Tipos de Filtragem em Aquários de Água Doce #

A solução de filtragem dominante em aquários de água doce consiste em dispositivos baseados em um leito filtrante biológico estático e submerso. A água passa por um meio estacionário, geralmente feito de elementos cerâmicos ou esponja. Em aquários menores, filtros internos ou do tipo hang-on-back são os mais usados. Já em aquários de médio porte, os filtros externos do tipo canister são a escolha preferida. Tanques grandes, por sua vez, costumam ser equipados com soluções de filtragem personalizadas.

O Papel dos Microrganismos na Filtragem Biológica #

O funcionamento desse tipo de filtro baseia-se na atividade microbiológica dos organismos que vivem na superfície do meio filtrante. Esses microrganismos secretam uma substância gelatinosa polissacarídica, rica em enzimas que decompõem impurezas. Além de bactérias e fungos, essa substância abriga também micro predadores que se alimentam deles. Esse processo cria um microecossistema específico conhecido como biofilme.

Do ponto de vista da purificação da água do aquário, o biofilme que se forma em elementos sólidos submersos é muito mais significativo do que o bacterioplâncton (bactérias de vida livre na coluna d’água).

Desvantagens dos Leitos Filtrantes Biológicos Estáticos #

O leito filtrante biológico estático é, sem dúvida, uma solução bem testada e eficaz. No entanto, como qualquer sistema, apresenta características que podem ser consideradas subótimas em certas circunstâncias.

Do ponto de vista de um engenheiro de processos ou especialista em tecnologia da água, a característica-chave desse tipo de meio filtrante é a graduação das condições dentro dele. Isso ocorre tanto ao longo do fluxo de água através do leito quanto na penetração da água no interior de um elemento poroso (como uma peça cerâmica).
A água que transporta impurezas — que ao mesmo tempo servem como substratos para as reações enzimáticas realizadas pelos microrganismos — vai sendo purificada progressivamente à medida que flui pelo meio filtrante.

Isso significa que a disponibilidade de nutrientes essenciais para os microrganismos diminui gradualmente, enquanto a concentração de subprodutos da reação (como CO₂, NO₃⁻, H⁺) aumenta. Somente na primeira camada do leito filtrante as condições se assemelham às do aquário — com plena disponibilidade de compostos orgânicos, oxigênio e pH estável.

Na prática, apenas a camada mais externa do meio oferece condições ideais para a decomposição aeróbica das impurezas. As camadas internas não ficam inativas, mas a disponibilidade de substratos é menor. Isso, por outro lado, favorece outros tipos de microrganismos. Por exemplo: com a diminuição de oxigênio e o aumento dos nitratos (devido à atividade das bactérias nitrificantes aeróbicas), surgem condições para microrganismos capazes de desnitrificação ou respiração de nitratos.

O Impacto da Redução de Nitratos em Diferentes Montagens de Aquário #

Esse processo leva, em última instância, à redução da concentração de nitratos (NO₃⁻). Em aquários plantados, a disponibilidade de compostos nitrogenados, como nitratos, muitas vezes se torna um fator limitante para o crescimento das plantas. Nesse caso, os aquaristas frequentemente suplementam fertilizantes contendo nitrogênio. Assim, a redução de nitratos pelos leitos biológicos pode ser considerada desfavorável.

Já em aquários sem plantas, esse efeito é claramente benéfico, pois ajuda a manter a qualidade da água ao reduzir o excesso de compostos nitrogenados.

Alternativa: Reator de Biofilme de Leito Móvel (MBBR) #

Uma alternativa usada há décadas em aplicações industriais — e cada vez mais adotada na aquarística — é o reator de biofilme de leito móvel (MBBR). Nesse sistema, os microrganismos formam biofilmes na superfície de mídias plásticas especialmente projetadas. Dentro do reator, a água é continuamente misturada, fazendo com que os suportes se movimentem livremente em todo o volume.

Esse movimento garante que todos os microrganismos tenham acesso igual e constante a substratos, criando condições ideais para a decomposição aeróbica das impurezas. Embora processos como a desnitrificação ainda possam ocorrer dentro do biofilme devido à variabilidade microambiental, as condições para isso são muito menos favoráveis do que nos leitos estáticos.

O Efeito de Renovação do Biofilme #

Outra característica fascinante dos reatores de biofilme de leito móvel (MBBR) é a renovação constante do biofilme. O movimento contínuo e as colisões dos suportes plásticos provocam uma abrasão gradual do biofilme, o que estimula sua regeneração.

