Sistemas de Cultivo

FAO publica guía para los sistemas de recirculación en acuicultura

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By Milthon Lujan

Roma, Italia – FAO y Eurofish International Organization publicaron la “A Guide to Recirculation Aquaculture: An introduction to the new environmentally friendly and highly productive closed fish farming systems”

La guía ha sido preparada para inspirar y ayudar a los productores acuícolas a incursionar en las técnicas de recirculación de agua, y comprende ocho capítulos en los cuales se tratan tema como la introducción a la recirculación en acuicultura, el sistema de recirculación paso a paso, especies de peces, planificación e implementación del proyecto, arranque de un sistema de recirculación, tratamiento de los efluentes, entre otros temas.

Este documento te permitirá conocer los básico de los sistemas de recirculación en acuacultura, te brindamos un resumen del mismo.

Recirculación en la acuacultura

La recirculación en la acuicultura es esencialmente una tecnología para el cultivo de peces u otros organismos acuáticos mediante el reuso del agua en la producción. La tecnología se basa en el uso de filtros mecánicos y biológicos.

Los sistemas de recirculación en acuicultura pueden mantener diferentes intensidades dependiendo de cuánta agua es recirculada o reusada.

Algunas granjas son sistemas de cultivo superintensivos que requieren 300 litros de agua nueva, y algunas veces menos, por kilogramo de pescado producido por año. Otros sistemas son granjas que han sido reconstruidas para implementar sistemas de recirculación empleando 3 m3 de agua nueva por kilogramo de pescado producido por año.

El limitado uso del agua en los sistemas de recirculación en acuicultura hace mucho más fácil y barato remover los nutrientes excretados de los peces debido a que el volumen de descarga de agua es mucho menor que la descarga de una piscigranja tradicional.

La recirculación en acuacultura puede ser considerada como una forma ambientalmente amigable de producir pescado a un nivel comercialmente viable. Los nutrientes de los peces criados pueden ser usados como fertilizantes en los cultivos agrícolas o como insumo para la producción de biogás.

En un sistema de recirculación los factores externos son eliminados total o parcialmente, dependiendo del grado de recirculación del agua y la construcción de la planta.

La recirculación permite al piscicultor el control completo de todos los parámetros en la producción, y las habilidades del acuicultor para operar el sistema de recirculación se vuelve clave para el cuidado de los peces.

Entre las ventajas de usar la tecnología de recirculación en la piscicultura se tiene que el impacto de los patógenos es reducido considerablemente, debido a que las enfermedades invasivas del ambiente externo son minimizadas por el uso limitado del agua.

El sistema de recirculación en acuicultura (RAS) paso a paso

En un sistema de recirculación es necesario tratar el agua continuamente para remover los productos de desecho excretados por los peces, y para agregar oxígeno para mantener vivos a los peces.

De hecho, el funcionamiento de un sistema de recirculación en acuicultura es bastante simple.

Desde el desagüe del tanque de los peces el agua fluye hacia un filtro mecánico y luego aún filtro biológico antes de ser aireado y despojado del dióxido de carbono, luego es retornada a los tanques de los peces.

Varias otras instalaciones deben ser agregadas, como la oxigenación con oxígeno puro, la desinfección con luz ultravioleta u ozono, la regulación automática de pH, intercambiador de calor, desnitrificación, etc., dependiendo de los requerimientos exactos.

El ambiente en el tanque de crianza de peces debe cumplir con las necesidades de los peces, con respecto a la calidad del agua y el diseño del tanque. La elección del diseño correcto del tanque, como el tamaño y la forma, la profundidad del agua, la capacidad de autolimpieza, etc., puede tener un considerable impacto en el rendimiento de las especies en crianza.

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En un tanque circular el agua se mueve en un modelo circular haciendo que toda la columna del agua del tanque se mueva alrededor del centro. Las partículas orgánicas tienen un relativo corto tiempo de residencia de pocos minutos, dependiendo del tamaño del tanque, debido a su modelo hidráulico que permite la autolimpieza. 

Filtración mecánica

La filtración mecánica del efluente de un tanque de peces ha probado ser solo una solución práctica para la remoción de los productos de desechos orgánicos. 

En la actualidad, casi todas las piscifactorías con recirculación filtran el efluente de los tanques en una llamada micropantalla equipada con una tela filtrante de típicamente 40 a 100 micrones. El filtro de tambor es el tipo de micropantalla más utilizado.

