Sistemas de Cultivo

El proceso de nitrificación en un sistema de biofloc

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By Milthon Lujan

Hermosillo, México.- Un equipo de investigadores de Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, AC (CIAD), Universidad de Sonora y Universidad Estatal de Sonora (UES), publicaron una revisión científica sobre la oxidación del amoníaco en los sistemas biofloc; estos sistemas son una alternativa eficiente de transformar los compuestos nitrogenados en formas no tóxicas.

El crecimiento de la demanda por camarones y tilapias, entre otras especies acuícolas, está impulsando la intensificación de los cultivos. Sin embargo, a medida que la densidad animal se incrementa, se espera una disminución en la calidad del agua y genera un impacto negativo en el crecimiento y la salud de los animales, conduciendo a un pobre crecimiento y una mortalidad significativa.

En los últimos años, la producción de camarones y tilapias se vienen realizando en sistemas intensivos basados en la tecnología biofloc, que se caracterizan por una aireación intensiva pero con un insignificante recambio de agua, reducción del uso de antibióticos y la intensificación de la densidad animal. No obstante, conocer las dinámicas del nitrógeno en esta clase de sistemas cerrados tiene una importante relevancia para evitar desastres.

Compuesto nitrogenados y calidad del agua

Los investigadores reportan que las sustancias nitrogenadas como el amoníaco, nitritos y nitratos existen de forma natural en el ambiente acuático, pero se incrementan durante el cultivo de animales acuáticos. La calidad del agua en los estanques de acuicultura se deteriora por la constante contribución de materia orgánica.

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La tecnología biofloc para la acuicultura

La tecnología biofloc es un sistema sostenible de acuicultura que beneficia el proceso de producción desde las perspectivas financiera y ambiental. Aún en los cultivos intensivos e hiperintensivos, los bioflocs preservan la calidad del agua dentro de los parámetros adecuados y atenúan el impacto ambiental generado por las descargas de agua que contienen altas cargas de materias orgánica

La base de los bioflocs es el desarrollo de 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. La aireación constante es esencial para mantener las partículas en suspensión y promover un ambiente aeróbico, mientras que la adición de carbohidratos estimula las vías metabólicas que requieren oxígeno para degradar la materia orgánica.

La formación del biofloc comúnmente inicia durante la primera semana de cultivo, aunque es posible acelerar este proceso. La inmovilización de los compuestos de nitrógeno inorgánico en las células bacterianas requiere un cambio de un sistema autotrófico a heterotrófico que toma lugar cuando la tasa carbono:nitrógeno (C:N) de la materia orgánica es superior a 10.

Una vez que el biofloc madura, las concentraciones de nitrógeno son controlados efectivamente por la asimilación heterotrófica o la nitrificación autotrófica, manteniendo sus concentraciones en rangos aceptables para los organismos en cultivo, aún a altas densidades de cultivo. Además, se debe mantener una adecuada tasa C:N en el agua, que puede ser regulada mediante la adición de carbono orgánico y/o reducción del contenido de proteína en el alimento balanceado.

Diferentes fuentes de carbono orgánico, como glucosa, yuca, melaza, trigo, maíz, bagazo de azúcar y harina de sorgo, son empleados para incrementar la producción y mejorar la dinámica de los nutrientes mediante las tasa C:N alterados. En general, un adecuado balance entre el carbono y el nitrógeno favorece la asimilación de estos compuestos por las bacterias o las microalgas.

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La maduración del biofloc se observa por el cambio en el color, de verde a marrón, que es un indicador de la transición de la predominancia de las comunidades de microalgas a las comunidades de bacterias.

Eliminación biológica del nitrógeno

La mayor relevancia ecológica de los sistemas biofloc es su capacidad de remoción de los desechos nitrogenados producidos por el metabolismo que, cuando se acumula, puede causar la muerte de todos los organismos en cultivo. Mediante los procesos de nitrificación y desnitrificación, las comunidades microbianas de los bioflocs evitan la acumulación de compuestos nitrogenados tóxicos para los organismos, pero también remueve la materia orgánica y otros compuestos.

Beneficio del biofloc en acuicultura

Los investigadores reportan que los principales beneficios de emplear la tecnología biofloc en la acuicultura es su capacidad para reducir la concentración de los compuestos nitrogenados, y, el uso del biofloc como una fuente natural de alimento para los organismos en cultivo.

“Favorecen el crecimiento de bacterias beneficiosas es útil para estimular el sistema inmune e incrementar la digestión enzimática de los organismos en cultivo, además de excluir a las bacterias patógenas” informaron.

Contacto:
Francisco Vargas-Albores,
Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. (CIAD),
Carretera Gustavo Enrique Astiazarán Rosas, No. 46, CP. 83304,
Hermosillo, Sonora, México.
Email: fvalbores@ciad.mx

Referencia:
Robles-Porchas, G. R., Gollas-Galván, T., Martínez-Porchas, M., Martínez-Cordova, L. R., Miranda-Baeza, A., & Vargas-Albores, F. (2020). The nitrification process for nitrogen removal in biofloc system aquaculture. Reviews in Aquaculture. doi:10.1111/raq.12431
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/raq.12431 

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