El desgasificador híbrido que revoluciona la gestión de CO2 y oxígeno en los RAS

En la carrera por garantizar la seguridad alimentaria global, los Sistemas de Acuicultura de Recirculación (RAS) se han consolidado como la solución más sostenible para la industria acuícola. No obstante, estos ecosistemas cerrados enfrentan un «enemigo invisible»: la acumulación crítica de dióxido de carbono disuelto ($dCO_{2}$) y la consecuente caída de los niveles de oxígeno.

Cuando la densidad de biomasa aumenta, el $CO_{2}$ se dispara, deteriorando la salud de las especies y lastrando la productividad. Históricamente, los métodos de gestión de gases han sido inconsistentes o energéticamente ineficientes. Ante este escenario, la investigación liderada por Subha M. Roy y su equipo en la Chonnam National University presenta un desgasificador híbrido diseñado para transformar los estándares operativos del sector.

Puntos clave para el productor industrial

• Sinergia de materiales: La integración de medios de polipropileno (PPM) y cerámica (CPM) supera la eficiencia de cualquier material individual.
• Rendimiento superior: El sistema elimina hasta el 90% del $CO_{2}$residual en solo 50 minutos.
• Funcionalidad dual: El diseño no solo mitiga gases nocivos, sino que acelera simultáneamente la oxigenación del agua.
• Optimización energética: Mediante análisis dimensional, se ha logrado reducir el consumo eléctrico sin sacrificar el rendimiento técnico.

El desafío de la transferencia de gases en sistemas cerrados

Tradicionalmente, los desgasificadores en RAS utilizan un único tipo de material de contacto. Sin embargo, estos suelen padecer de biofouling (acumulación de biopelícula) o degradación en entornos de agua salada. Un exceso de $CO_{2}$ no solo resulta tóxico para los peces, sino que acidifica el medio, desestabilizando el equilibrio químico indispensable para la supervivencia.

¿Qué define a un desgasificador híbrido?

La propuesta de Roy integra dos tipos de «empaques» en la columna de desgasificación:

1. Medios de Polipropileno (PPM): Aportan ligereza y una amplia superficie de contacto.
2. Medios de Cerámica (CPM): Destacan por su durabilidad extrema, resistencia a la corrosión marina y estabilidad química.

Al combinar PPM + CPM, se generan flujos hidrodinámicos complejos que maximizan el área de contacto efectiva, permitiendo que el $CO_{2}$ sea liberado y el oxígeno absorbido con una rapidez inédita.

Rigor científico en el Smart Aquaculture Research Center

El estudio fue desarrollado en las instalaciones de la Chonnam National University en Yeosu, Corea del Sur. Para garantizar la precisión de los datos, se empleó un sistema RAS marino sin especies vivas, logrando un control absoluto sobre las variables químicas.

Detalles del montaje experimental:

• Arquitectura: Columna de PVC con una altura estructural de 1593 mm.
• Dinámica de fluidos: El agua desciende por gravedad a través de los medios de empaque mientras es interceptada por un flujo de aire.
• Dispersión avanzada: Placas perforadas de 15 mm transforman el flujo en un «spray» fino, optimizando la interacción con el aire de los sopladores.

Para validar los resultados, el equipo correlacionó la medición directa de $CO_{2}$ con las variaciones de pH, asegurando una fiabilidad estadística de alto nivel.

Resultados y métricas de rendimiento

La evaluación de distintas alturas de empaque y relaciones aire-agua (G/L) arrojó datos reveladores:

• Altura crítica: Un lecho de 90 cm optimiza el tiempo de residencia para el intercambio gaseoso.
• Relación G/L: Una proporción de 16 resultó ser el punto de equilibrio más eficiente para la desgasificación y oxigenación.
• Transferencia de masa: El sistema alcanzó un coeficiente ($k_{L}a_{T}$) de $2.552~h^{-1}$, superando con creces las configuraciones convencionales.

Ingeniería de precisión y sostenibilidad

La mayor aportación de esta investigación es el desarrollo de modelos matemáticos basados en el Número de Reynolds (Re). Esto facilita que el diseño de laboratorio sea escalable a granjas comerciales con total predictibilidad. Además, el uso de cerámica reduce los costes de mantenimiento, un factor crítico para la rentabilidad en acuicultura marina.

Impacto Global: Hacia la Acuicultura 4.0

El sector enfrenta una presión creciente por reducir su huella ambiental. Este desgasificador híbrido no solo es más veloz, sino que su eficiencia permite operar con equipos de menor potencia.

Beneficios para el productor:

• Eficiencia operativa: Menor gasto energético por metro cúbico de agua tratada.
• Longevidad del sistema: La cerámica mitiga la degradación química común en plásticos.
• Bienestar animal: La estabilidad de los gases garantiza un entorno de bajo estrés, mejorando las tasas de crecimiento.

Perspectivas futuras

Aunque los resultados son prometedores, los autores subrayan que la implementación comercial requiere un análisis tecno-económico y de ciclo de vida para cuantificar el impacto a largo plazo. Actualmente, las ecuaciones predictivas se validan en un rango de Reynolds entre 8576 y 45,914.

El trabajo de Roy, Choi y Kim representa un hito hacia la sostenibilidad. Al romper el paradigma del material de empaque único y aplicar modelos matemáticos rigurosos, han creado una herramienta vital para una acuicultura eficiente, capaz de alimentar al mundo minimizando el uso de recursos energéticos.

Contacto
Taeho Kim
Department of Marine Production Management, Chonnam National University
Yeosu, 59626, Republic of Korea.
Email: kimth@jnu.ac.kr

Referencia (acceso abierto)
Roy, S. M., Choi, H., & Kim, T. (2026). A hybrid degasser for improved CO2 removal and oxygenation in recirculating aquaculture systems: Toward sustainable water quality control. Journal of Water Process Engineering, 86, 109953. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2026.109953

Milthon Lujan

Editor de la revista digital AquaHoy. Biólogo Acuicultor titulado por la Universidad Nacional del Santa (UNS) y Máster en Gestión de la Ciencia y la Innovación por la Universidad Politécnica de Valencia, con diplomados en Innovación Empresarial y Gestión de la Innovación. Posee amplia experiencia en el sector acuícola y pesquero, habiendo liderado la Unidad de Innovación en Pesca del Programa Nacional de Innovación en Pesca y Acuicultura (PNIPA). Ha sido consultor senior en vigilancia tecnológica, formulador y asesor de proyectos de innovación, y docente en la UNS. Es miembro del Colegio de Biólogos del Perú y ha sido reconocido por la World Aquaculture Society (WAS) en 2016 por su aporte a la acuicultura.