Tratamiento biológico

No toda la materia orgánica es removida en el filtro mecánico, las partículas más finas pasan junto con compuestos disueltos como fosfatos y nitrógeno. El fosfato es una sustancia inerte, sin efectos tóxicos, pero el nitrógeno en la forma de amoníaco libre (NH3) es tóxico, y necesita ser transformado en el biofiltro a una forma menos tóxica.

La rotura de la materia orgánica y el amoníaco es un proceso biológico realizado por las bacterias en el biofiltro. Las bacterias heterotróficas oxidan la materia orgánica mediante el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono, amoníaco y lodo. Las bacterias nitrificantes convierten el amoníaco en nitritos y finalmente en nitratos.

La eficiencia de la biofiltración depende principalmente de:

– La temperatura del agua en el sistema.

– El nivel de pH en el sistema.

Para alcanzar una tasa aceptable de nitrificación, las temperaturas del agua deben mantenerse dentro de 10 a 35 oC, y los niveles de pH entre 7 y 8. 

Los dos principales factores que afectan el pH en el sistema de recirculación de agua son:

– La producción de CO2 de los peces y de la actividad biológica del biofiltro.

– El ácido producido del proceso de nitrificación.

El CO2 es removido por la aireación del agua, por consiguiente toma lugar la desgasificación.

El proceso de nitrificación produce ácido y el nivel de pH cae. Con la finalidad de estabilizar el pH, se debe agregar una base. Para este propósito el limo o hidróxido de sodio (NaOH) u otra base necesita ser agregada al agua.

El objetivo de un biofiltro bien diseñado es alcanzar tanta área superficial como sea posible por metro cúbico de agua.

Desgasificación, aireación 

Antes de que el agua retorne a los tanques de los peces acumulan gases, lo cual afecta a los peces, por lo que tienen que ser removidos. Este proceso de desgasificación es realizado por la aireación del agua, y el método frecuentemente referido como “stripping”.

El agua contiene dióxido de carbono (CO2) de la respiración de los peces y de las bacterias en el biofiltro en altas concentraciones, pero el nitrógeno (N2) en su forma libre también está presente. 

El sistema de aireación, sin embargo, no es eficiente para remover los gases.

Oxigenación

Cuando el agua atraviesa los tanques de los peces, el contenido de oxígeno se reduce, típicamente hasta en 70%, y el contenido restante se reduce en el biofiltro. La aireación de esta agua típicamente llevará la saturación a alrededor de 90%, y en algunos sistemas puede alcanzar el 100%.

Los niveles de saturación tan altos como el 100% en el agua de entrada a los tanques de los peces frecuentemente es preferido con la finalidad de tener suficiente oxígeno disponible para un crecimiento estable de los peces. Los niveles de saturación mayores a 100% para un sistema usan oxígeno puro.

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El oxígeno puro frecuentemente es suministrado en tanques en la forma de oxígeno líquido, pero también puede ser producido en la granja en un generador de oxígeno.

Luz ultravioleta

La desinfección con luz ultravioleta (UV) funciona mediante la aplicación de luz en longitudes de onda que destruyen el ADN en los organismos. Las bacterias patogénicas y los organismos unicelulares son los objetivos.

El tratamiento viene siendo usado por propósitos médicos durante décadas y no impactan a los peces debido a que el tratamiento UV del agua es aplicado fuera del área de producción de los peces.

El mejor control es alcanzado cuando la filtración mecánica es combinada con la biofiltración para remover efectivamente la materia orgánica del agua, así la radiación UV trabaja de forma efectiva.

La dosis UV puede ser expresada en varias unidades diferentes. La más amplia usada es micro Watt-segundos por centímetro cuadrado (µWs/cm2). 

La eficiencia del tratamiento con luz ultravioleta depende del tamaño y las especies objetivo y de la turbidez del agua. Con la finalidad de controlar las bacterias y los virus el agua necesita ser tratado con 2000 a 10000 µWs/cm2 para matar el 90% de los organismos, los hongos necesitan de 10 000 a 100 000 y los parásitos pequeños de 50 000 a 200 000 µWs/cm2.

Ozono

El uso de ozono (O3) en la piscicultura viene siendo criticado debido a que el efecto de la sobredosis puede causar severas heridas a los peces. En las piscigranjas bajo techos, el ozono también puede ser peligroso para las personas que trabajan en el área.

