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Biofloc: Tendencia en la producción acuícola sustentable

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By Milthon Lujan

Por Milthon Lujan y Carmen Chimbor
La tecnología biofloc ha surgido como una alternativa para reducir los impactos negativos de los efluentes de la actividad acuícola. El biofloc provee una nueva solución a la necesidad de recambio de agua.

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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.

En este artículo queremos brindarte una visión general de la tecnología biofloc, también conocida como BFT, y su aplicación en el campo de la acuicultura.

¿Qué es biofloc?

Los bioflocs son agregados (flóculos) de microalgas, bacterias, protozoos y material orgánico particulado como las heces y alimentos sin consumir. Betanzo et al (2020) reportan que el biofloc es una comunidad de microorganismos en un sustrato suspendido o flotante, con una densidad de entre 10 y 1000 millones de células microbianas/cm3.

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).

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Los investigadores reportan que el sistema biofloc está compuesto de 60 a 70% de materia orgánica (hongos, algas, rotíferos, etc) y de 30 a 40% de materia inorgánica (coloides, polímeros orgánicos y células muertas).

¿Qué es la tecnología biofloc (BFT)?

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 (BFT) es la retención de desechos y la conversión del biofloc en un alimento natural dentro de un sistema de cultivo (Azim y Little, 2008). En este sentido, la base de los bioflocs es el desarrollo de los flocs microbianos, mantenerlos en suspensión e incrementar su capacidad metabólica para asimilar desechos, mientras que se les transforma en biomasa comestible para los peces y camarones (Robles et al., 2020).

Betanzo et al (2021) destaca que la tecnología biofloc toma ventaja del crecimiento acelerado de las bacterias y los microorganismos que consumen los sólidos suspendidos en el agua, eliminando los compuestos nitrogenados.

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BFT se basa en la manipulación de la relación carbono/nitrógeno para convertir los desechos nitrogenados tóxicos en proteína microbiana útil, y ayuda a mejorar la calidad de agua en los sistemas sin recambio de agua.

¿Para qué sirve el biofloc?

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 sistemas también ayudan a prevenir la introducción de enfermedades a la granja acuícola (Schock et al, 2013). 

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La tecnología 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, los bioflocs 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 tanto 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). 

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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.

Ventajas y desventajas de los bioflocs

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La tecnología biofloc 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. Betanzo et al (2020) presenta mayores detalles de las ventajas y desventajas del uso de los bioflocs

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.

Mantenimiento de la calidad del agua

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.

Complementación de la alimentación

Hai-Hong (2019) destaca tres formas de usar el biofloc como alimentos en los sistemas acuícolas:

(i) como alimento complementario para peces o camarones in situ; 

(ii) como insumo en los piensos para reemplazar la harina de pescado; y 

(iii) como alimento normal para reemplazar parcialmente los piensos artificiales.

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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 bioflocs se puede llegar a producir hasta 300 toneladas de tilapia por hectárea.

La calidad nutricional del biofloc para los animales cultivados es buena, 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. 

Asimismo, 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 (2014) 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.

Incremento de costos por la aireación

Nisar et al (2022) destaca que una de las principales devestajas de la tecnología biofloc son los costos asociados con la aireación requerida para mantener los desechos en suspensión.

Enfoques para la generación de biofloc

El equipo de investigadores de Nisar et al (2022) reporta los siguientes enfoques para la generación de biofloc:

– Enfoque de transición natural,

– Enfoque de inóculo, 

– Enfoque de personalización.

¿Cómo hacer biofloc?

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.

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Asimismo, Hai-Hong (2019) publicó un estudio en donde presenta las fórmulas para estimar la asimilación de amoníaco, el uso de fuentes de carbono, la aireación necesaria y cómo aprovechar el biofloc, puedes ubicar este artículo en la sección de referencias bibliográficas.

