Una colección de artículos científicos destacan el enfoque de circularidad en la acuicultura, particularmente del uso de las microalgas, hidrolizados, y de sistemas de cultivo como la tecnología biofloc y acuaponía.
Los investigadores de la University of South Bohemia, de la University of Alabama y de la Deakin University reunieron una colección de 13 artículos de revisión científica publicados en Reviews in Aquaculture entre 2020-2021, que juntos reflejan algunos de los acertijos contemporáneos de circularidad en la acuicultura.
Para mejorar la sustentabilidad de las operaciones acuícolas necesitamos repensar algunos de los enfoques y hábitos comunes, una posible alternativa podría ser implementar la “estructura de trabajo de bioeconomía de la acuicultura circular”.
Este tipo de enfoque tiene como objetivo el minimizar el desecho de alimentos, el reciclaje y el reuso de productos, para de esta forma reducir el impacto ambiental de producir materias primas.
Los investigadores realizan una descripción de los artículos publicados; a continuación presentamos un resumen de cada uno.
Roy K., S. Trukmen and G. Turchini. 2021. Triggering circularity in aquaculture – an introductory virtual special issue. Reviews in Aquaculture.
Las plantas son la base de un sistema circular
Las plantas son la base de la circularidad en la naturaleza y, por lo tanto, deberían serlo también para nuestros sistemas alimentarios.
La circularidad, sin embargo, no solo es sobre el reciclaje, sino que también implica la optimización de recursos. En consecuencia, se deben considerar todos los aspectos de cualquier actividad.
Medios alternativos para el cultivo de Spirulina
El medio Zarrouk es el medio de cultivo estándar de oro para la producción de Spirulina; sin embargo, es costoso y tiene problemas de escalabilidad.
Ragaza et al. (2020) presenta tres alternativas diferentes:
(a) fertilizantes químicos caros,
(b) desechos de productos (concentrado de desalinización, medio de aguas residuales de la crianza de cerdos después de la digestión anaeróbica, aguas residuales digeridas de la fábrica de almidón de sagú, digestato líquido de vegetales, cereales, fábrica de queso, efluentes de molinos de arroz), o
(c) alimentos no utilizados ( extracto de hoja de col, melaza, bagazo de caña de azúcar.
Estos medios tuvieron resultados similares comparables con los fertilizantes químicos o el medio de Zarrouk; a veces incluso mejor.
Aunque los autores del estudio evaluaron generosamente el potencial de tales medios alternativos, también deben destacarse los problemas de seguridad que rodean su uso (por ejemplo, seguridad microbiológica, metales pesados o bioacumulación de PCB en los lotes de espirulina cultivada).
Ragaza, J.A., Hossain, M.S., Meiler, K.A., Velasquez, S.F. and Kumar, V. (2020), A review on Spirulina: alternative media for cultivation and nutritive value as an aquafeed. Rev. Aquacult., 12: 2371-2395. https://doi.org/10.1111/raq.12439
Cladophora spp. recurso barato y valioso para la medicina y farmacología
Incluso si los vegetales no se pueden usar directamente en la acuacultura, pueden contribuir a la circularidad después de una adecuado tratamiento, como es el caso de la alga verde del género Cladophora, como lo demuestra Prazukin et al. (2020).
Estas microalgas forman floraciones no deseadas, alcanzando una gran biomasa, tanto en agua dulce como salada, y proporciona algunos beneficios ambientales, a través de la biorremediación, cuando se recolecta de aguas eutróficas.
Cladophora son ricos en ácidos grasos poliinsaturados, polifenólicos “funcionales”; antioxidantes anti-radiación, anti-inflamatorios, anti-cancerígenas, anti-patógenas con propiedades para la medicina y la farmacología, producción de biocombustibles, y fertilización de los suelos.
No obstante, las microalgas del género Cladophora contienen factores citotóxicos, factores antinutricionales como alcaloides y taninos, por lo que se debe desarrollar un tratamiento adecuado de la biomasa recolectada para proveer productos para la alimentación de los peces.
Prazukin, A.V., Anufriieva, E.V. and Shadrin, N.V. (2020), Is biomass of filamentous green algae Cladophora spp. (Chlorophyta, Ulvophyceae) an unlimited cheap and valuable resource for medicine and pharmacology? A review. Rev. Aquacult., 12: 2493-2510. https://doi.org/10.1111/raq.12454
Dietas enriquecidas con vegetales para mejorar el crecimiento, inmunidad y resistencia de los peces
La revisión de Reverter et al. (2020) muestra que las dietas enriquecidas con vegetales se han utilizado como fuente de proteínas para el crecimiento, fuente de carbohidratos para ahorrar proteínas, precursor de prebióticos o probióticos para la microbiota intestinal y fitoinmunoestimulantes para la resistencia a enfermedades.