Essa é uma vantagem crucial. Décadas de experiência industrial com essa tecnologia demonstraram que os sistemas MBBR oferecem uma eficiência notável em comparação com as alternativas tradicionais. A regeneração contínua do biofilme não apenas aumenta a eficiência da purificação da água, mas também melhora a adaptabilidade do sistema.

Isso significa que tanto a composição das espécies quanto a atividade enzimática dos microrganismos (ou seja, o tipo e a quantidade de enzimas secretadas na matriz de polissacarídeos) se ajustam de forma mais eficaz e rápida à composição dos poluentes que entram no reator.

Em termos simples: os biorreatores MBBR conseguem degradar substâncias que outras soluções de filtragem baseadas em microrganismos não conseguem tratar.

Além disso, sua maior eficiência permite o uso de biorreatores menores, mantendo o mesmo nível de purificação da água. Outra vantagem importante é sua maior resistência a substâncias tóxicas, graças à sua adaptabilidade aprimorada. A renovação contínua do biofilme possibilita uma adaptação rápida às mudanças nas condições, tornando os sistemas MBBR mais resilientes e eficazes em ambientes com variações constantes.

Vantagens do Reator MBBR na Aquarística #

Ao utilizar reatores de biofilme de leito móvel (MBBR) na aquariofilia, dois benefícios adicionais podem ser destacados:

• Menor custo de instalação: mídias plásticas são significativamente mais baratas que mídias cerâmicas, e o reator em si (plástico + bomba) tem preço competitivo em relação a filtros canister.
• Menor custo operacional: a resistência hidráulica do meio móvel é menor, permitindo o uso de bombas menos potentes, reduzindo o consumo de energia.

Desvantagens dos Reatores MBBR #

Apesar de suas muitas vantagens, os reatores de biofilme de leito móvel (MBBR) também apresentam algumas desvantagens potenciais. Entre elas:

• Falta de diretrizes confiáveis para dimensionamento em aquarística (quantidade de mídias, fluxo de água, tamanho do reator).
• Ruído característico do movimento das mídias e bolhas de ar, caso a mistura seja feita por aeração.
• Baixa disponibilidade de soluções prontas para aquários médios e grandes.
  
• Turvação temporária da água devido à abrasão do biofilme.
  

Experimento: Uso de um Reator MBBR em um Aquário Plantado #

Motivado pelos resultados extremamente positivos dessa tecnologia em aplicações industriais que encontrei ao longo da minha carreira profissional, decidi testar se seria possível mitigar as possíveis desvantagens e implementar com sucesso a filtração de leito móvel em um aquário plantado de médio porte.

Anteriormente, eu filtrava meu aquário de 375 litros usando três filtros externos preenchidos com um total de 15 litros de mídias cerâmicas. Durante uma reinicialização completa do aquário, substituí todo o sistema de filtragem por uma nova configuração baseada exclusivamente em um reator de biofilme de leito móvel.

Seleção do Reator e Mídias #

Decidi utilizar aproximadamente 4 litros de mídias plásticas, com base na recomendação comumente aceita entre aquaristas, que sugere o uso de cerca de 1 litro de mídia para cada 100 litros de capacidade do aquário.

As diretrizes de projeto de reatores industriais indicam que as mídias podem ocupar até 60% do volume do reator. Com base nisso, estimei que o tamanho mínimo necessário do reator para meu aquário de 375 litros deveria ser ligeiramente inferior a 7 litros.

Uma solução prática acabou sendo o uso dos reatores Aquaforest AF130, que possuem capacidade de 5 litros cada. Para garantir uma capacidade de processamento adequada, utilizei duas unidades em configuração em série, proporcionando um volume total de 10 litros. Com 4 litros de mídias, isso resulta em uma taxa de preenchimento de 40%, deixando espaço para adicionar mais material, se necessário — por exemplo, caso o número de peixes no aquário aumente.

Redução de Ruído pela Eliminação da Aeração #

Para minimizar o ruído, decidi manter as mídias plásticas em movimento apenas com o fluxo de água, eliminando a necessidade de aeração adicional.

Com base em experimentos anteriores utilizando um medidor de oxigênio, eu sabia que, mesmo durante o período noturno mais crítico — quando as plantas não realizam fotossíntese —, a concentração de oxigênio no meu aquário nunca cai abaixo de aproximadamente 5 mg/dm³, enquanto durante o dia atinge quase 100% de saturação.

Como as bactérias aeróbias responsáveis pela purificação da água permanecem altamente eficientes em concentrações de oxigênio em torno de 2 mg/dm³, concluí que a aeração adicional era desnecessária. Essa abordagem reduziu significativamente o ruído, eliminando o som das bolhas de ar e o funcionamento da bomba de ar, ao mesmo tempo em que manteve uma filtragem biológica eficaz.

