Sánchéz Peñaranda, DavidTeodósio, RitaRito, João Ribeiro2025-07-292025-07-292024-10-22http://hdl.handle.net/10400.1/27512Environmental impacts associated with aquaculture productions are mainly related to the discharge of nutrient- rich wastewater, mainly N (Nitrogen) and P (Phosphorous). Biofloc technology (BFT), a microbial- based system, is seen as a promising sustainable production system. It operates as a zero-water exchange system, where nutrients and organic particles in the culture water are recycled by autotrophic and heterotrophic bacteria into protein- rich flocs, providing a complement food source to fish diets and ultimately improving circular economy. Biological control strategies, including bacterial probiotics or microalgae products, have proven to enhance the health of reared animals and improve water quality in aquaculture. This project aimed to deepen the knowledge of the ecology of microalgae for their cultivation in conditions that allow interaction with floccules, generating a food alternative that combines the benefits of both bacteria and microalgae. The effects of microalgae addition in the cultured species, Penaeus vannamei (Pacific white shrimp), were analyzed and compared with bacterial probiotic addition in a BFT production. Four different treatments were analyzed: biofloc (control), bacterial probiotic inclusion, microalgae inclusion, and a combination of both. This work was conducted in two phases, with the same experimental design but under distinct production conditions (density, tank volume, experimental period). Furthermore, shrimp resilience was assessed through three environmental challenges: 1) hypoxia, 2) density and 3) combined hypoxia and density, whereby shrimp survival was analyzed for each challenge. The results indicated that both bacterial and microalgae populations remained stable, providing both water quality and health benefits for the shrimps. Microalgae community evolution under biofloc conditions showed stability and capability to proliferate, even though nutrients overload on the culture water negatively impacted survival and growth performance of the reared shrimps. However, shrimp in microalgae-groups exhibited enhanced resilience when subjected to environmental stress challenges.A indústria da aquacultura tem vindo a aumentar drasticamente a sua produção nas últimas décadas. No decorrer deste desenvolvimento esteve presente uma ambição de promover uma produção mais sustentável, recorrendo a um mínimo de recursos naturais, desenvolvendo sistemas de produção mais eficientes e sustentáveis, e consequentemente, aumentar a economia circular. Ainda assim, os impactos ambientais associados às produções aquícolas estão principalmente relacionados com a descarga de águas residuais ricas em nutrientes em águas adjacentes, especificamente azoto (N) e fósforo (P). Relativamente à produção de camarão, os impactos ambientais são diversos, estando estes associados às técnicas e sistemas de produção em prática. Tradicionalmente, sistemas de produção extensivos e semi-intensivos são os mais utilizados, sendo representados por uma produção de baixa densidade animal (10-30 animais/m2) que por norma requer o uso de grandes áreas naturais (1 e 5 hectares). Estas áreas estão normalmente associadas a zonas costeiras intertidais onde a renovação de água é realizada de uma forma natural pela entrada e saída da maré nestas áreas. No entanto, estes sistemas de produção apresentam repercussões associadas como a destruição de ecossistemas aquáticos devido à necessidade de construção de tanques-terra. Por outro lado, sistemas de produção intensiva como RAS (Sistemas de recirculação aquícola) acabam por ser uma versão mais sustentável sem necessidade de uso de grandes áreas de terreno (sistemas fechados). No entanto, os custos associados ao investimento neste sistema podem revelar-se elevados. A tecnologia Biofloc (BFT) trata-se de um sistema de base microbiana de produção intensiva, sendo esta representada como uma promissora produção sustentável de peixe e camarão, com baixos custos de produção associados. É um sistema sem necessidade de trocas de água, no qual os nutrientes e as partículas orgânicas acumulados na água da cultura são reciclados por bactérias autotróficas e heterotróficas, gerando flóculos ricos em proteínas, proporcionando assim uma fonte de alimento complementar para as rações de peixe. Além disso, a reciclagem de nutrientes no sistema biofloc não só aumentará a economia circular deste sistema, como também será uma grande oportunidade para se tornar uma fonte alternativa à farinha de peixe, de alta qualidade nutricional. Um conjunto de estratégias de controlo biológico podem ser usadas em produções animais na aquacultura, incluindo probióticos bacterianos