Thermal condition of mate (Ilex paraguariensis) processing / Análise das condições térmicas do processamento da erva-mate

ABSTRACT: The Ilex paraguariensis is a species native to Brazil, Paraguay and Argentine, valued by its positive effects on human health. Mate processing consists of the following stages: pre-drying (rapid drying at high temperature, known as sapeco operation), drying, and milling. In order to verify the current process and to propose future improvements to the mate processing, thermal and mass balance analysis were applied to industrial mate processing units. Results showed that the consumption of energy in sapeco and drying operations exceeds the calorific input necessary for these operations. These results verify the need for a change in the management of temperatures in the sapeco and drying stages of mate processing in order to optimize the consumption of energy, resulting in lower costs, with positive effects on the quality of the mate products.

RESUMO: A Ilex paraguariensis é uma espécie nativa do Brasil, Paraguai e Argentina, valorizada por seus efeitos positivos na saúde humana. O processamento do mate consiste nas seguintes etapas: pré-secagem (secagem rápida em alta temperatura, conhecida como operação de sapeco), secagem e moagem. A fim de verificar o atual processo e propor melhorias futuras no processamento de mate, foram aplicadas análises térmicas e de balanço de massa em unidades industriais de processamento de mate. Os resultados mostraram que o consumo de energia nas operações de sapeco e secagem supera o aporte calorífico necessário para essas operações. Esses resultados comprovam a necessidade de uma mudança no gerenciamento das temperaturas nas etapas de sapeco e secagem do processamento da erva-mate, a fim de otimizar o consumo de energia, resultando em menores custos, com efeitos positivos na qualidade dos produtos da erva-mate.

Thermal condition of mate (Ilex paraguariensis) processing / Análise das condições térmicas do processamento da erva-mate

The Ilex paraguariensis is a species native to Brazil, Paraguay and Argentine, valued by its positive effects on human health. Mate processing consists of the following stages: pre-drying (rapid drying at high temperature, known as sapeco operation), drying, and milling. In order to verify the current process and to propose future improvements to the mate processing, thermal and mass balance analysis were applied to industrial mate processing units. Results showed that the consumption of energy in sapeco and drying operations exceeds the calorific input necessary for these operations. These results verify the need for a change in the management of temperatures in the sapeco and drying stages of mate processing in order to optimize the consumption of energy, resulting in lower costs, with positive effects on the quality of the mate products.

A Ilex paraguariensis é uma espécie nativa do Brasil, Paraguai e Argentina, valorizada por seus efeitos positivos na saúde humana. O processamento do mate consiste nas seguintes etapas: pré-secagem (secagem rápida em alta temperatura, conhecida como operação de sapeco), secagem e moagem. A fim de verificar o atual processo e propor melhorias futuras no processamento de mate, foram aplicadas análises térmicas e de balanço de massa em unidades industriais de processamento de mate. Os resultados mostraram que o consumo de energia nas operações de sapeco e secagem supera o aporte calorífico necessário para essas operações. Esses resultados comprovam a necessidade de uma mudança no gerenciamento das temperaturas nas etapas de sapeco e secagem do processamento da erva-mate, a fim de otimizar o consumo de energia, resultando em menores custos, com efeitos positivos na qualidade dos produtos da erva-mate.

Nitrogen and phosphorus flux from the production of Nile tilapia through the application of environmental indicators / Fluxo de nitrogênio e fósforo na produção de tilápia-do-nilo(Oreochromis niloticus) a partir da aplicação de indicadores ambientais

We aimed in this study utilize environmental indicators as a quantitative method to evaluate and discuss the nitrogen (TN) and phosphorus (TP) flux by a production stage grow-out (termination) of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) in fishpond. The TN and TP load, the mass balance, the input of TN and TP via feed and the converted nutrients in fish biomass are the environmental indicators applied in this study. During the production cycle (128 days), the system exported 15,931 g TN and 4,189 g TP that were related to the amount of feed supplied (r Pearson = 0.8825 and r = 0.8523, respectively), corroborated by the feed conversion ratio (1.61:1). The indicators showed that 26% TN and 45% TP were reversed into fish biomass, 62% TN and 40% TP were retained in the fishpond, and 12% TN and 15% TP were exported via effluent. The largest contribution of nutrients generated by the system and exported via effluent was observed in phase III and IV. This result is supported by the feed conversion ratio 2.14 and 2.21:1 obtained at this phase, a fact explained by the amount of feed offered and the fish metabolism. Application of environmental indicators showed to be an efficient tool to quantify flux of TN and TP produced during the grow-out period of Nile tilapia and therefore, guide management practices more sustainable. Concerning the environmental sustainability of the activity the implementation of best management practices such as the better control of the feed amount offered would lead to a smaller loss of TN and TP to the water. Furthermore, the use of better quality feeds would allow greater nutrient assimilation efficiency.(AU)