El estudio confirmó la eficacia general de la suplementación con plantas en la alimentación de los peces, pero también desentrañaron algunas respuestas negativas.
Reverter, M., Tapissier-Bontemps, N., Sarter, S., Sasal, P. and Caruso, D. (2021), Moving towards more sustainable aquaculture practices: a meta-analysis on the potential of plant-enriched diets to improve fish growth, immunity and disease resistance. Rev. Aquacult., 13: 537-555. https://doi.org/10.1111/raq.12485
Tetradesmus obliquus para aplicaciones ambientales
La revisión de Oliveira et al (2021) sobre las microalgas ofrecen un margen para pensar en la circularidad de la “acuicultura basada en plantas”.
La producción de microalgas en sí podría hacerse más circular utilizando “floculantes verdes” de árboles tropicales como Guazuma ulmifolia y Moringa oleifera, en lugar de usar productos sintéticos, para la cosecha.
Las algas recolectadas se secan y se pueden usar como alimento para peces, mientras que las porciones sin secar brindan una gran oportunidad para la producción de biodiésel.
Asimismo, el cultivo de microalgas de agua dulce en agua salobre también provee una nueva oportunidad de ahorro de energía para la desalinización biológica. También se pueden utilizar para el tratamiento de aguas residuales, con un buen perfil de nutrientes.
Oliveira, C.Y.B., Oliveira, C.D.L., Prasad, R., Ong, H.C., Araujo, E.S., Shabnam, N. and Gálvez, A.O. (2021), A multidisciplinary review of Tetradesmus obliquus: a microalga suitable for large-scale biomass production and emerging environmental applications. Rev. Aquacult., 13: 1594-1618. https://doi.org/10.1111/raq.12536
Subproductos humanos no comestibles reciclados en el sistema alimentario
Una de las primeras prioridades en un sistema alimentario circular es evitar que se acumulen los subproductos humanos no comestibles. La mayor parte debe reutilizarse para la alimentación humana tanto como sea posible.
Hidrolizados de proteína de pescado en la piscicultura
La revisión científica de Siddik et al. (2020) destaca el potencial de valorizar los residuos a través del hidrolizado de proteína de pescado (FPH). Sin limitarse a sus propiedades nutricionales o la defensa de su uso como fuente de proteínas en alimentos acuícolas.
No obstante, los desafíos son muchos, empezando por el costoso y limitado proceso a escala de laboratorio de su fabricación, el control de los procesos de extracción enzimática, los riesgos de la post-extracción de la desnaturalización de proteínas, hasta la composición altamente variable de la materia prima, el alto contenido de agua o lípidos de los productos finales.
Siddik, M.A., Howieson, J., Fotedar, R. and Partridge, G.J. (2021), Enzymatic fish protein hydrolysates in finfish aquaculture: a review. Rev. Aquacult., 13: 406-430. https://doi.org/10.1111/raq.12481
Levadura como fuente de proteína para los piensos acuícolas
Agboola et al. (2020) destaca que la levadura encaja perfectamente en un plan circular. Es en cierto modo un recurso derivado de varios procesos, como la fermentación de productos lignocelulósicos o agroforestales, refinerías de cervecería, caña o remolacha, etc.
La levadura es eficiente en la conversión de biomasa no comestible y no alimentaria en biomasa útil, pescado comestible y biomasa rica en proteína.
Los autores de la revisión arrojan luces sobre las fortalezas y debilidades de la levadura que se utiliza para los peces; ya sea como fuente de proteínas en los piensos acuícolas o componentes de la pared celular como inmunomoduladores.
Agboola y sus colegas fueron más allá de la especies de levadura más utilizada en la acuicultura Saccharomyces cerevisiae y analizaron candidatos potenciales adicionales como Cyberlindnera jadinii, Kluyveromyces marxianus, Blastobotrys adeninivorans y Wickerhamomyces anomalus.
Agboola, J.O., Øverland, M., Skrede, A. and Hansen, J.Ø. (2021), Yeast as major protein-rich ingredient in aquafeeds: a review of the implications for aquaculture production. Rev. Aquacult., 13: 949-970. https://doi.org/10.1111/raq.12507
Cerrar y optimizar el ciclo
El concepto de circularidad tiene como objetivo reducir el consumo de recursos y las emisiones al medio ambiente. Bajo este paradigma, las pérdidas deben evitarse y, de lo contrario, recuperarse para su reutilización.
Tecnología biofloc (BFT)
Las revisiones científicas Khanjani y Sharifina (2020) y Porchas et al. (2020) proporcionan información actualizada sobre la utilidad de la tecnología biofloc (BFT) en la valorización de los desechos de los sistemas acuícolas en algo útil.
Los autores han tocado brevemente los riesgos y debilidades del sistema BFT, pero es necesario analizarlo más. Por ejemplo, los problemas de bienestar animal o seguridad alimentaria asociados con dicho sistema, o la huella energética.
