Por Milthon Lujan y Carmen Chimbor
Resumen
La tecnología biofloc a surgido como una alternativa para reducir los impactos negativos de los efluentes de la actividad acuícola. Esta tecnología viene siendo empleada principalmente en el cultivo de camarón marino y tilapia, debido a que tiene como ventajas: la mejora de la calidad del agua, reducción del recambio de agua, protección ante enfermedades y proveer alimentación suplementaria a los organismos en cultivo. El presente informe de vigilancia tecnológica se desarrolló para conocer el estado actual del desarrollo de la tecnología biofloc y su aplicación en el campo de la acuicultura.

La diversidad de microorganismos que conforman los flóculos microbianos lo vuelven adecuado para suplementar la dieta de especies acuícolas.  Según las investigaciones revisadas, los flóculos microbianos pueden ayudar a reducir hasta en 40% el contenido de harina de pescado en dietas de camarón marino, sin afectar el crecimiento o la calidad del agua de cultivo. Asimismo, en sistemas biofloc se puede llegar a producir hasta 300 toneladas de tilapia por hectárea.

Los principales aspectos que se deben considerar durante el diseño de un sistema biofloc para la acuicultura son: la especie a cultivar, nivel de oxígeno disuelto, la fuente de carbono, la tasa de carbono a nitrógeno, la concentración de sólidos suspendidos, el pH del agua, entre otros aspectos.

En el ámbito internacional, los centros de investigación y universidades brasileñas lideran el campo de investigación en tecnología biofloc. El investigador que más a publicado es Wilson Wasielesky de la Fundacao Universidade Federal do Rio Grande (Brasil), y sus trabajos de investigación están relacionados principalmente con el cultivo de camarón en sistema biofloc.

En cuanto a las patentes, sólo existen 23 patentes registradas en tecnología de biofloc aplicadas principalmente a la acuicultura. Los códigos con mayor número de patentes son: CO2F3 (tratamiento biológico de aguas y efluentes) y Y02W10 (Tecnologías para el tratamiento de aguas servidas). Los principales investigadores e instituciones que han registrado patentes relacionadas sobre la tecnología de biofloc son Yu Byeong Hwa, Univ Nat Chonnam Ind Found, Kim Young Don; mientras que el mayor número de patentes se han registrado en Corea del Sur.

Los sistemas de tecnología biofloc representan una gran oportunidad para mejorar la sustentabilidad de las prácticas acuícolas de especies que pueden emplear los microorganismos presentes en el medio de cultivo como alimento, como por ejemplo el camarón y la tilapia. Aun cuando cuando existen muchos artículos científicos que destacan las ventajas de los sistemas biofloc para las especies acuícola, se carece de evaluaciones económico-financieras que sustenten la rentabilidad de los sistemas acuícolas con biofloc, comparado con los sistemas convencionales.

Introducción

El continuo desarrollo de la acuicultura mundial requiere de nuevas estrategias y alternativa para alcanzar la sustentabilidad. El incremento de la demanda por alimentos de origen acuático ha llevado a la intensificación de las densidades de cultivos acuícolas, lo que tiene serias implicancias ambientales por los efluentes que se genera. En este sentido, existe la necesidad por el desarrollo de sistemas de cultivo acuícolas sustentables.

Los sistemas basados en microbios representan una de las estrategias más viables para alcanzar la sustentabilidad en la acuicultura (Martinez et al., 2015). La tecnología de biofloc (BFT) es una de las tecnologías innovadoras para la gestión de desechos y retención de nutrientes que ofrece una solución para resolver los problemas ambientales de la acuicultura (Anjalee and Madhusoodana, 2015); el biofloc es una técnica de mejora de la calidad del agua en la acuicultura a través del balance del carbono y el nitrógeno en el sistema (Crab et al., 2012) debido a que permiten sacar estos compuestos del agua.

Los sistemas biofloc fueron desarrollados para mejorar el control ambiental sobre la producción en sistemas acuícolas intensivos; no obstante, estos sistema también ayudan a prevenir la introducción de enfermedades a la granja acuícola (Schock et al, 2013). Los sistemas biofloc remueven los desechos metabólicos de los sistemas de producción acuática (Rode, 2014), reduciendo de esta forma el recambio de agua y los costos asociados con esta práctica. Además, la tecnología biofloc permiten que la acuicultura crezca de una forma ambientalmente amigable, y el consumo de los microorganismos del biofloc reducen los costos de las dietas (Hussain et al., 2014). Al respecto, Schock et al (2013) indica que el biofloc puede proveer nutrición para los organismos en cultivo resultando en una mejora en el crecimiento; lo que permitiría reducir los costos de alimentación en los animales en cultivo.