Nós objetivamos neste estudo, utilizar indicadores ambientais como método quantitativo para avaliar e discutir sobre o fluxo de nitrogênio (TN) e fósforo (TP) na etapa final de crescimento (terminação) de tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus) em viveiro escavado. A carga de TN e TP, o balanço de massa, a entrada de nutrientes via ração e o TN e TP convertido em biomassa de peixe foram os indicadores ambientais utilizados neste estudo. Durante o ciclo produtivo (128 dias), o sistema exportou 15.931 g NT e 4.189 g PT os quais foram relacionadas às quantidades de alimento fornecido (r Pearson = 0,8825 e r = 0,8523, respectivamente), corroborada pela conversão alimentar (1,61:1). Os indicadores evidenciaram que 26% NT e 45% PT foram revertidos em biomassa de peixe, 62% NT e 40% PT ficaram retidos no viveiro e 12% NT e 15% PT foram exportados via efluente. O maior aporte de nutrientes gerado pelo sistema e exportado via efluente foi verificado nas fases III e IV. Este resultado é corroborado pelas taxas de conversão alimentar de 2,14 e 2,21:1 obtida nestas fases, fato explicado pela quantidade de ração ofertada e pelo metabolismo dos peixes. A aplicação dos indicadores ambientais mostrou ser uma ferramenta eficiente para quantificar o fluxo de TN e TP produzidos durante a etapa final de crescimento de tilápia-do-nilo e com isso orientar práticas de manejo mais sustentáveis. Com vistas à sustentabilidade ambiental da atividade, a implantação de boas práticas de manejo tais como o melhor controle da quantidade de alimento ofertado levaria a menor perda de NT e PT para a água. Além disso, o uso de rações de melhor qualidade permitiria maior eficiência de assimilação desses nutrientes.(AU)

Nitrogen and phosphorus flux from the production of Nile tilapia through the application of environmental indicators

Abstract We aimed in this study utilize environmental indicators as a quantitative method to evaluate and discuss the nitrogen (TN) and phosphorus (TP) flux by a production stage grow-out (termination) of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) in fishpond. The TN and TP load, the mass balance, the input of TN and TP via feed and the converted nutrients in fish biomass are the environmental indicators applied in this study. During the production cycle (128 days), the system exported 15,931 g TN and 4,189 g TP that were related to the amount of feed supplied (r Pearson = 0.8825 and r = 0.8523, respectively), corroborated by the feed conversion ratio (1.61:1). The indicators showed that 26% TN and 45% TP were reversed into fish biomass, 62% TN and 40% TP were retained in the fishpond, and 12% TN and 15% TP were exported via effluent. The largest contribution of nutrients generated by the system and exported via effluent was observed in phase III and IV. This result is supported by the feed conversion ratio 2.14 and 2.21:1 obtained at this phase, a fact explained by the amount of feed offered and the fish metabolism. Application of environmental indicators showed to be an efficient tool to quantify flux of TN and TP produced during the grow-out period of Nile tilapia and therefore, guide management practices more sustainable. Concerning the environmental sustainability of the activity the implementation of best management practices such as the better control of the feed amount offered would lead to a smaller loss of TN and TP to the water. Furthermore, the use of better quality feeds would allow greater nutrient assimilation efficiency.

Resumo Nós objetivamos neste estudo, utilizar indicadores ambientais como método quantitativo para avaliar e discutir sobre o fluxo de nitrogênio (TN) e fósforo (TP) na etapa final de crescimento (terminação) de tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus) em viveiro escavado. A carga de TN e TP, o balanço de massa, a entrada de nutrientes via ração e o TN e TP convertido em biomassa de peixe foram os indicadores ambientais utilizados neste estudo. Durante o ciclo produtivo (128 dias), o sistema exportou 15.931 g NT e 4.189 g PT os quais foram relacionadas às quantidades de alimento fornecido (r Pearson = 0,8825 e r = 0,8523, respectivamente), corroborada pela conversão alimentar (1,61:1). Os indicadores evidenciaram que 26% NT e 45% PT foram revertidos em biomassa de peixe, 62% NT e 40% PT ficaram retidos no viveiro e 12% NT e 15% PT foram exportados via efluente. O maior aporte de nutrientes gerado pelo sistema e exportado via efluente foi verificado nas fases III e IV. Este resultado é corroborado pelas taxas de conversão alimentar de 2,14 e 2,21:1 obtida nestas fases, fato explicado pela quantidade de ração ofertada e pelo metabolismo dos peixes. A aplicação dos indicadores ambientais mostrou ser uma ferramenta eficiente para quantificar o fluxo de TN e TP produzidos durante a etapa final de crescimento de tilápia-do-nilo e com isso orientar práticas de manejo mais sustentáveis. Com vistas à sustentabilidade ambiental da atividade, a implantação de boas práticas de manejo tais como o melhor controle da quantidade de alimento ofertado levaria a menor perda de NT e PT para a água. Além disso, o uso de rações de melhor qualidade permitiria maior eficiência de assimilação desses nutrientes.