e produtos derivados de microalgas. A aplicação dos mesmos resulta numa série de benefícios, tais como a melhoria da saúde dos animais produzidos, prevenindo o aparecimento de possíveis doenças e o crescimento de patógenos na água de cultura, e uma melhoria de qualidade de água associado ao controlo da concentração de nutrientes, tais como amónia (NH3), nitritos (NO2-), nitratos (NO3−) e fosfatos (PO43−), que se podem revelar tóxicos em concentrações altas. Este estudo visa aprofundar o conhecimento da ecologia de microalgas no seu cultivo em condições que lhes permitam interagir com os flóculos gerados no sistema biofloc, gerando assim um complemento alimentar que combina benefícios bacterianos e de microalgas. Os efeitos da adição de microalgas na produção da espécie cultivada, Penaeus vannamei (camarão branco do Pacífico), foram avaliados. Neste sentido, quatro tratamentos foram realizados e analisados, sendo um primeiro tratamento de controlo somente com água de biofloc (C), um segundo que incluiu a adição de um probiótico bacteriano (P), um terceiro com adição de microalga (M) e finalmente um último tratamento que incluiu um probiótico bacteriano e microalgas (MP). Este estudo dividiu-se em duas fases consecutivas com a mesma estrutura experimental, considerando os mesmos tratamentos. Respetivamente às condições de produção, na primeira fase, foi utilizada uma densidade animal de 150 camarões/m2, num tanque com um volume de 200 litros por um período experimental de 28 dias. No caso da segunda fase, foi considerada uma maior densidade de animais (285 camarões/m2), assim como um maior volume de tanque (600 litros) e período experimental (68 dias). No sentido de analisar o impacto dos diferentes tratamentos na qualidade da água assim como no crescimento dos camarões, diversos parâmetros foram analisados. Especificamente, de modo a analisar o impacto e evolução das populações de microalga nos respetivos tanques, diversos parâmetros de qualidade de água (amónia (mg/L), nitritos (mg/L), nitratos (mg/L) e fosfatos (mg/L)) e clorofila total (mg/L), foram medidos regularmente. Relativamente ao crescimento dos animais, parâmetros de crescimento incluindo ganho de peso (g), taxa de crescimento (g/dia), taxa de conversão alimentar (FCR), produtividade (g/m3) e sobrevivência (%) foram calculados e analisados. No fim da segunda fase deste estudo, os animais criados na mesma foram submetidos a três desafios ambientais, de modo a testar a resiliência dos mesmo entre os diferentes tratamentos testados, com o intuito de inferir qual dos probióticos adicionados impactou da melhor forma os animais. Neste sentido, três desafios ambientais foram realizados, incluindo um de hipoxia (baixo nível de oxigénio dissolvido (2-2.5 mg/L)), um desafio de alta densidade (2205 camarões/m3), e finalmente um desafio que combinava hipoxia e altas densidades. Estes desafios foram aplicados por 6 horas no caso dos dois primeiros, e 3 horas no caso do último desafio, sendo que, após este período os animais foram transferidos para aquários e observados até 24 horas após os desafios. Neste caso, o parâmetro de análise foi a sobrevivência dos camarões, sendo registado em dois momentos, ao fim das 6 (ou 3) e 24 horas. Tendo em conta os resultados deste estudo, foi possível concluir que as populações bacterianas e de microalga se mantiveram estáveis no decorrer de ambas as fases. Além disso, a evolução da comunidade de microalgas sob condições de BFT mostrou estabilidade e capacidade de proliferar, até um período máximo de 30 dias, onde se verificou a necessidade de reforçar a população. Ainda assim, foram verificados benefícios em relação à qualidade da água de cultura, onde se observou um controlo na carga de nutrientes ao longo do tempo. Contudo, especificamente na segunda fase deste estudo, uma sobrecarga de nutrientes na água da cultura dos camarões, devido à alta concentração dos mesmos no inóculo de microalga utilizado, impactou negativamente a sobrevivência e o crescimento dos mesmos. No entanto, a resiliência dos camarões na submissão aos diversos desafios ambientais mostrou os melhores resultados nos animais criados com a adição de microalgas, porém, devido à falta de uma análise estatística dos resultados não foi possível retirar qualquer conclusão. De modo a aprofundar o conhecimento sobre os diversos impactos tanto do probiótico bacteriano e da microalga, seria ideal a realização de uma análise metagenómica da água de biofloc de modo a compreender a comunidade bacteriana existente, assim como uma análise proximal do biofloc e dos camarões, com o intuído de entender as diferenças na composição nutricional entre os diferentes tratamentos testados.engBioflocProbióticoMicroalgaPenaeus vannameiSustentabilidademaster thesis203945549