En los sistemas de recirculación en acuicultura (RAS), la acumulación de la materia orgánica disuelta puede tener efectos perjudiciales sobre la calidad del agua, impactando los sistemas de rendimiento, la comunidad microbiana, y consecuentemente la salud y bienestar de los peces.
Los investigadores de Skoltech y sus colegas rusos y noruegos describieron las características y la composición molecular de la materia orgánica disuelta durante la producción de salmón del Atlántico (Salmo salar) en sistemas de recirculación en acuicultura, previa y post aplicación del ozono para determinar las fuentes y calidad de la materia orgánica disuelta en el agua de los sistemas de recirculación en acuacultura.
Eficacia y limitaciones del ozono
El ozono es un poderoso agente oxidante comúnmente usado en los RAS, por sus propiedades de desinfección y capacidad para mejorar la calidad del agua mediante la oxidación de la materia orgánica disuelta.
Un estudio publicado en la revista Science of the Total Environment destaca la eficacia y las limitaciones del tratamiento con ozono e invita a realizar más investigaciones sobre el desarrollo de métodos de purificación dependientes del agua, lo que sugiere un enfoque más científicamente fundamentado para ese aspecto de la piscicultura.
“Si bien la ozonización se usa ampliamente en las piscifactorías para purificar el agua de los compuestos orgánicos, nadie ha realizado un análisis detallado de cómo esta técnica de purificación afecta la calidad del agua y los niveles de los diversos tipos de moléculas orgánicas”, dijo el coautor del estudio, el científico principal Alexander Zherebker de Skoltech.
“Usando espectrometría de masas de ultra alta resolución identificamos los compuestos susceptibles al tratamiento con ozono y sus productos de descomposición. Entonces, con estos resultados, los piscicultores pueden sacar conclusiones sobre si el tratamiento con ozono es adecuado para el sistema de cultivo. Al mismo tiempo, los científicos pueden continuar con estudios complementarios sobre otras técnicas de purificación. En última instancia, esto puede guiar decisiones comerciales más inteligentes basadas en la ciencia moderna”.
La materia orgánica de la que se ocupa el estudio ingresa a los tanques de cultivo de los peces del cuerpo de agua natural usado como fuente de suministro para la piscigranja. El equipo probó repetidamente cómo cambiaba el contenido y la calidad de los compuestos orgánicos a medida que pasaba el tiempo y, finalmente, se realizaba el tratamiento con ozono.
“Vemos qué tipo de materia orgánica entra desde el exterior. Aunque se mezcla rápidamente con los restos de alimentos para peces y los productos de desechos, podemos ver claramente que el agua comienza siendo rica en compuestos CHO insaturados y de tipo húmico. Este material está asociado con la floración del agua, los cambios en la transferencia de microelementos y la actividad de los microorganismos; y obviamente, molesta a los peces. Después de la ozonización, los niveles de estos compuestos caen y, en cambio, vemos mayores concentraciones de nuevos compuestos saturados de tipo fúlvico. Esos son los productos de descomposición. Son más inertes y, por lo tanto, amigables con los peces”, explicó Zherebker.
Sin embargo, algunos compuestos demostraron ser tolerantes a la ozonización; en realidad, pueden reaccionar con el ozono, pero en dosis más altas. La cuestión es que demasiado ozono altera la concentración de oxígeno e inevitablemente afectará la salud de los peces: solo están contentos con la concentración natural de oxígeno.
Espectrometría de masas
Lo que permitió un análisis tan detallado de la materia orgánica disuelta fue una técnica altamente sofisticada llamada espectrometría de masas de resonancia de ciclotrón de iones transformados Fourier.
La técnica permite detectar la presencia y las concentraciones relativas de varias especies químicas en una muestra, sin saber exactamente lo que se está buscando de antemano: el llamado análisis no dirigido.
“Nuestro algoritmo ahora se puede aplicar a métodos distintos a la ozonización y a otros sistemas para evaluar la efectividad de diferentes técnicas de purificación de agua y seleccionar el mejor conjunto de herramientas para las necesidades individuales de una empresa”, concluyó el coautor del estudio, el profesor Evgeny Nikolaev, quien lidera el Mass Spectrometry Laboratory en Skoltech.
Conclusiones
“El enfoque usado fue exitoso para caracterizar e identificar las fuentes de materia orgánica disuelta en el agua de los sistemas de recirculación en acuicultura. Además, las mediciones de fluorescencia, junto con la espectrometría, revelaron cambios en la composición de la materia orgánica disuelta post ozonificación en RAS”, concluyen los investigadores.
Ejecutar el análisis de espectrometría de masas y el tratamiento de datos fue el papel de los investigadores de Skoltech en el estudio, y esa parte de la investigación fue financiada por la Russian Science Foundation.
La asociación rusa-noruega fue facilitada por el programa Transnational Access en el marco del programa de financiación Horizon Europe de la Comisión Europea.
Referencia (acceso libre)
Patricia Aguilar-Alarcón et al, Impact of ozone treatment on dissolved organic matter in land-based recirculating aquaculture systems studied by Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry, Science of The Total Environment (2022). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.157009
