Olá,

 

Esta é o meu primeiro post por aqui. Achei fantástica a proposta do Laboratório de Garagem.

 

Bom, o meu projeto de "garagem" atual (na verdade é de escritório, rs) é o de um sistema aquapônico doméstico. Para quem não conhece, a aquaponia combina a hidroponia (produção de vegetais em meio aquoso, sem solo) e aquacultura (criação de peixes). É um sistema simbiótico no qual  os excrementos dos peixes são transformados por bactérias, que assim evitam que os excrementos se tornem tóxicos para os peixes, e por sua vez servem de nutrientes para as plantas, que assim crescem e "filtram" a água. Ou seja, é possível ter uma horta doméstica, mesmo em um apartamento, e o único input do sistema é a comida para os peixes (e reposição de água e luz artificial, se necessário). Estou no estágio em que o peixes e as bactérias já estão estabelecidos, e comecei a adição das plantas - alface, rúcula, mostarda, couve, etc. (ver fotos abaixo) - se tudo der certo em breve terei a minha primeira salada autônoma e sem agrotóxicos :)

 

Os próximos passos seriam monitorar o sistema em modo "manual" - amônia, nitrito, condutividade, crescimento das plantas, drenagem e retenção do meio de crescimento, etc. - e enquanto isso vou estudar arduíno (já postado no correio, se a greve não impedir deve chegar essa semana... como já programei em C, fortran, Matlab, HP48 etc. acho que não será difícil). Então, com o ecossistema "maduro" pretendo automatizar, por exemplo, a alimentação dos peixes, quem sabe remotamente (SMS) e também implementar a possibilidade de monitoramento e controle automatizado da qualidade da água (condutividade, que é um parâmetro crucial do sistema, etc.). Abaixo algumas fotos tiradas hoje.

 

 

 

 

Alguém já fez ou está fazendo algo parecido? Se alguém tiver alguma curiosidade é só perguntar. Infelizmente aqui em Porto Alegre parece que ainda não há um ldg.

 

Abraços

Daniel

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Respostas a este tópico

Cara achei realmente muito interessante seu projeto. Quando puder dê mais detalhes do projeto --quem sabe eu também não arrisco a fazer um. :)

 

Olá Julio,

 

Para quem já tem aquário, na verdade basta adaptar o sistema, fazendo a água do aquário circular pelo meio de crescimento. O sistema pode ser configurado de várias formas, com bombeamento e fluxo descendente por gravidade (como é o meu), submersão, com vasos encaixados em uma placa de isopor flutuante na superfície do aquário (dispensa bombeamento), NFT (nutrient film technique), no qual a água passa por uma calha e retorna ao reservatório (tende a aumentar a área disponível para o cultivo dos vegetais), tranbordamento (bombeamento a partir da parte inferior dos vasos, com sifão).

 

É muito importante a escolha do meio de crescimento. Apesar de a nutrição vir toda da fase líquida, o meio precisa ter boa capacidade de retenção de líquido e deve ser inerte (não pode apodrecer, alterar o pH, etc.). Eu usei vermiculita e argila expandida, outras opções são perlita expandida, casca de arroz carbonizada, fibra de coco, ou qualquer coisa que tenha propriedades parecidas. E como em todo aquário, é preciso ter uma boa colônia de bactérias para nitrificar a amônia e controlar o pH e a oxigenação (que também é importante para as raízes das plantas. Controle de temperatura a 23-24 graus é benéfico para as plantas.

 

O grande lance é achar o ponto de equilíbrio entre o número de peixes e o número de plantas, ou seja, um número X de peixes necessita de Y de comida, que por sua vez fertilizará uma biomassa vegetal. Para isso pretendo ir monitorando o nitrato - quando chegar próximo a zero é porque a quantidade de plantas que os peixes suportam chegou ao limite - para aumentar o número de plantas se pode aumentar a alimentação dos peixes (se possível) ou aumentar o número de peixes (sem superlotar o aquário).

 

No meu projeto especificamente eu usei 2 filtros de aquário (mecânico+biológico), que acabaram também servindo como bombas com um diversor de fluxo e mangueiras de silicone,  vermiculita + argila expandida como meio de crescimento (mas poderia ser só vermiculita), iluminação com lâmpadas de LED vermelha e azul (as cores que as plantas utilizam na fotossíntese). Os peixes são paulistinha e mato grosso, pois na loja me disseram que são muito resistentes. É importante tirar o carvão ativado do filtro, pois ele remove elementos da água que na verdade servirão de nutrientes para as plantas.