De una forma simplificada para producir biofloc se debe realizar los siguientes pasos recomendados por Yoram Avnimelech y otros investigadores:

i) Antes de la siembra, agrega materia orgánica (melaza, etc) al tanque.

ii) Los sistemas biofloc requieren hasta 6 mg de oxígeno por litro por hora. Se recomienda iniciar con al menos aireadores de 30 caballos de fuerza por hectárea. 

iii) Agrega fertilizantes nitrogenados: 0.5 – 2.5 mgN/l (5-25 kg/ha),

iv) Inóculo: es suficiente con suelo de los estanques (50 kg/ha). Sin embargo, para acelerar el desarrollo del sistema biofloc, se pueden emplear inóculos.

v) Toma algunas semanas la formación del sistema biofloc

vi) Primero se desarrollan las algas. Transición, formación de espuma, luego se pone marrón.

vii) Agregar una fuente de carbono si el TAN es superior a 2 mg/l

viii) Los investigadores recomiendan seleccionar solo fuentes de carbono y mezclas de alimentos con una tasa de carbono-nitrógeno (C/N) por encima de 10.

ix) Algunos materiales que contienen azúcares simples y se degradan rápidamente son: melaza, mandioca, heno, caña de azúcar o almidón.

Los parámetros de agua recomendados por los expertos para los sistemas bioflocs son:

– Oxígeno disuelto: >5.0 mg/l

– Temperatura: 28-30 oC

– pH: 6.8 – 8.0

– TAN (nitrógeno amoniacal total): < 1.0 mg/l

– Nitritos: < 1.0 mg/l

– Nitratos: 0.5 – 20.0 mg/l

– Alcalinidad: > 100 mg/l

– Sólidos suspendidos totales (TSS): < 500 mg/l

Evaluación y monitoreo del bioflocs

Algunas recomendaciones para la evaluación y el monitoreo de los bioflocs son:

i) Debes realizar las mediciones en los conos Imhoff después de 15-20 minutos de tomada la muestra. En los estanques de camarones 1-40 ml/l, y en los tanques de peces de 2-100 ml/l. 

ii) Los sólidos suspendidos totales (TSS) no deben estar por encima de 200-400 mg/l. 

Algunas medidas a implementar:

i) Alto contenido de amonio: incrementa los carbohidratos, reduce la proteína en el alimento.

ii) Alto contenido de nitritos: Chequea las zonas con bajo contenido de oxígeno, acumulación de lodo, coloca un aireador. Agrega carbono. 

iii) Bajo volumen del floc: agrega carbono.

iv) Alto volumen del floc: drena.

Comparación del biofloc y otros sistemas acuícolas

Biofloc vs RAS

Un estudio publicado por Betanzo et al (2021) indica que el biofloc y los sistemas de recirculación en acuacultura son similares debido a los requerimientos de personal para cubrir las 24 horas, y que la tecnología biofloc tuvo la mejor tasa costo-beneficio y el menor costo de inversión.

Biofloc vs acuaponia

Investigadores como Pinheiro et al (2017) más que comparar, evaluaron la eficiencia de la complementación del biofloc con la acuaponia, determinando que es posible la integración del camarón blanco con salicornia para mejorar el uso de los nutrientes en el cultivo. 

Rentabilidad del cultivo en biofloc

Los bioflocs mejoran el rendimiento en el crecimiento, supervivencia y el factor de conversión del alimento, lo que tiene un impacto en la rentabilidad entre 57% y 45% (Mugwanya et al. 2021); sin embargo, es importante considerar el incremento de los costos de producción vinculados principalmente con la aireación.

Soares et al (2017), desde una perspectiva de análisis de riesgo de la introducción de la tecnología biofloc en la acuicultura de camarón blanco en Brasil, reportaron que la tasa interna de retorno puede variar de 7.66 a 59.40%, mientras que para los sistemas convencionales este indicador se situó entre 67.96 a 201.03%. 

Por su parte, Viscaíno y Del Cisne (2019), para el cultivo de camarón en biofloc en Ecuador determinaron una TIR de 280.98% y una relación beneficio-costo de 1.60.

Referencias

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Betanzo-Torres, Erick A.; Piñar-Álvarez, María d.l.Á.; Sierra-Carmona, Celia G.; Santamaria, Luis E.G.; Loeza-Mejía, Cecilia-Irene; Marín-Muñiz, José L.; Sandoval Herazo, Luis C. 2021. «Proposal of Ecotechnologies for Tilapia (Oreochromis niloticus) Production in Mexico: Economic, Environmental, and Social Implications» Sustainability 13, no. 12: 6853. https://doi.org/10.3390/su13126853 

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