Partículas sólidas suspensas afetam negativamente todos os aspectos dos sistemas de aquicultura recirculantes industrializados baseados em terra. Portanto, a remoção de partículas sólidas em suspensão é o objetivo principal do tratamento de recirculação da água da aquicultura. Nos sistemas de recirculação de aquicultura, a maioria das partículas em massa é menor que 100 micrômetros. Devido à turbulência da água, à biodegradação e à agitação mecânica, as partículas suspensas não removidas imediatamente podem decompor-se em partículas suspensas mais finas, normalmente menores que 30 micrômetros. Nestas condições, o tratamento de sedimentação e a filtração mecânica tornam-se ineficazes.
O fracionamento de espuma é uma técnica usada para remover partículas finas em suspensão. Envolve a introdução de ar no corpo d'água, permitindo que os surfactantes da água sejam adsorvidos nas microbolhas. Essas bolhas, carregando o material adsorvido, sobem à superfície por flutuação para formar espuma, removendo assim substâncias dissolvidas e suspensas da água. Atualmente, o fracionamento de espuma é reconhecido como um dos principais processos para a remoção eficaz de partículas finas em sistemas de recirculação de aquicultura e é um componente crucial desses sistemas.
I. Princípio do Skimmer de Proteínas
1. Princípio do fracionamento de espuma
O skimmer opera principalmente com base no princípio do fracionamento de espuma. Nos sistemas de aquicultura recirculantes, as excreções de organismos cultivados, alimentos não consumidos, etc., contêm grandes quantidades de matéria orgânica. As proteínas e outros surfactantes dentro desta matéria orgânica possuem uma natureza anfifílica (tanto hidrofílica quanto lipofílica). Quando um grande número de microbolhas é introduzido na água, essas substâncias surfactantes são adsorvidas nas superfícies das bolhas. À medida que as bolhas sobem, bolhas com proteínas adsorvidas e outras substâncias formam uma camada de espuma na superfície da água. A camada de espuma, por ter menor densidade, separa-se facilmente do corpo d'água, removendo assim proteínas e outras matérias orgânicas da água.
2. Processo Físico-Químico
Do ponto de vista microscópico, existe tensão superficial entre as bolhas e a água. À medida que as bolhas sobem na água, as moléculas orgânicas da água agregam-se em direção à superfície da bolha sob a influência da tensão superficial. Este é um processo de adsorção física, acompanhado de algumas alterações químicas, como interações entre moléculas orgânicas e reações químicas com a superfície da bolha. Por exemplo, algumas moléculas de proteína podem sofrer desnaturação, tornando-as mais facilmente adsorvidas nas bolhas.
II. Papel dos Skimmers de Proteínas na Aquicultura Recirculante
(I) Purificação de Água
1. Remoção de matéria orgânica
Os escumadores de proteínas removem com eficácia a matéria orgânica da água, incluindo proteínas, gorduras, carboidratos, etc. Se essas substâncias orgânicas se acumularem na água, serão decompostas por microorganismos, consumindo grandes quantidades de oxigênio dissolvido e produzindo substâncias nocivas como nitrogênio amoniacal e nitrito. A remoção destes produtos orgânicos através do skimmer reduz a carga na filtração biológica subsequente e reduz a produção de substâncias nocivas na água. Por exemplo, sem um skimmer, a Demanda Química de Oxigênio (DQO) na água pode subir rapidamente acima de 100 mg/L, enquanto que com um skimmer, a DQO pode ser controlada em torno de 30 - 50 mg/L.
2. Redução da produção de nitrogênio amoniacal
Ao remover matéria orgânica-que contém nitrogênio, como proteínas, os escumadores de proteínas reduzem as fontes potenciais de nitrogênio amoniacal na água. Isto é crucial para manter baixas concentrações de nitrogênio amoniacal em sistemas de recirculação de aquicultura, uma vez que o nitrogênio amoniacal é altamente tóxico para organismos cultivados.
(II) Melhoria da Clareza da Água
Ao remover a matéria orgânica, os escumadores também removem algumas partículas suspensas menores que 30 micrômetros, melhorando assim a clareza da água, o que beneficia o crescimento de organismos cultivados.
(III) Redução da Transmissão de Doenças
Remoção de vetores de patógenos: A matéria orgânica e as partículas suspensas na água geralmente servem como transportadores de patógenos, como bactérias, vírus e parasitas. Ao remover esses transportadores, o skimmer reduz a oportunidade de transmissão de patógenos na água, diminuindo o risco de infecção por doenças em organismos cultivados.