El tratamiento con ozono es una forma diferente de destruir los organismos no deseados mediante una fuerte oxidación de la materia orgánica y los organismos. En la tecnología del tratamiento con ozono las micropartículas son divididas en estructuras moleculares que luego se enlazan para formar grandes partículas.

Bombas

Diferentes tipos de bombas son usadas para recircular el agua de cultivo en el sistema. El bombeo normalmente requiere una cantidad sustancial de electricidad, y bajas alturas de elevación y bombas eficientes y correctamente instaladas son importantes para mantener los costes de funcionamiento al mínimo.

La elevación del agua debe ocurrir preferentemente sólo una vez en el sistema, por lo que el agua fluye por gravedad a través del sistema de regreso al sumidero de la bomba. Las bombas frecuentemente se posicionan en frente del sistema de biofiltros y el desgasificador debido a que el proceso de preparación del agua inicia aquí. En cualquier caso, las bombas deben colocarse después de la filtración mecánica para evitar romper los sólidos provenientes de los tanques de crianza de peces.

El total de la altura de la elevación del agua en la mayoría de los sistemas de recirculación es de alrededor de 2-3 metros, lo que hace del uso de bombas de baja presión sea más eficiente para el bombeo del flujo principal.

No obstante, el proceso de disolver oxígeno puro en el agua requiere de bombas centrífugas, debido a que estas bombas son capaces de crear la alta presión requerida en el cono. 

En algunos sistemas, donde la altura de elevación para el flujo principal es muy baja, el agua es impulsada sin el uso de bombas mediante el impulso de aire en paredes de aireación. En estos sistemas, la desgasificación y el movimiento del agua son realizados en un proceso.

Planificación e implementación del proyecto RAS

La idea de construir una piscigranja de recirculación frecuentemente se basa en diferentes visiones. Las personas tienden a focalizarse en lo que conocen o cosas que ellos encuentran excitantes, y en el proceso olvidan otros aspectos del proyecto.

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Los cinco temas que deben resolverse antes de lanzar el proyecto son:

– Precios de ventas y mercado para la especie de pez de interés.

– Selección de la ubicación, incluido las licencias de las autoridades.

– Diseño del sistema y la tecnología de producción.

– Mano de obra.

– Financiamiento del proyecto.

Arranque de sistema de recirculación en acuicultura

Cambiar de la piscicultura tradicional a la recirculación significa cambios en las rutinas diarias y las habilidades necesarias para gestionar la piscigranja. El piscicultor se convertirá en administrador de los peces y el agua.

La tarea de gestionar el agua y mantener su calidad se ha vuelto importante. El monitoreo automático de todo el sistema asegura que el piscicultor acceda a la información de toda la granja en todo momento.

La gestión del sistema de recirculación requiere el registro continuo y el ajuste para alcanzar un perfecto ambiente para el cultivo de los peces. Para cada parámetro existen ciertos márgenes que son biológicamente aceptables.

Tratamiento de los efluentes de los RAS

La crianza de peces en un sistema de recirculación donde el agua es constantemente reusada no hace que los desechos de la producción de peces desaparezcan. 

Los procesos biológicos dentro de los sistemas de recirculación en acuicultura reducirán, en una pequeña escala, la cantidad de compuestos orgánicos, debido a la degradación biológica o mineralización dentro del sistema. Sin embargo, todavía habrá que tratar una carga significativa de lodos orgánicos del RAS.

Tratar el efluente de los RAS puede ser realizado en diferentes formas. Con frecuencia un tanque es instalado previo al sistema de tratamiento de lodo, donde el lodo es separado del agua de descarga.

El lodo irá a una instalación de acumulación para la sedimentación o el secado mecánico, antes de usarlo como fertilizante o mejorador de suelos en granjas agrícolas, o puede usarse en la producción de biogás.

El capítulo final de la guía presenta algunos ejemplos del uso de los sistemas de recirculación en acuicultura, como la producción de smolt del salmón en Chile, el cultivo de rodaballo en China, el modelo de las granjas de truchas en Dinamarca, acuaponía y las mega-granjas acuícolas.

Referencia (abierto):
Bregnballe, J. 2015.  A Guide to Recirculation Aquaculture: An introduction to the new environmentally friendly and highly productive closed fish farming systems. FAO; Eurofish International Organization. 100 p. 

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