Oxygenating the water beyond this concentration does not significantly improve filtration efficiency. Combining this fact with the stable oxygen levels in my aquarium, I concluded that additional aeration is unnecessary for the proper functioning of the filter. It is sufficient to supply the reactor with well-oxygenated water from the aquarium.

Oxigenar a água além dessa concentração não melhora significativamente a eficiência da filtragem. Combinando esse fato com os níveis estáveis de oxigênio no meu aquário, concluí que a aeração adicional é desnecessária para o bom funcionamento do filtro. É suficiente fornecer ao reator água bem oxigenada proveniente do próprio aquário.

Essa modificação fez com que a água fluísse de cima para baixo, empurrando as mídias para baixo e mantendo o movimento contínuo. Além disso, realizei um pequeno ajuste interno instalando uma conexão em “L” de PVC dentro do reator. Isso induziu um fluxo espiral descendente, que melhorou significativamente a circulação das mídias e garantiu uma exposição ideal do biofilme aos nutrientes e ao oxigênio.

Uso de uma Bomba com Vazão Ajustável #

Essa configuração me permitiu ajustar com precisão o fluxo de água — forte o suficiente para manter as mídias em movimento, mas não tão intenso a ponto de fazê-las grudar no fundo do reator.

Na prática, a bomba que utilizei possui uma vazão máxima de 5000 l/h, o que se mostrou um pouco acima do necessário. Para obter o desempenho ideal, ajustei-a para apenas 35% da potência, o que corresponde a um consumo de energia de aproximadamente 12 W — uma melhoria significativa em comparação aos 60 W consumidos pelo meu sistema de filtragem anterior.

A eliminação da mistura movida a ar reduziu perceptivelmente o nível de ruído. Embora os reatores não sejam totalmente silenciosos, o som emitido é suficientemente baixo para não causar incômodo, mesmo durante a noite. É claro que essa percepção é subjetiva, mas, na minha experiência, a diferença é significativa, tornando o sistema muito mais confortável para uso doméstico.

Eliminação da Filtragem Mecânica e Seu Impacto na Clareza da Água #

Para avaliar se a abrasão do biofilme causada pelo movimento das mídias realmente provocaria turbidez na água, removi completamente a filtragem mecânica do sistema. Isso incluiu a retirada das esponjas que vêm de fábrica nos reatores AF130. A única filtragem mecânica presente é um pequeno surface skimmer, responsável por manter a superfície da água limpa.

Após várias semanas de funcionamento, não observei nenhuma turbidez visível na água.

A taxa de crescimento do biofilme nas mídias plásticas não é tão rápida quanto em sistemas de tratamento de águas residuais. Isso ocorre porque a concentração de poluentes orgânicos — que servem como fonte de alimento para os microrganismos — é muito menor em um aquário do que em águas residuais.

Com a disponibilidade limitada de nutrientes, os microrganismos priorizam o uso dos recursos para sobrevivência e produção de energia, em vez de promover um rápido crescimento da biomassa. Somente quando há excesso de nutrientes o biofilme se desenvolve de forma mais intensa.

Se, com o tempo, eu perceber que a adição de filtragem mecânica se torna necessária, será fácil integrá-la ao sistema sem grandes modificações.

Aceleração da Maturação #

Desejando facilitar e acelerar o processo de maturação do aquário, tive o cuidado de pré-condicionar as mídias filtrantes recém-adquiridas. Cerca de 1 mês e meio antes da montagem planejada, coloquei-as dentro de um filtro externo em funcionamento em um aquário já bem estabelecido. Isso me permitiu ter mídias já cobertas por um biofilme de microrganismos vivos no momento da montagem do novo aquário.

É claro que também tomei medidas adicionais para apoiar o processo de maturação. Deixei uma fina camada do substrato antigo, rica em microrganismos benéficos, e utilizei suplementos para acelerar o processo de maturação.

Resultados #

Graças a essas medidas, o aquário iniciou praticamente sem problemas. Em apenas alguns dias, observei um aumento claro nos níveis de nitrato, indicando que as bactérias nitrificantes estavam funcionando corretamente. A água permanece cristalina e os parâmetros estão estáveis (NH₄⁺ 0, NO₂⁻ 0, NO₃⁻ 5 mg/dm³, PO₄³⁻ 0,5 mg/dm³, pH 6,6). Os peixes não apresentam sinais de estresse, e o aquário está se desenvolvendo conforme o esperado.

Este artigo foi criado em colaboração com o canal Podwodne Światy Aqua Test . Você pode encontrar o vídeo deste experimento aqui .