 

Cara, te incentivo a tentar fazer um sistema também!

Outra coisa, o meu sistema foi um aquário adaptado, mas na verdade o meio de crescimento também pode ter a função de filtro biológico, dispensando o filtro biológico do aquário.

Obrigado pela explicação. Bom vou acompanhando seu projeto, e quando puder tirar férias, pretendo estudar se é viavel ($$) eu embarcar nessa empreitada! ehehhe

abraço!

 

Para você ter uma idéia, o mais caro até agora foi aquário em si (o preço vai variar com o tamanho). Depois foram as lâmpadas de LED. Os filtros poderiam ter sido substituídos por uma bomba submersa, já que o carvão ativado tem que ser retirado (remove nutrientes que as plantas utilizariam) e o papel do filtro biológico pode ser feito pelo meio de crescimento. O meio de crescimento que eu usei (vermiculita expandida) é barato, R$ 3,00 cada 500 g. Argila expandida era da mesma ordem de preço. Um teste de nitrato custou R$ 60,00, com 80 testes (o que dura um bocado).

Muito, muito interessante seu projeto, Daniel.

Eu tenho algumas curiosidades, você pode me esclarecer?

Gostaria de saber o que controla a saída de água do reservatória dos peixes para os vasos da horta? Usa algum sistema de pressão?

E como vc "estabeleceu" bactérias no sistema? As bactérias já vieram junto com a terra da horta?

 

Uma boa ideia seria adicionar alguns sensores c/ arduino no sistema, tipo um sensor homemade de PH, sensor humidade, um de temperatura, fazer uma controle de luminosidade com um photoresistor, etc. Microcontrolando esse sistema ficaria show!

 

Aguardo por updates do projeto.

Abraço!

Franz,

 

A água é bombeada usando os filtros do aquário mesmo (funciona com uma hélice, tipo bombinha centrífuga; normalmente apenas circulam a água do aquário, fazendo-a passar pelos filtros mecânico, biológico e carvão ativado, e a circulação também promove a oxigenação), com um diversor de fluxo encaixável que veio junto e mangueiras de silicone.

 

As bactérias são estabelecidas como em um aquário comum. Como não sei se vc tem aquário vou dar uma explicação rápida. Quando os peixes defecam, a matéria orgânica se decompõe e acaba se transformando (parte dela) em amônia. Então, há um grupo de bactérias (nitrosomonas) que convertem a amônia em nitrito, e outro grupo que converte nitrito em nitrato (nitrobacter). Elas fazem essa oxidação para ganhar energia (assim como as plantas usam a luz do sol, elas usam a energia da reação, são bactérias quimioautótrofas). A reação geral simplificada é NH3 + O2-> NO2 + 1/2 O2 ---> NO3 (ciclo do nitrogênio). Essas bactérias são fundamentais mesmo em aquários comuns, pois tanto a amônia quanto os nitritos são tóxicos para os peixes. No caso da aquaponia, além disso, as plantas só absorvem nitrogênio na forma de NO3.

 

Então voltando à sua pergunta, essas bactérias são onipresentes na natureza, mas crescem lentamente. Então, se você comprar um aquário e colocar os peixes imediatamente, eles provavelmente morrerão ou sofrerão muito, pois no início haverá geração de amônia, mas a colônia de bactérias levará um tempo para se estabelecer, apesar de as condições para a sua multiplicação estarem lá (NH3, O2 e CO2). Eu pessoalmente prefiro fazer uma ciclagem sem peixes, na qual se adiciona amônia ao aquário e se liga os filtros; após um tempo haverá formação de nitritos, e após, nitratos (pode-se usar os testes de aquário comuns). Quando o nitrito chegar a zero, o aquário está "ciclado" e se pode adiconar os peixes sem sacrificá-los ou fazê-los sofrer.

