Classificação e Funções de Estérilizadores Ultravioleta em Sistemas de Aquicultura de Recirculação

Sistema de Desinfecção de Aquicultura de Recirculação

Nos sistemas de aquicultura de recirculação, os riscos de bactérias e vírus não podem ser subestimados. As bactérias consomem uma grande quantidade de oxigênio dissolvido na água, levando à deficiência de oxigênio nos organismos cultivados, crescimento lento e até morte. Bactérias patogênicas como  Flavobacterium columnare e Aeromonas hydrophila pode causar doenças como podridão das brânquias e septicemia em organismos de criação, levando a mortalidade em larga escala e perdas econômicas significativas para os aquicultores. Infecções virais são caracterizadas por transmissão rápida e dificuldade no controle, o que pode infectar um grande número de indivíduos criados em pouco tempo, alterar suas funções fisiológicas e impactar severamente a eficiência da aquicultura.

A luz ultravioleta (UV) e o ozônio são altamente eficazes na eliminação de bactérias e vírus. A radiação UV penetra na membrana celular dos microrganismos por meio de ondas de luz radiativa intensa, atinge o núcleo e quebra a estrutura dupla da hélice de DNA, impedindo que as bactérias se reproduzam e levando à sua morte. É particularmente eficaz contra microrganismos bacterianos suspensos na água. O ozônio, com suas propriedades fortemente oxidantes, reage rapidamente com bactérias e vírus, destruindo seus organelas, DNA e RNA, e alterando a permeabilidade celular, levando à lise celular e morte. Ele pode eliminar uma variedade de microrganismos, incluindo células vegetativas bacterianas, esporos, vírus e fungos. Devido à sua boa difusibilidade, o ozônio pode desinfetar toda a água de cultivo sem deixar pontos cegos.

Estérilizacao UV

1. Classificação por Método de Instalação

As lâmpadas de esterilização UV podem ser classificadas em dois tipos com base no método de instalação: montadas em tubulação e montadas em canal:

• Lâmpadas de esterilização UV montadas em tubos geralmente são instaladas dentro dos dutos de entrega de água dos sistemas de aquicultura de recirculação. A água flui diretamente pela seção do tubo com a lâmpada de esterilização, garantindo um contato total entre a água e a luz UV, esterilizando eficientemente a água em movimento. Suas vantagens incluem uma estrutura compacta que se integra bem ao sistema de tubulação, tornando-as adequadas para esterilização de água em cenários com taxas de fluxo relativamente baixas.

• Lâmpadas de esterilização UV montadas em canais geralmente são instaladas acima ou nos lados de canais de água abertos com uma certa largura e profundidade, irradiando e esterilizando a água que flui pelo canal. Elas podem cobrir uma grande área de água, tornando-as adequadas para lidar com grandes taxas de fluxo e corpos d'água abertos, garantindo que uma ampla área de água seja eficazmente irradiada pela luz UV para assegurar o desempenho de esterilização.

2. Classificação por Intensidade de Voltagem

As lâmpadas de esterilização UV são divididas em dois tipos com base na intensidade de voltagem: baixa pressão e média pressão:

Lâmpadas de esterilização UV de baixa pressão (LP) operam em voltagens relativamente baixas e geralmente geram luz UV de comprimento de onda único, principalmente em torno de 254 nanômetros . Este comprimento de onda tem um efeito germicida significativo, baixo consumo de energia e boa estabilidade. No entanto, sua potência é relativamente limitada, tornando-as adequadas para aplicações de pequena escala ou locais onde não é necessário um nível extremamente alto de intensidade de esterilização.

Lâmpadas de esterilização UV de pressão média (MP) operam em tensões mais altas, gerando luz UV de múltiplas comprimentos de onda com uma cobertura mais ampla e maior capacidade germicida. Elas possuem maior potência, permitindo o tratamento rápido de corpos d'água de grande fluxo e altamente poluídos. No entanto, consomem mais energia e têm custos de equipamento mais altos, tornando-as comumente utilizadas em sistemas de aquicultura de recirculação em larga escala com altos requisitos de eficiência de esterilização e capacidade de tratamento.

3. Princípios e Fatores de Influência da Estérilização UV

A luz UV é um tipo de radiação eletromagnética, dividida em várias faixas de comprimento de onda. A faixa principal usada para esterilização é a faixa UVC (200-280 nanômetros), com cerca de 254 nanômetros sendo o comprimento de onda mais eficaz para fins germicidas. Quando a água recirculante transportando microrganismos, como bactérias, passa pela área de irradiação de uma lâmpada de esterilização UV, a energia dos fótons UV é absorvida pelo material genético (como DNA ou RNA) dentro das células microbianas. Os vínculos químicos nesses materiais genéticos se rompem após absorverem energia UV suficiente — por exemplo, os vínculos de hidrogênio na estrutura dupla hélice do DNA são destruídos — interrompendo assim processos de informação genética, como replicação e transcrição. Isso impede que microrganismos, como bactérias, se reproduzam, levando à sua morte e, assim, esterilizando e purificando a água recirculante, garantindo a segurança da qualidade da água e criando um ambiente saudável para o crescimento de organismos cultivados.

Os principais fatores que influenciam a eficácia da esterilização UV em aquicultura de recirculação são os seguintes:

1.Dosagem UV

A dosagem UV, determinada pela intensidade UV e pelo tempo de irradiação, é crucial para a eficácia da esterilização. Dosagem insuficiente não consegue quebrar a estrutura de DNA ou RNA de microrganismos como bactérias e vírus, levando a uma esterilização ineficaz. Apenas quando a dosagem específica exigida pelos microrganismos-alvo é alcançada pode-se garantir uma boa taxa de esterilização.

2.Turbidez da Água

Sólidos suspensos e partículas orgânicas na água aumentam a turbidez. Essas impurezas espalham e absorvem a luz UV, impedindo-a de penetrar na água e reduzindo a exposição UV real dos microrganismos, diminuindo assim a eficiência da esterilização. Quanto maior a turbidez, mais a luz UV é atenuada, e pior é a capacidade de esterilização.

• Taxa de Fluxo de Água

Uma taxa de fluxo de água muito rápida reduz o tempo de residência dos microrganismos na área de irradiação UV, impedindo que recebam uma dose suficiente de UV e resultando em esterilização incompleta. Um fluxo muito lento, embora garanta o tempo de irradiação, pode afetar a eficiência geral do sistema de água recirculante.

• Espécies Microbianas

Diferentes microrganismos têm tolerâncias variadas à luz UV. Por exemplo, esporos bacterianos, devido à sua estrutura especial, são mais resistentes à irradiação UV do que células bacterianas comuns. Vírus, carecendo de uma estrutura celular, também diferem em sua sensibilidade à UV em relação às bactérias. Portanto, os tipos de microrganismos presentes afetam a eficácia da esterilização.

• Grau de Envelhecimento da Lâmpada

À medida que o tempo de uso aumenta, a eficiência luminosa das lâmpadas UV diminui gradualmente, reduzindo a intensidade UV de saída e a dose efetiva de esterilização fornecida. Isso resulta em uma queda no desempenho de esterilização em comparação com quando as lâmpadas foram instaladas recentemente.