dos problemas nas próximas décadas será a carência de combustíveis fósseis (petróleo) que é atualmente a base da maioria dos sistemas produtivos em todo o mundo.
Então, sistemas de produção com baixo percentual de índice de renovabilidade acarretarão sérios problemas no futuro.
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A energia eólica, captada em terra, poderia ser usada em bombas d’água para aereação.
A integração da aquicultura com outras atividades rurais tais como a agricultura ecológica, a silvicultura e a criação de outros animais (galinhas e porcos), pode fornecer meios de diminuir o uso de ração comercial. Pode adotar-se a policultura de peixes.
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RENDIMENTO EMERGÉTICO
EYR = Y/F = 1,0 + (I/F) = 1.23
Y = Emergia total mobilizada = I + F
F = Contribuição da Economia (materiais e serviços)
Saldo energético pequeno, pode ser melhorado de diversas maneiras, sobre tudo com a integração com outros ecossistemas através do Planejamento e da Gestão Regional.
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TAXA DE INVESTIMENTO EMERGÈTICO
EIR = F/I = 4.83
F = M+S = materiais e serviços pagos
I = R+N = recursos naturais renováveis
e não renováveis.
Um pouco menor que o valor médio para a agricultura convencional. Para ser melhorado deve haver políticas fortes de Desenvolvimento Sustentável (Agenda 21) e Planejamento Regional.
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Quando o EIR do cultivo de bagre (4,8) é comparado a outros sistemas de produção animal dos EUA obtém-se a indicação de que a indústria do bagre tem melhor competitividade do que as criações de galinha, porcos e gado que têm EIR maior (12); mais corre o risco de não pode competir com aquicultura de países periféricos.
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A agricultura e a a quicultura dos EUA poderiam encarar os problemas ocasionados pela abertura de mercado em conseqüência da globalização, mas não o fazem de forma positiva. Os sistemas de produção baseados em recursos fósseis não tem condições de competir com a aquicultura de outros países que são usam um investimento econômico menor (F) e contam com grande contribuição natural (I). Assim, correm o risco de ir a falência se não forem protegidos mediante subsídio, travas alfandegarias e o controles dos produtores externos.
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A criação de bagres nos EUA pode aumentar a sustentabilidade, através da adoção de tecnologias simples e apropriadas e políticas ambientais.
Uma formas para alcançar um impacto ambiental menor é a aplicação das Melhores Práticas de Manejo (BMP’s) propostas por Boyd (1998).
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1. Reduzir a erosão e suas conseqüências sobre as perdas de solo e sobre a deterioração da qualidade da água, por meio da proteção das áreas adjacentes aos tanques de criação e reduzindo as áreas expostas das bordas.
2. Minimizar a erosão do fundo dos tanques e nas margens causada pela aeração incorreta.
BMPs propostas por Claude Boyd
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3. Evitar o desperdício de água durante a pesca;
4. Evitar que os tanques fiquem vazios durante o inverno;
5. Fechar as válvulas quando o tanque estiver vazio e ao renovar a terraplanagem;
6. Usar o sedimento do tanque na terraplanagem.
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7. Estender o cano de drenagem além das margens, de preferência até os rios;
8. Construir canais para diminuir a erosão;
9. Usar estruturas de concreto para reduzir a corrente de água ao longo dos canais de drenagem
10.Liberar os efluentes do tanque em fossas naturais.
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TAXA DE INTERCÂMBIO DE EMERGIA
EER=Y/($ * sej/$ ) = 2.23
Y = Emergia contida no produto.
($)(sej/$) = Emergia contida no dinheiro recevido pelas vendas do produto
Pode ser melhorada por BMPs e educação ampliada dos produtores visando a auto-organização, para atuar nos foros de comercio nacional e internacional e participar da discussão das politicas públicas sobre meio ambiente e economia.
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TRANSFORMIDADE
Tr = Y/Qp = 8.7 x 105 sej/J
Y = Emergia usada para produzir um recurso
Qp = Energia disponível em um kg de bagre
Valor esperado, talvez possa ser aprimorado em novos cálculos no futuro.