 

Com relação à automação, a minha idéia agora é estudar arduíno enquanto monitora o sistema em modo "manual" (para ver se tudo funciona) e partir pra isso sim. Os parâmetros mais importantes seriam: condutividade, amônia, nitrito, pH, temperatura, oxigênio dissolvido. Porém como os sensores de amônia e nitrito são muito caros (milhares de reais), a construção provavelmente difícil e, além disso, os seus níveis podem ser inferidos com as outras medições, a princípio eu ficaria com: condutividade, pH, oxigênio dissolvido, temperatura.

 

A condutividade é importante porque quando há excesso de nutrientes na água eles passam a ser tóxicos para as plantas, então é necessário fazer uma troca parcial de água (isso pode ocorrer caso a razão peixes/plantas seja desequilibrada, por exemplo). O oxigênio dissolvido é importante tanto para os peixes quanto para as raízes das plantas quanto para monitorar indiretamente a nitrificação. o pH é fundamental para a saúde dos peixes (e é continuamente alterado pela nitrificação), e a temperatura ótima para aquaponia é de 24 graus. Com esses sensores seria possível detectar problemas na nitrificação indiretamente (o oxigênio dissolvido subiria, e também haveria variação na condutividade e no pH). Também se pode pensar em sensor de nível do tanque (a evaporação e absorção pelas plantas diminui o nível constantemente) e sensores de intensidade de luz.

 

Eu sei programar, mas nunca usei arduíno ou hardware em geral, essa parte preciso aprender. Se tiverem dicas, agradeço!

 

Abraço!

Muito obrigado pela explicação(muito clara), estou muito empolgado para construir o meu "microambiente", mas só que meu aquário é mais humilde que o seu: 40x20x30cm³ :)

 

Com vc já sabe programar, essa apostila vai te dar uma excelente base do hardware e também com a referência da linguagem > http://www.telecom.uff.br/pet/petws/downloads/tutoriais/arduino/Tut...

Ela me ajudou muito, e ainda ajuda. :)

Bons estudos, e espero por updates do projeto!

Abraço!

Valeu Franz, legal saber que já tem duas pessoas querendo fazer o experimento :).

 

Sobre o aquário, ao contrário do que se pode pensar à primeira vista, quanto maior melhor, pois o sistema é mais estável (sofre menos com os distúrbios). Mas isso não significa que um aquário pequeno seja incontrolável. E tenho para mim que o sistema aquapônico é mais resiliente (resistente a distúrbios) do que um aquário comum, pois as plantas "amortecem" os efeitos deletérios dos excrementos dos peixes.

 

A apostila que você postou, é exatamente o que estava precisando, um tutorial básico de referência. Só uma dúvida, eu comprei a placa Uno, é muito diferente da Duemilanove?

 

Sucesso no seu projeto, e seria legal se você também informasse aqui sobre o andamento do seu projeto, suas inovações, problemas, etc.

 

Abraço!

Update dos estudos:

 

Acabo de receber um orçamento de alguns medidores comerciais de pH, OD e condutividade. Os três juntos sairiam por R$ 2.240,00, ou só o de condutividade (o mais crítico para o sistema) R$ 820,00. Estou pensando em partir para alguma alternativa, inclusive DIY. Por enquanto penso em três alternativas:

 

a) DIY: construir os sensores. Seria mais difícil mas mais instrutivo, mais barato (creio) e mais autônomo. Parece que o de pH já está bem desenvolvido (http://code.google.com/p/phduino/). Achei um material sobre um sensor de condutividade (http://blea.ch/wiki/index.php/PPM_Meter). Resta o de OD (ou ORP, potencial de oxi-redução).

 

b) Hackear instrumentos econômicos. Há alguns intrumentos de bolso que devem ser bem mais baratos (http://www.hannabrasil.com/produtos?page=shop.browse&category_i...). O negócio seria estabelecer comunicação com o arduíno. Alguém já tentou fazer algo parecido?

 

c) Comprar apenas os eletrodos (sem o leitor/processador), e hackea-los. Deve sair bem mais barato do que comprar o conjunto completo.

 

Alguém teria alguma observação ou sugestão? 

Mais um detalhe: possível necessidade de uma espécie de braço mecânico, já que creio que estes sensores não são contínuos (devem ser mergulhados e retirados da água).

Olá Daniel, acredito que uma bomba com válvula solenoide seria melhor que um braço mecânico pra isso.

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