La tecnología biofloc se puede emplear en estanques acuícolas como en sistemas de cultivo cerrados. La utilización del biofloc en los estanques permite que se puedan aumentar las poblaciones de los organismos del cultivo, y por lo tanto se intensifican las cosechas sin tener necesidad de ocupar mayor cantidad de espacios que puedan ser destinados a otra actividades (Castro et al., 2012), asimismo, en los sistemas de recirculación de acuicultura los bioflocs reemplazan a los biofiltros (Rode, 2014). El sistema biofloc es considerado como una alternativa eficiente debido a que los nutrientes pueden ser continuamente reciclados y reusados (Emerenciano et al., 2013). Martínez et al. (2014) destaca que la diversidad de microorganismos en el medio acuático representa un indiscutible recurso por medio del cual la acuicultura podría llegar a ser una empresa sustentable.

En el ámbito mundial se vienen desarrollando una serie de investigaciones sobre la aplicación de la tecnología biofloc en la producción acuícola, principalmente en especies como el camarón marino y la tilapia. Este informe de vigilancia tecnológica está orientado a conocer el desarrollo que ha alcanzado la tecnología biofloc y su aplicación en el campo acuícola; además de identificar los principales investigadores/instituciones y las patentes existentes en esta tecnología. Para el desarrollo del estudio se empleó la base de artículos científicos Scopus; mientras que para el análisis de patentes se usó la herramienta PatentInspiration.

 

Bioflocs

Los sistemas acuícolas basados en microorganismos se basan en la promoción de la proliferación microbiana (autótrofa o heterótrofa), y se espera que estos microbios usen, reciclen y transformen el exceso de nutrientes de heces, organismos muertos, alimentos no consumido y diversos metabolitos en biomasa (Martínez et al., 2015). El principio básico de la tecnología de biofloc es la retención de desechos y la conversión del biofloc en un alimento natural dentro de un sistema de cultivo (Azim y Little, 2008).

Los bioflocs son agregados (flóculos) de microalgas, bacterias, protozoos y material orgánico particulado como las heces y alimentos sin consumir; al respecto, Hussein et al. (2014) informa que seis grupos de organismos fueron identificados en el biofloc: clorofitas, diatomeas, dinoflagelados, nematodos, rotíferos y cianobacterias. La comunidad del biofloc también incluye animales que están “pastoreando” los flóculos, como algunas especies de zooplancton y nematodos (Hargreaves, 2013).


Contenido nutricional del biofloc

La calidad nutricional del biofloc para los animales cultivados es bueno, pero variable (Hargreaves, 2013). Al respecto, Monroy et al (2013) informó que los resultados de su investigación, en tilapia, confirmaron que los bioflocs contribuyen significativamente como fuente de alimento natural in situ, e incluye a comunidades microbianas heterotróficas del género Sphingomonas, Pseudomonas, Bacillus, Nitrospira, Nitrobacter y levadura Rhodotorula sp. Las microalgas y bacterias heterotróficas son una fuente rica de promotores de la inmunidad, promotores del crecimiento, compuestos bioactivos y estimulantes, que pueden mejorar el rendimiento de los organismos en cultivo (Pandey et al., 2014).

Según Hargreaves (2013) el peso seco del contenido de proteína varía de 25 a 50%, siendo los más común entre 30 y 45%. El contenido de grasas varía de 0.5 a 15%, el más común se encuentra en el rango de 1 y 5%. Los bioflocs son buenas fuentes de vitaminas y minerales, y también tienen efectos probióticos.

Ekasari et al (2014a) evaluó el tamaño del biofloc en la composición nutricional de los flóculos y la utilización del nitrógeno en camarón (Litopenaeus vannamei), tilapia roja (O. niloticus) y mejillones (Perna viridis), determinando que el consumo del biofloc por el camarón, tilapia roja y mejillón se da independiente del tamaño del flóculo, pero que el tamaño del flóculo puede jugar un importante rol en la calidad del biofloc en términos de composición nutricional y la retención de nitrógeno por los animales.


Ventajas y desventajas de los sistemas biofloc

Emerenciano et al., (2013) y Hargreaves (2013) destacan que los bioflocs proveen dos servicios críticos: el mantenimiento de la calidad del agua mediante la asimilación de los compuestos nitrogenados de los desechos provenientes de la alimentación; y provee una fuente de alimentos, con lo cual incrementa la factibilidad para reducir la tasa de conversión del alimento y disminuye los costos de la alimentación.

Los sistemas bioflocs tienen la ventaja primordial de minimizar la evacuación de las aguas en los ríos, lagos y estuarios, conteniendo el escape de animales, los nutrientes, materia orgánica y patógenos (Emerenciano et al., 2013). Crab et al., (2012) destaca que la tecnología de biofloc permite minimizar la tasa de recambio de agua y el uso de agua en los sistemas acuícolas a través del mantenimiento adecuado de la calidad del agua dentro de la unidad de cultivo, mientras que se produce bioflocs ricos en proteínas, que a su vez sirve como alimento para los organismos acuáticos.

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