Los sistemas de acuicultura de recirculación (RAS) se han convertido en un método popular para el cultivo de peces y otras especies acuáticas. Sin embargo, estos sistemas generan aguas residuales que contienen nutrientes provenientes de los excrementos de los peces y los restos de alimento, lo que puede tener efectos negativos en el medio ambiente si no se gestiona adecuadamente.
Una posible solución es utilizar microalgas para remediar estos nutrientes, y un estudio reciente publicado en Bioresource Technology por científicos de la NORCE Norwegian Research Centre AS, de la Wageningen University and Research y de la University of Bergen investigó el potencial de remediación de nutrientes del cultivo de microalgas en aguas residuales de RAS.
Economía circular en los RAS
La economía circular enfatiza la importancia de utilizar las cadenas de valor existentes a su máxima capacidad, incluida la reducción de los flujos secundarios y de desechos al considerarlos como un recurso para una mayor valorización. Una de esas oportunidades es la captura de productos de desecho de la producción acuícola, incluido el agua efluente rica en nutrientes de los sistemas de acuicultura de recirculación (RAS).
El agua efluente de los RAS contiene concentraciones de nutrientes que varían entre sistemas, especies de peces y regímenes de alimentación, y a menudo se libera directamente en cuerpos de agua cercanos. Sin embargo, los grandes volúmenes de agua emitidos por los RAS dan lugar a una cantidad sustancial de nutrientes liberados en un año. Una estrategia para recuperar nutrientes del agua efluente de los RAS es la remediación biológica mediante el cultivo de microalgas.
Las microalgas son organismos microscópicos son filtradores naturales que pueden absorber eficazmente los nutrientes de las aguas residuales, convirtiéndolos en biomasa valiosa. En este sentido, los científicos compararon dos modos de cultivo: continuo y perfusión.
Cultivo continuo frente a perfusión
- Cultivo continuo: En este modo, se suministra un flujo continuo de agua de efluente rica en nutrientes al reactor, mientras que el cultivo de microalgas se elimina continuamente. Si bien este método puede lograr altas densidades de biomasa (hasta 3,88 g L-1), requiere una suplementación de nutrientes adicional para mantener un crecimiento óptimo.
- Cultivo por perfusión: En este modo, se utiliza un sistema de filtración de membrana para retener la biomasa de microalgas dentro del reactor, mientras que el agua efluente rica en nutrientes circula continuamente. Este enfoque también puede generar altas densidades de biomasa (hasta 3,59 g L-1) sin la necesidad de una suplementación de nutrientes adicional.
Consideraciones ambientales y económicas
Se realizó una evaluación del ciclo de vida (LCA) para evaluar el impacto ambiental de ambos modos de cultivo. Si bien el cultivo por perfusión pareció tener una huella ambiental menor para concentraciones de nutrientes relativamente bajas, también requirió equipo y energía adicionales, lo que generó mayores costos operativos y de capital.
Implicaciones para la industria acuícola
Los hallazgos de este estudio tienen implicaciones significativas para la industria de la acuicultura, en particular para aquellos que utilizan sistemas RAS. Al utilizar microalgas para remediar los nutrientes en el agua de efluentes RAS, los agricultores pueden reducir el impacto ambiental de sus operaciones y potencialmente aumentar sus ganancias.
Los resultados del estudio también destacan la importancia de considerar la sostenibilidad ambiental de los diferentes modos de cultivo y las posibles compensaciones entre el impacto ambiental y los costos económicos.
Conclusión
El estudio demuestra el potencial del cultivo de microalgas para remediar los nutrientes en el agua de efluentes RAS. Los resultados destacan la importancia de considerar la sostenibilidad ambiental de los diferentes modos de cultivo y las posibles compensaciones entre el impacto ambiental y los costos económicos.
Las principales conclusiones del estudio incluyen:
- Remediación de nutrientes: Ambos métodos de cultivo eliminaron eficazmente los nutrientes del agua efluente de los RAS.
- Producción de biomasa de alta densidad: El cultivo continuo con fertilización adicional con nitrato y el cultivo por perfusión con filtración por membrana lograron una alta productividad de biomasa (hasta 2,15 g L–1 d–1).
- Sustentabilidad ambiental: Se descubrió que el cultivo por perfusión era más sustentable ambientalmente para el efluente de los RAS con bajas concentraciones de nutrientes, a pesar de los mayores costos operativos y de inversión.
- Impacto ambiental: El estudio identificó la infraestructura del fotobiorreactor y el consumo de electricidad como los principales contribuyentes a los impactos ambientales durante el cultivo.
Sin embargo, se necesita más investigación para comprender completamente los beneficios y las limitaciones del cultivo de microalgas en sistemas RAS y para desarrollar soluciones más sostenibles y rentables para la industria de la acuicultura.
El estudio fue financiado por el Norwegian Research Council y Aquafeed Technology Centre, y por la Unión Europea a través del proyecto INNOAQUA.
Contacto
Hanna Böpple
NORCE Norwegian Research Centre AS
Thormøhlens Gate 53, 5006 Bergen, Norway
Email: habp@norceresearch.no
Referencia (acceso abierto)
Böpple, H., Slegers, P. M., Breuhaus, P., & Kleinegris, D. M. (2024). Comparing continuous and perfusion cultivation of microalgae on recirculating aquaculture system effluent water. Bioresource Technology, 131881. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.131881