Nitrogen and phosphorus flux from the production of Nile tilapia through the application of environmental indicators

Abstract We aimed in this study utilize environmental indicators as a quantitative method to evaluate and discuss the nitrogen (TN) and phosphorus (TP) flux by a production stage grow-out (termination) of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) in fishpond. The TN and TP load, the mass balance, the input of TN and TP via feed and the converted nutrients in fish biomass are the environmental indicators applied in this study. During the production cycle (128 days), the system exported 15,931 g TN and 4,189 g TP that were related to the amount of feed supplied (r Pearson = 0.8825 and r = 0.8523, respectively), corroborated by the feed conversion ratio (1.61:1). The indicators showed that 26% TN and 45% TP were reversed into fish biomass, 62% TN and 40% TP were retained in the fishpond, and 12% TN and 15% TP were exported via effluent. The largest contribution of nutrients generated by the system and exported via effluent was observed in phase III and IV. This result is supported by the feed conversion ratio 2.14 and 2.21:1 obtained at this phase, a fact explained by the amount of feed offered and the fish metabolism. Application of environmental indicators showed to be an efficient tool to quantify flux of TN and TP produced during the grow-out period of Nile tilapia and therefore, guide management practices more sustainable. Concerning the environmental sustainability of the activity the implementation of best management practices such as the better control of the feed amount offered would lead to a smaller loss of TN and TP to the water. Furthermore, the use of better quality feeds would allow greater nutrient assimilation efficiency.

Resumo Nós objetivamos neste estudo, utilizar indicadores ambientais como método quantitativo para avaliar e discutir sobre o fluxo de nitrogênio (TN) e fósforo (TP) na etapa final de crescimento (terminação) de tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus) em viveiro escavado. A carga de TN e TP, o balanço de massa, a entrada de nutrientes via ração e o TN e TP convertido em biomassa de peixe foram os indicadores ambientais utilizados neste estudo. Durante o ciclo produtivo (128 dias), o sistema exportou 15.931 g NT e 4.189 g PT os quais foram relacionadas às quantidades de alimento fornecido (r Pearson = 0,8825 e r = 0,8523, respectivamente), corroborada pela conversão alimentar (1,61:1). Os indicadores evidenciaram que 26% NT e 45% PT foram revertidos em biomassa de peixe, 62% NT e 40% PT ficaram retidos no viveiro e 12% NT e 15% PT foram exportados via efluente. O maior aporte de nutrientes gerado pelo sistema e exportado via efluente foi verificado nas fases III e IV. Este resultado é corroborado pelas taxas de conversão alimentar de 2,14 e 2,21:1 obtida nestas fases, fato explicado pela quantidade de ração ofertada e pelo metabolismo dos peixes. A aplicação dos indicadores ambientais mostrou ser uma ferramenta eficiente para quantificar o fluxo de TN e TP produzidos durante a etapa final de crescimento de tilápia-do-nilo e com isso orientar práticas de manejo mais sustentáveis. Com vistas à sustentabilidade ambiental da atividade, a implantação de boas práticas de manejo tais como o melhor controle da quantidade de alimento ofertado levaria a menor perda de NT e PT para a água. Além disso, o uso de rações de melhor qualidade permitiria maior eficiência de assimilação desses nutrientes.