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O índice de transformidade obtido para a produção de bagre no Alabama foi, 870.000 sej/J, e é um pouco menor do que índices de transformidade de outros sistemas de produção animal dos EUA, como por exemplo, frangos, porcos e vacas leiteiras (1.500.000 sej/J).
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Recomendações
Claude Boyd
Julio Queiroz
José Maria Gusman
Enrique Ortega
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Aparentemente a quantidade de sal adicionada aos tanques não elevou a concentração de cloreto acima dos níveis tolerados pelas espécies nativas de água doce da região (Boyd, 1999). Assume-se no momento que se a concentração de cloreto de sódio nas águas dos tanques for controlada pelo aquicultor, o impacto nos lençóis freáticos será baixo. Mas pesquisas independentes são necessárias!
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A dependência de recursos não renováveis tem como componente principal o petróleo e seus derivados, como fertilizantes, pesticidas e produtos químicos.
Atualmente, muitos sistemas produtivos ainda estão em operação porque alguns países controlam fortemente o preço do petróleo, criando subsídios para todos os produtos obtidos dele, direta e indiretamente.
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Contudo, este recurso é limitado e há perspectivas que apontam para uma crise num futuro próximo.
De acordo com especialistas, como Campbell (1997), a próxima crise do petróleo não pode ser evitada e estratégias para reduzir a dependência do mesmo devem ser tomadas, levando em consideração os novos formas de planejamento e modelos de produção e consumo.
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Recursos não renováveis (petróeo).
Sistemas de aquicultura realmente mais eficientes e renováveis
Planejamento e Gestão Regional e Global
Boas Práticas de Manejo (BMPs)
Sistemas agrícolas dos EUA (incluindo a Aquicultura)
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Resumo das BMP’s - I
1. Diminuir a densidade e a alimentação.2. Conservar a água. 3. Preferir os tanques (cavados) aos reservatórios de parede (tipo represa).4. Alimentação com menos proteína.5. Proteção das bordas dos viveiros6. Proteção da microbacia
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Resumo das BMP’s - II 7. Não esvaziar a água imediatamente após a colheita (depesca final)
8. Colocar os aereadores mecânicos em posições que minimizem a erosão do fundo e das bordas do tanque
9. Integração com outras atividades humanas (produção de milho, arroz, silvicultura, gado, porcos, aves) e ecossistemas (alagados, florestas).
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Resultados esperados das BMPs
•Reduzir as perdas de solo e água por erosao, trasbordos, escoamento superficial, evaporacão, etc.
•Maiores taxas de conversão (aumento da eficiência da alimentação)
•Melhor qualidade da água (efluentes com menos [N] e [P]) (menor eutroficaçào das lagoas e córregos)
Menos custos e externalidades
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AGENDA 21
Compromisso com o planeta.
As recomendações existentes para a adoção de sistemas de agricultura mais sustentáveis, sugeridas pela Agenda 21, a nível global e a nivel nacional e regional, poderiam servir de guia para serem feitos ajustes progressivos.
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Esses ajustes levarão a redução de impactos ambientais e sociais causados pelos sistemas de produção atuais de todo o mundo.
Os sistemas de aquicultura são um caminho para a produção de proteína animal de boa qualidade.
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Possibilidade de integração de sistemas
AQUICULTURA CONVENCIONAL
Proteina animal de boa qualidade para atender a
demanda de peixe
Possibilidade de reciclagem de nutrientes
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ECO-AQUICULTURA1. Estudo do potencial produtivo de especies
locais e de viveiros e opções de alimentação e densidade adequados.
2. Trabalhar a nivel de bacia hidrográfica e em equipes interdisciplinares. Usar a modelagem e as técnicas computacionais para simular cenários futuros de acordo com diversas políticas públicas.
3. Desenvolver a certificação de qualidade e sustentabilidade, com garantia de sanidade.
4. Criar a Redes locais da Rede Brasileira de Ecoaquicultura.
5. Interagir com grupos internacionais com interesses similares.
6. Quantificar as externalidades!
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É importante discutir sistêmicamente a aquicultura local junto com a globalização e a mundialização (Agenda 21)
É uma tarefa difícil ...mas necessária!Obrigado pela atenção, fico a disposiçãowww.unicamp.br/fea/ortega/