Por su parte, Abakari et al. (2020) proporciona información interesante sobre fuentes carbonáceas, más allá de las convencionales que es uno de los principales insumos en la tecnología biofloc para ajustar la relación C/N, para un funcionamiento óptimo de la biorremediación microbiana y la generación de biomasa.
Khanjani, M.H. and Sharifinia, M. (2020), Biofloc technology as a promising tool to improve aquaculture production. Rev Aquacult, 12: 1836-1850. https://doi.org/10.1111/raq.12412
Robles-Porchas, G.R., Gollas-Galván, T., Martínez-Porchas, M., Martínez-Cordova, L.R., Miranda-Baeza, A. and Vargas-Albores, F. (2020), The nitrification process for nitrogen removal in biofloc system aquaculture. Rev. Aquacult., 12: 2228-2249. https://doi.org/10.1111/raq.12431
Abakari, G., Luo, G., Kombat, E.O. and Alhassan, E.H. (2021), Supplemental carbon sources applied in biofloc technology aquaculture systems: types, effects and future research. Rev. Aquacult., 13: 1193-1222. https://doi.org/10.1111/raq.12520
A veces las pérdidas son inevitables
En la acuicultura, las pérdidas pueden ser inevitables, pero cuando se busca la circularidad, debemos minimizarlas. También deberíamos pensar en todos los posibles usos secundarios para aprovechar ese material perdido.
Gestión de los sólidos suspendidos en la acuicultura de salmónidos
Schumann y Brinker (2020) brindan una actualización de los conocimientos de los problemas de sólidos en suspensión en la acuicultura intensiva de ciclo cerrado.
A través de un metaanálisis interesante, los investigadores han demostrado cómo el problema de los sólidos en suspensión, particulados y no disueltos puede complicarse en el futuro para casi todos los sistemas de acuicultura intensiva.
Con los cambios en la formulación del alimento, como una mayor proporción de ingredientes de origen vegetal, hay repercusiones en el tamaño, la densidad, la estabilidad y la velocidad de sedimentación de las heces.
Schumann y Brinker (2020) exploraron varias opciones disponibles en la actualidad para mitigar el problema, incluido los humedales artificiales, los aditivos funcionales en los piensos y las manipulaciones de la dieta.
Schumann, M. and Brinker, A. (2020), Understanding and managing suspended solids in intensive salmonid aquaculture: a review. Rev. Aquacult., 12: 2109-2139. https://doi.org/10.1111/raq.12425
La circularidad aumenta el riesgo de seguridad alimentaria y de los piensos
Si bien se persigue la circularidad, a menudo no es fácil reciclar los residuos, ya que, por ejemplo, una preocupación importante es la transmisión de enfermedades.
Uso de probióticos de múltiples cepas en acuacultura
Las revisiones de Melo-Bolivar et al. (2021) y Knipe et al. (2020) destacan la actual fase de investigación de probióticos en la acuicultura.
Independientemente de sus fuentes, los mecanismos y aplicaciones de los probióticos estudiadas en numerosos experimentos, sigue siendo un desafío concluir cuál es el mejor método de tratamiento o administración, o incluso el método de detección, para obtener los mayores beneficios.
Melo-Bolívar, J.F., Ruiz Pardo, R.Y., Hume, M.E. and Villamil Díaz, L.M. (2021), Multistrain probiotics use in main commercially cultured freshwater fish: a systematic review of evidence. Rev Aquacult, 13: 1758-1780. https://doi.org/10.1111/raq.12543
Knipe, H., Temperton, B., Lange, A., Bass, D. and Tyler, C.R. (2021), Probiotics and competitive exclusion of pathogens in shrimp aquaculture. Rev. Aquacult., 13: 324-352. https://doi.org/10.1111/raq.12477
Gestión de pestes y enfermedades en la acuaponía
Folorunso et al. (2020) muestran lo complejo que puede llegar a ser cuando se trata de la gestión integrada de plagas y enfermedades en los sistemas acuapónicos.
Brindar terapias, o incluso solo probióticos, a los peces para el manejo de las enfermedades, puede tener implicaciones potenciales para la digestión microbiana de los lodos y la comunidad de la rizosfera vegetal.
El tratamiento de las plantas para brotes de pestes, hongos, bacterias o malas hierbas, el manejo de algas no deseadas mediante pesticidas o herbicidas podría provocar exposiciones tóxicas a los peces.
Los investigadores demuestran cómo la agricultura o la acuicultura no pueden continuar como sectores aislados. Ellos deben responder a las necesidades de los demás para lograr la circularidad, que de otro modo tardaría décadas más en realizarse.
Folorunso, E.A., Roy, K., Gebauer, R., Bohatá, A. and Mraz, J. (2021), Integrated pest and disease management in aquaponics: A metadata-based review. Rev. Aquacult., 13: 971-995. https://doi.org/10.1111/raq.12508