Mass Balance Applied to Brazilian Conventional Broiler Houses during One Production Cycle

Brazil plays an important role in global poultry production as it is the world's largest chicken exporter and the third largest broiler producer. Despite the development achieved by the Brazilian broiler industry as a result of the integrated production system, many obstacles still need to be overcome, in particular, housing environment. In this regard, detailed knowledge of the inputs, outputs, and primary waste generated by broiler production cycles is essential to establish a baseline for energy balance research studies and to develop environmental solutions. This article proposes a mass balance of conventional broiler houses of southern Brazil sheds in order to predict their outputs, but that may also be applicable to other regions with similar climate. Control volumes considered the heating, cooling, and rearing processes. All generated products and wastes were estimated considering litter production and the total production per cycle. Despite the variety of the microclimates, the results were very close to those reported in experiments, indicating that this model is adequate for this kind of estimation.(AU)

Mass Balance Applied to Brazilian Conventional Broiler Houses during One Production Cycle

Brazil plays an important role in global poultry production as it is the world's largest chicken exporter and the third largest broiler producer. Despite the development achieved by the Brazilian broiler industry as a result of the integrated production system, many obstacles still need to be overcome, in particular, housing environment. In this regard, detailed knowledge of the inputs, outputs, and primary waste generated by broiler production cycles is essential to establish a baseline for energy balance research studies and to develop environmental solutions. This article proposes a mass balance of conventional broiler houses of southern Brazil sheds in order to predict their outputs, but that may also be applicable to other regions with similar climate. Control volumes considered the heating, cooling, and rearing processes. All generated products and wastes were estimated considering litter production and the total production per cycle. Despite the variety of the microclimates, the results were very close to those reported in experiments, indicating that this model is adequate for this kind of estimation.

Nitrogen and phosphorus flux from the production of Nile tilapia through the application of environmental indicators

Abstract We aimed in this study utilize environmental indicators as a quantitative method to evaluate and discuss the nitrogen (TN) and phosphorus (TP) flux by a production stage grow-out (termination) of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) in fishpond. The TN and TP load, the mass balance, the input of TN and TP via feed and the converted nutrients in fish biomass are the environmental indicators applied in this study. During the production cycle (128 days), the system exported 15,931 g TN and 4,189 g TP that were related to the amount of feed supplied (r Pearson = 0.8825 and r = 0.8523, respectively), corroborated by the feed conversion ratio (1.61:1). The indicators showed that 26% TN and 45% TP were reversed into fish biomass, 62% TN and 40% TP were retained in the fishpond, and 12% TN and 15% TP were exported via effluent. The largest contribution of nutrients generated by the system and exported via effluent was observed in phase III and IV. This result is supported by the feed conversion ratio 2.14 and 2.21:1 obtained at this phase, a fact explained by the amount of feed offered and the fish metabolism. Application of environmental indicators showed to be an efficient tool to quantify flux of TN and TP produced during the grow-out period of Nile tilapia and therefore, guide management practices more sustainable. Concerning the environmental sustainability of the activity the implementation of best management practices such as the better control of the feed amount offered would lead to a smaller loss of TN and TP to the water. Furthermore, the use of better quality feeds would allow greater nutrient assimilation efficiency.

Resumo Nós objetivamos neste estudo, utilizar indicadores ambientais como método quantitativo para avaliar e discutir sobre o fluxo de nitrogênio (TN) e fósforo (TP) na etapa final de crescimento (terminação) de tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus) em viveiro escavado. A carga de TN e TP, o balanço de massa, a entrada de nutrientes via ração e o TN e TP convertido em biomassa de peixe foram os indicadores ambientais utilizados neste estudo. Durante o ciclo produtivo (128 dias), o sistema exportou 15.931 g NT e 4.189 g PT os quais foram relacionadas às quantidades de alimento fornecido (r Pearson = 0,8825 e r = 0,8523, respectivamente), corroborada pela conversão alimentar (1,61:1). Os indicadores evidenciaram que 26% NT e 45% PT foram revertidos em biomassa de peixe, 62% NT e 40% PT ficaram retidos no viveiro e 12% NT e 15% PT foram exportados via efluente. O maior aporte de nutrientes gerado pelo sistema e exportado via efluente foi verificado nas fases III e IV. Este resultado é corroborado pelas taxas de conversão alimentar de 2,14 e 2,21:1 obtida nestas fases, fato explicado pela quantidade de ração ofertada e pelo metabolismo dos peixes. A aplicação dos indicadores ambientais mostrou ser uma ferramenta eficiente para quantificar o fluxo de TN e TP produzidos durante a etapa final de crescimento de tilápia-do-nilo e com isso orientar práticas de manejo mais sustentáveis. Com vistas à sustentabilidade ambiental da atividade, a implantação de boas práticas de manejo tais como o melhor controle da quantidade de alimento ofertado levaria a menor perda de NT e PT para a água. Além disso, o uso de rações de melhor qualidade permitiria maior eficiência de assimilação desses nutrientes.

