Investigadores desarrollan sistema de tratamiento de efluentes de la crianza de peces que permiten descomponer la materia orgánica y convertir los nutrientes en un fertilizante efectivo para las plantas.
Acuaponía
La acuaponia es un método de cultivo que puede ayudar a mitigar algunos de los costos adicionales de infraestructura de la agricultura en ambientes controlados, mediante el acoplamiento de la producción hidropónica a los sistemas de recirculación en acuicultura (RAS).
En la mayoría de los sistemas acuapónicos, la principal contribución de la acuicultura al cultivo hidropónico es mediante el biofiltro.
Los biofiltros son esenciales para la estabilidad de los RAS, debido a que ayudan en la remoción del amoníaco que es altamente tóxico para los peces, pero son el primer paso de remoción de los compuestos nitrogenados en la acuaponía acoplada, mientras que el segundo paso es la asimilación por los vegetales.
Sin embargo, la alta cantidad de carbono orgánico presente en el lodo del cultivo de peces puede conducir a la generación de biofouling si es incorporado directamente los sistemas hidropónicos.
Suplementación de nutrientes
La suplementación de nutrientes en la unidad de hidroponía es la vía más fácil para resolver deficiencias específicas, existe un potencial inexplorado para la remineralización de los desechos sólidos de los RAS.
Un desafío actual para garantizar la sostenibilidad de la acuicultura es cómo aumentar los volúmenes de los peces de crianza y, al mismo tiempo, reducir los productos orgánicos que pueden conducir a la acumulación de los lodos peligrosos.
Una investigación tuvo como objetivo el comprender cómo se puede tratar los lodos que se generan en el cultivo de peces para su uso en los sistemas de acuaponía, mediante la remoción del exceso de carbono, pero conservando los nutrientes minerales que necesitan las plantas para crecer.
En su investigación, los científicos del Department of Marine Sciences en la University of Gothenburg (Suecia) y de PEIMA-INRA (Francia) demuestran una forma novedosa y efectiva para convertir este lodo de la crianz de los peces en fertilizantes para vegetales y, por tanto, mejorar la disponibilidad de nutrientes para las plantas en los sistemas hidropónicos.
Los investigadores implementaron un nuevo sistema de tratamiento que es capaz de reducir la carga de carbono y nitrógeno de los desechos sólidos de los peces para producir un fertilizante líquido.
Victor Lobanov, autor principal del estudio, explica: “El lodo del cultivo es un producto de desecho compuesto de alimento no consumido y las heces de los peces, y normalmente es degradado por las bacterias en el agua”.
“Además de dañar físicamente las branquias de los peces, el exceso de carbono en los sólidos (lodos) conduce a un crecimiento bacteriano excesivo, lo que disminuye el oxígeno en el agua y obstaculiza la capacidad de los peces para respirar”.
Lobanov destacó que ellos querían averiguar si los lodos podrían usarse para fertilizar las plantas en los sistemas de acuaponía, eliminando el carbono excesivo, pero conservando los minerales necesarios para el crecimiento de los vegetales.
Desechos de los peces como fertilizantes
Los científicos investigaron una posible solución inspirada en las plantas de tratamiento de aguas residuales que se encuentran en todo el mundo, la denominada “Eliminación Mejorada de Fósforo Biológico” (Enhanced Biological Phosphorus Removal – EBPR).
El EBPR fue adaptado por los investigadores para reducir el riesgo de acumulación de bacterias en el agua, pero los minerales de los desechos de los peces eran solubles en el agua y, por lo tanto, podrían estar disponibles biológicamente para que los absorbieran las plantas.
Lechugas y truchas arcoíris
Los investigadores cultivaron lechugas (Lactuca sativa) en el sistema de flujo de nutrientes, fertilizadas exclusivamente con una solución nutritiva comercial, el efluente del biofiltro (sistema acuapónico acoplado con el cultivo de trucha arcoíris – Oncorhynchus mykiss), el efluente del sistema de tratamiento de sólidos, o los dos últimos combinados.
Ellos encontraron que el sistema de tratamiento de sólidos desarrollado fue altamente efectivo para transportar nutrientes de los desechos de los peces al sistema acuapónico en forma de fertilizante líquido con la misma eficacia que una solución comercial de nutrientes.
Aunque el fertilizante no satisfizo por completo las necesidades debido a que faltaban algunos nutrientes como el manganeso. Los investigadores esperan optimizar este sistema mediante estudios adicionales.
“Esperamos que podamos escalar el sistema de manera más eficiente en el futuro, no solo para la lechuga como se usa en este estudio, sino también para otras plantas, con el número correcto de peces correspondiente al tamaño del sistema. Optimizando aún más la reducción de los desechos de los peces mediante el sistema de tratamiento de sólidos, también podemos lograr una tasa de tratamiento más rápida y hacer que todo el proceso sea más eficiente”, detalló Lobanov.
Las soluciones de fertilizantes comerciales a menudo tienen niveles muy altos de nitrógeno, lo que estimula a los vegetales para que absorban grandes cantidades de agua y dan la apariencia de un crecimiento mejorado, pero a menudo disminuyen la cantidad de minerales en la planta.
A pesar de que el fertilizante creado por el sistema de tratamiento de sólidos contienen niveles más bajos de nitrógeno que los fertilizantes químicos comerciales, las plantas no eran deficientes en nutrientes.
Esto sugiere que los altos niveles de nitrógeno comúnmente usados superan lo que necesitan las plantas.
Los investigadores esperan que este hallazgo estimule más investigaciones sobre las conexiones entre los nutrientes, salud y sabor de las plantas.
“Nuestro trabajo muestra que este tipo de cultivo no solo es más sostenible, sino que también es capaz de proporcionar nutrientes en una forma fácilmente accesible para las plantas. Los agricultores pueden tomar este sistema y optimizarlo para sus cultivos y volúmenes de producción, potencialmente suplementado con nutrientes adicionales si es necesario”.
Principales resultados
– La implementación de un sistema de tratamiento de sólidos de bajo costo para un sistema de recirculación de acuicultura de agua dulce resultó en un fertilizante líquido más biodisponible para las plantas que una solución comercial de nutrientes.
– El estudio establece una línea de base para la obtención de macro y micronutrientes de los efluentes de RAS y desechos sólidos de los peces en la acuaponía.
– No se encontró que la absorción de nutrientes minerales en las raíces se correlaciona linealmente con la concentración de la solución de nutrientes.
– Los sistemas acuapónicos están bien adaptados para proporcionar la mayoría, pero no todos los nutrientes esenciales para los vegetales están en las concentraciones suficientes.
La investigación contó con el financiamiento de la Swedish Research Council Formas y la Lamm Foundation y AquaExcel.
Referencia (acceso abierto):
Lobanov Victor P., Combot Doriane, Pelissier Pablo, Labbé Laurent, Joyce Alyssa. 2021. Improving Plant Health Through Nutrient Remineralization in Aquaponic Systems. Frontiers in Plant Science, Vol. 12.