Nitrogen and phosphorus flux from the production of Nile tilapia through the application of environmental indicators

Abstract We aimed in this study utilize environmental indicators as a quantitative method to evaluate and discuss the nitrogen (TN) and phosphorus (TP) flux by a production stage grow-out (termination) of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) in fishpond. The TN and TP load, the mass balance, the input of TN and TP via feed and the converted nutrients in fish biomass are the environmental indicators applied in this study. During the production cycle (128 days), the system exported 15,931 g TN and 4,189 g TP that were related to the amount of feed supplied (r Pearson = 0.8825 and r = 0.8523, respectively), corroborated by the feed conversion ratio (1.61:1). The indicators showed that 26% TN and 45% TP were reversed into fish biomass, 62% TN and 40% TP were retained in the fishpond, and 12% TN and 15% TP were exported via effluent. The largest contribution of nutrients generated by the system and exported via effluent was observed in phase III and IV. This result is supported by the feed conversion ratio 2.14 and 2.21:1 obtained at this phase, a fact explained by the amount of feed offered and the fish metabolism. Application of environmental indicators showed to be an efficient tool to quantify flux of TN and TP produced during the grow-out period of Nile tilapia and therefore, guide management practices more sustainable. Concerning the environmental sustainability of the activity the implementation of best management practices such as the better control of the feed amount offered would lead to a smaller loss of TN and TP to the water. Furthermore, the use of better quality feeds would allow greater nutrient assimilation efficiency.

Resumo Nós objetivamos neste estudo, utilizar indicadores ambientais como método quantitativo para avaliar e discutir sobre o fluxo de nitrogênio (TN) e fósforo (TP) na etapa final de crescimento (terminação) de tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus) em viveiro escavado. A carga de TN e TP, o balanço de massa, a entrada de nutrientes via ração e o TN e TP convertido em biomassa de peixe foram os indicadores ambientais utilizados neste estudo. Durante o ciclo produtivo (128 dias), o sistema exportou 15.931 g NT e 4.189 g PT os quais foram relacionadas às quantidades de alimento fornecido (r Pearson = 0,8825 e r = 0,8523, respectivamente), corroborada pela conversão alimentar (1,61:1). Os indicadores evidenciaram que 26% NT e 45% PT foram revertidos em biomassa de peixe, 62% NT e 40% PT ficaram retidos no viveiro e 12% NT e 15% PT foram exportados via efluente. O maior aporte de nutrientes gerado pelo sistema e exportado via efluente foi verificado nas fases III e IV. Este resultado é corroborado pelas taxas de conversão alimentar de 2,14 e 2,21:1 obtida nestas fases, fato explicado pela quantidade de ração ofertada e pelo metabolismo dos peixes. A aplicação dos indicadores ambientais mostrou ser uma ferramenta eficiente para quantificar o fluxo de TN e TP produzidos durante a etapa final de crescimento de tilápia-do-nilo e com isso orientar práticas de manejo mais sustentáveis. Com vistas à sustentabilidade ambiental da atividade, a implantação de boas práticas de manejo tais como o melhor controle da quantidade de alimento ofertado levaria a menor perda de NT e PT para a água. Além disso, o uso de rações de melhor qualidade permitiria maior eficiência de assimilação desses nutrientes.

Environmental indicators in effluent assessment of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) reared in raceway system through phosphorus and nitrogen / Indicadores ambientais na avaliação de efluentes de truta arco-íris (Oncorhynchus mykiss) criados em sistema de raceway através do fósforo e nitrogênio

The phosphorus and nitrogen discharge via effluent of intensive trout farming system was quantified through the use of environmental indicators. The nutrient loads, the mass balance, the estimated amount of nutrients in feed and the amount of nutrients converted in fish biomass were calculated based on the concentrations of phosphorus (P) and nitrogen (N) in the feed and in the water. Of the offered feed, 24.75 kg were available as P and 99.00 kg as N, of these, 9.32 kg P (38%) and 29.12 kg N (25%) were converted into fish biomass and 15.43 kg P (62%) and 69.88 kg N (75%) were exported via effluent. The loads and the mass balance show the excessive discharge of nutrients via effluent, corroborated by the feed conversion ratio (2.12:1) due to the low efficiency of feed utilization, therefore, it is proposed the use of this zootechnical parameter as environmental indicator. In addition, feed management practices are not adequate, highlighting the low frequency of feeding during the day, excessive amount and low quality of feed offered. These results demonstrate the need for adequate feed management and the need for careful monitoring of effluent.(AU)

A descarga de fósforo e nitrogênio via efluente do sistema intensivo de truticultura foi quantificada através da utilização de indicadores ambientais. As cargas de nutrientes, o balanço de massa, a quantidade estimada de nutrientes na ração e a quantidade de nutrientes convertidos em biomassa de peixes foram calculados com base nas concentrações de fósforo (P) e nitrogênio (N) na ração e na água. Da ração oferecida, 24,75 kg estavam disponíveis como P e 99,00 kg como N, destes, 9,32 kg de P (38%) e 29,12 kg de N (25%) foram convertidos em biomassa de peixe e 15,43 kg P (62%) e 69,88 kg N (75%) foram exportados via efluente. As cargas e o balanço de massa mostram a descarga excessiva de nutrientes via efluente, corroborado pela taxa de conversão alimentar (2,12:1), devido à baixa eficiência na utilização da ração, portanto, propõe-se a utilização deste parâmetro zootécnico como indicador ambiental. Além disso, as práticas de manejo alimentar não são adequadas, destacando a baixa frequência de alimentação durante o dia, quantidade excessiva e baixa qualidade da alimentação ofertada. Esses resultados demonstram a necessidade de manejo alimentar adequado e de monitoramento do efluente.(AU)

MODELAGEM ECOSSISTÊMICA DE RESERVATÓRIOS DO SEMIÁRIDO BRASILEIRO E DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE SUPORTE DA CRIAÇÃO DE TILÁPIA-DO-NILO EM TANQUES-REDE

A modelagem matemática é uma ferramenta importante no entendimento da estrutura e funcionamento de ambientes aquáticos, permitindo estimar e simular a magnitude dos impactos que atividades como piscicultura tem sobre os ambientes aquáticos e a produção pesqueira. O objetivo deste estudo foi estimar os fluxos de energia nas teias tróficas dos reservatórios Santa Cruz e Umari, simular os impactos da criação de tilápia-do-Nilo em tanques-rede sobre as comunidades bióticas e suas interferências na atividade de pesca; além de determinar a capacidade suporte para a piscicultura em ambos os reservatórios. Para tanto foram utilizados dois modelos: um modelo de balanço de massa de fósforo para estimativa das concentrações de fósforo na água dos reservatórios; um modelo Ecopath with Ecosim para estimativa dos fluxos energéticos nas teias tróficas, propriedades ecossistêmicas e simulação da influência dos tanques-rede na atividade de pesca dos reservatórios. Foram feitas coletas durante três anos, de 2012 a 2014, em ambos os reservatórios, para o cálculo das biomassas das comunidades aquáticas (plâncton, macrófitas, bentos, peixes), e para a determinação das concentrações de nutrientes na água. Informações quantitativas sobre a atividade de pesca e de piscicultura também foram coletadas. Os resultados indicam que Umari possui uma maior capacidade suporte do que Santa Cruz, principalmente devido a menor emissão de fósforo para o reservatório, de modo que Umari poderia receber uma maior produção de tilápias em tanques-rede. As teias tróficas de ambos os reservatórios foram baseadas em detritos, sendo a principal fonte de energia para as comunidades aquáticas. Ambos os reservatórios foram considerados ambientes imaturos, com baixa estabilidade, entretanto, o acúmulo de detritos nestes ambientes pode representar um estoque de energia a ser usado durante perturbações. Nas simulações todas as comunidades aquáticas se beneficiaram do aporte de nutrientes da piscicultura, aumentando suas populações. Com a simulação do aumento da produção aquícola foi evidenciado o aumento das capturas por pesca das principais espécies de interesse comercial.

Mathematical modeling is an important tool in understanding the structure and functioning of aquatic environments, allowing to estimate and simulate the magnitude of the impacts that activities such as fish farming have on aquatic environments and fisheries. This study aimed to estimate the energy fluxes in the food webs of Santa Cruz and Umari reservoirs, simulate the impacts of the Nile tilapia farming in net cages on the biotic communities and their interferences in the fishing activity; in addition to determining the carrying capacity for fish farming in both reservoirs. Two models were used: a phosphorus mass balance model to estimate the concentrations of phosphorus in the water of the reservoirs; an Ecopath with Ecosim model for estimating the energy fluxes in the food webs, ecosystem properties and simulation of the influence of the net cages on the fishing activity of each reservoir. Data were collected for three years from 2012 to 2014 in both reservoirs to calculate the biomass of aquatic communities (plankton, macrophytes, benthos, fish) and to determine nutrient concentrations in water. Quantitative information on fishing and fish farming activity was also collected. The results indicate that Umari has a higher carrying capacity than Santa Cruz, mainly by the lower emission of phosphorus to the reservoir, so that Umari could receive a larger production of tilapia in net cages. The food webs of both reservoirs were based on detritus, being the main source of energy for aquatic communities. Both reservoirs were considered immature environments with low stability, however, the accumulation of detritus in these environments may represent a energy stock to be used during disturbances. In the simulations, all aquatic communities benefited from the nutrient supply from the fish farming, increasing their populations. With the simulation of the increase of the aquaculture production it was evidenced the increase in the catches by fishing of the main commercial species.

Balanço de nitrogênio, fósforo e carbono em sistema multiespacial e multitrófico de cultivo de tilápia-do-nilo e camarão-da-amazônia

O presente trabalho visou caracterizar os balanços de nitrogênio (N), fósforo (P) e carbono (C) em sistemas multitróficos e multiespaciais de tilápia-do- nilo e camarão-da-amazônia. Além disso, traz informações sobre o efeito da adição de diferentes substratos nestes sistemas. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com três tratamentos e quatro repetições: sem substrato; substrato de manta geotêxtil; substrato de bambu. Os resultados mostram que a dieta é a principal entrada de nutrientes nos balanços (~66% N, ~56% P e ~59% C orgânico), seguida pela água de entrada (~31% N, ~24% P e ~34% C total). A porção de C recuperada nas tilápias foi mais eficaz no tratamento de manta geotêxtil do que no tratamento de bambu. As porções de N e P recuperadas pelos animais não diferiu entre os tratamentos. O sedimento foi o compartimento que mais acumulou nutrientes (~31% N, ~64% P e ~54% CO). A água de saída foi menos impactante com relação ao P nos tratamentos com adição de substratos. A troca de gases entre os viveiros e a atmosfera mostrou o importante papel da desnitrificação ao liberar quantidades representativas de N 2 (~32% N) e também o potencial desse sistema para a absorção de gases do efeito estufa (~6,2% C). O mapeamento de N, P e C em cada compartimento do sistema revelou o destino dos recursos investidos e indicou que o desenvolvimento do perifiton deve ser melhor investigado para melhorar a eficiência do sistema.

The present study investigated the use of nitrogen (N), phosphorus (P) and carbon (C) in Integrated Multi-Trophic Aquaculture (IMTA) systems with Amazon River prawn and Nile tilapia. In addition, it provides information about the effect of the addition of different substrates in these systems. The experimental design was completely randomized, with three treatments and four replications: control, without substrate (WS); substrate made of geotextile blanket (GS); and substrate made of bamboo (BS). The results showed that diet was the main input of nutrients in the budgets (~ 66% N, ~ 56% P and 59% Organic C), followed by the inlet water (~ 31% N, ~ 24% P and 34 % Total C). The recovered portion of C in tilapias was more effective in GS treatment than in BS treatment. Recovered portions of N and P by reared animals did not differ among treatments. Sediment was the compartment that accumulated more nutrients (~ 31% N, ~ 64% P and ~ 54% OC). The outlet water was less harmful, with regarding to P, in treatments with addition of substrates. Gas exchange between ponds and atmosphere showed the important role of denitrification by releasing representative quantities of N 2 (~ 32% N) and the potential of this system for the absorption of greenhouse gases (~ 6.2% C). The mapping of N, P and C in each compartment of the system allowed the understanding of invested resources destination and pointed out that periphyton development needs further attention to increase systems efficiency

MODELO BIOENERGÉTICO NUTRICIONAL E BALANÇO DE MASSAS PARA O MONITORAMENTO E ESTIMATIVA DE EFLUENTES DA PRODUÇÃO COMERCIAL DE TILÁPIA DO NILO (OREOCHROMIS NILOTICUS) EM RESERVATÓRIO TROPICAL.

A aquicultura no Brasil cresceu 56% nos últimos 12 anos e tem condições para continuar se desenvolvendo, considerando que o país possui cerca de 5,5 milhões de hectares de água, aproximadamente 208 reservatórios potenciais para a atividade e uma costa marítima de 8.000 km. Projetos e solicitações para o uso de águas públicas para a aquicultura de 2008 a 2014 tiveram um acréscimo de 48%. Portanto, torna-se necessária a utilização de ferramentas de monitoramento, observação e simulação do real impacto desta atividade nos recursos hídricos. Atualmente, para a emissão da outorga de água dos projetos aquícolas, os órgãos de fiscalização e regulação brasileiros utilizam como ferramenta a equação da capacidade de suporte dos recursos hídricos baseados no modelo hidrodinâmico de Dillon e Rigler (1974). Esta não considera fatores zootécnicos específicos e podem estar sub ou superestimando a situação real dos efluentes originários da produção de peixes em tanques-rede. Como consequência, a ausência de valores mensuráveis mais adequados, pode vir a comprometer a integridade dos recursos hídricos onde os sistemas produtivos são instalados. Dessa forma, é de extrema importância o uso de ferramentas que auxiliem na definição de limites corretos para o auxílio no planejamento e direcionamento da produção de peixes em águas tropicais, a fim de minimizar os impactos da aquicultura no ecossistema aquático. Neste contexto, o presente estudo tem como objetivo estimar cenários de lançamento de efluentes sólidos e dissolvidos (fósforo e nitrogênio) da produção comercial de tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) em reservatório tropical por meio do modelo fatorial bioenergético nutricional Fish-PrFEQ® e do cálculo do balanço de massas. Para tanto, houve a aplicação do modelo bioenergético nutricional em uma fazenda comercial de O. niloticus onde determinou-se a exigência alimentar e a estimativa de resíduos sólidos e dissolvidos para as fases de juvenil I (JVI: 30 a 100 g), juvenil II (JVII: 100 a 500 g) e peso final de mercado (PM: > 500 g). Além da aplicação das equações de predição do crescimento e da validação de novos exponenciais de crescimento térmico (ECT) para esta espécie realizou-se a quantificação dos parâmetros de desempenho zootécnico e análises de qualidade da água. Posteriormente, o modelo bioenergético nutricional Fish-PrFEQ® foi integrado ao modelo hidrodinâmico de Dillon e Riegler (1974) para simulações de cenários de lançamento de resíduos a partir do uso de rações comerciais brasileiras com diferentes percentuais de fósforo total (0,8; 1,5 e 2,4%) e, em seguida realizou-se a determinação da capacidade de suporte para produção de pescados no reservatório. Com a obtenção de todos esses dados, foi possível apresentar, a aplicação prática para a predição de resíduos do cultivo de tilápias em lagos e reservatórios no Brasil, bem como, demostrar uma abordagem para auxiliar no desenvolvimento sustentável da aquicultura.

Aquaculture in Brazil increased up to 56% in the last 12 years, and has adequate conditions to maintain its growth, considering that the country has 5.5 million hectares of water, approximately 208 potential reservoirs for the activity and a coastline of 8,000 km. Projects and requests for the use of public waters for fish culture increased by 48% during the period from 2008 to 2014. Therefore, it is necessary the use of monitoring tools, observation and simulation of the real impact of this activity in the water bodies. Currently, considering the issue of water granting for aquaculture projects, regulatory agencies and environmental institutions use as a tool the hydrodynamic model from Dillon and Rigler (1974), for estimating the water resources carrying capacity. This does not consider specific husbandry factors and may be under or overestimating the actual situation of waste originated from fish cage production. As a result, the absence of more appropriate measurable values can compromise the integrity of water resources where production systems are installed. Thus, it is extremely important to use tools that assist in setting correct limits for assistance in planning and directing the fish production in tropical waters in order to minimize the impacts of aquaculture on the aquatic ecosystem. In this context, this study aims to estimate the discharge of solid waste scenarios and dissolved phosphorus and nitrogen from Nile tilapia (Oreochromis niloticus) under commercial production in tropical reservoir through the bioenergetic nutritional factor model Fish-PrFEQ® and the calculation of the mass balance. Therefore, in Chapter 2, it is presented the application of nutritional bioenergetic model in commercial farm of O. niloticus, which was determined by the feed requeriment and estimation of solid and dissolved waste for the following fish growth phases: juvenile I (JVI: 30-100 g), juvenile II (JVII: 100 to 500 g) and final market weight (MW> 500 g). In addition, for the application of growth prediction equations and validation of new exponential thermal growth (ECT) for this species, there was the quantification of live performance and water quality parameters. In Chapter 3, it was integrated the nutritional bioenergetic model Fish-PrFEQ® with the hydrodynamic model Dillon Riegler (1974) for simulations of waste release scenarios from the use of diets with different percentages of total phosphorus (0.8, 1.5 to 2.4%). Then, the carrying capacity for fish production in reservoir was determined. In addition, a practical application for the prediction of tilapia production waste in lakes and reservoirs in Brazil was presented, as well as, demonstrated this approach to be used in the sustainable development of aquaculture.