Impacto Ambiental, Sistemas de Cultivo

Microalgas para el tratamiento de las aguas residuales de la crianza de camarones en RAS

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By Milthon Lujan

Resumen gráfico del estudio. Fuente: Arbour et al., (2024); Bioresource Technology, 399, 130578.
Resumen gráfico del estudio. Fuente: Arbour et al., (2024); Bioresource Technology, 399, 130578.

Para las granjas camaroneras que utilizan sistemas de acuicultura de recirculación (RAS), las aguas residuales pueden ser una preocupación ambiental importante. Una nueva investigación sugiere una solución prometedora: tratamiento de aguas residuales a base de microalgas. Este enfoque innovador no sólo limpia las aguas residuales sino que también ofrece beneficios ambientales en comparación con los métodos tradicionales.

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Los investigadores de la Purdue University (EE.UU) realizaron una evaluación del ciclo de vida (LCA) para analizar el impacto ambiental de la integración del tratamiento con microalgas en el sistemas de recirculación de acuicultura (RAS) para la crianza del camarón. Este enfoque evalúa la huella ambiental de un producto o proceso a lo largo de su ciclo de vida.

El desafío de los sistemas de recirculación de acuicultura (RAS)

Los RAS son sistemas interiores que reutilizan el agua, minimizando el uso de agua y maximizando la producción de productos del mar. Sin embargo, estos sistemas de alta densidad tienen una desventaja: la acumulación de desechos. Los piensos no consumidos y los desechos animales se acumulan, lo que provoca:

  • Formación de lodos: La materia orgánica en descomposición crea lodos, liberando nutrientes dañinos como amoníaco y nitratos.
  • Niveles de oxígeno reducidos: Esta descomposición del lodo agota el oxígeno vital para el crecimiento saludable de los camarones.
  • Impacto ambiental: Cuando se liberan sin tratamiento, estos nutrientes pueden contaminar los cuerpos de agua circundantes y provocar eutrofización.

Métodos de tratamiento convencionales: existen limitaciones

Los métodos tradicionales de tratamiento de aguas residuales, como la sedimentación y los biorreactores, sólo pueden eliminar contaminantes específicos. Si bien los humedales y los lodos activados pueden manejar todos los componentes de los desechos, tienen desventajas:

  • Alcance limitado: Es posible que los métodos tradicionales no aborden todas las preocupaciones ambientales, como las emisiones de gases de efecto invernadero.
  • Altos costos operativos: Mantener y operar estos sistemas puede ser costoso.
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El problema: tratamiento tradicional de aguas residuales

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Si bien los métodos tradicionales eliminan algunos contaminantes, aún pueden contribuir a:

  • Contaminación del agua dulce: El exceso de nutrientes en las aguas residuales puede dañar los ecosistemas de agua dulce.
  • Contaminación marina: La escorrentía de nutrientes también puede afectar negativamente a los ecosistemas costeros.
  • Emisiones de gases de efecto invernadero: Los procesos de tratamiento a menudo requieren un aporte energético significativo.

Microalgas: la alternativa para tratar los efluentes

Las microalgas son plantas acuáticas microscópicas que emergen como un método revolucionario para el tratamiento de aguas residuales de la acuicultura. Esto es lo que los hace prometedores:

  • Limpieza de aguas residuales: Las microalgas absorben nutrientes como nitrógeno y fósforo mientras limpian el agua.
  • Producción de biomasa: Los nutrientes absorbidos son utilizados por las microalgas para crecer, creando biomasa valiosa.
  • Potencial de biocombustibles: Esta biomasa se puede convertir en biocombustibles, creando una fuente de ingresos adicional.
  • Reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero: La fotosíntesis de las microalgas consume dióxido de carbono, lo que mitiga el impacto de los gases de efecto invernadero.

El estudio encontró que el tratamiento con microalgas reducía significativamente el impacto ambiental en comparación con los métodos tradicionales:

  • Reducción de la eutrofización: el tratamiento de microalgas generó menos del 10% del potencial de eutrofización de agua dulce (FEP) y del potencial de eutrofización marina (MEP) en comparación con el sistema RAS general. La eutrofización se produce cuando el exceso de nutrientes contamina los cuerpos de agua, lo que provoca la proliferación de algas nocivas.
  • Menor potencial de calentamiento global: El tratamiento con microalgas también contribuyó menos al potencial de calentamiento global en comparación con los métodos tradicionales. Sin embargo, el estudio destaca que el uso de electricidad sigue siendo un factor clave.
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Optimización del proceso para la sostenibilidad

La investigación sugiere mejoras adicionales para obtener beneficios ambientales aún mayores:

  • Energía renovable: Reemplazar los combustibles fósiles con fuentes de energía renovables como la solar o la eólica en el sistema RAS puede reducir drásticamente su huella ambiental (entre un 90% y un 99%).
  • Utilización de biomasa: Si bien el uso de biomasa de microalgas para la producción de biogás resultó prometedor para reducir el MEP, su uso para ingredientes de piensos o biodiesel no resultó ser beneficioso para el medio ambiente. Se necesita más investigación en estas áreas.

Desafíos y Oportunidades para la Integración de Microalgas

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A pesar de estos beneficios, la ampliación del tratamiento con microalgas enfrenta obstáculos:

  • Selección de cepas: Elegir la cepa de microalgas óptima para un tratamiento eficiente de aguas residuales requiere más investigación.
  • Insumos de recursos y energía: El cultivo de microalgas requiere recursos y energía adicionales, lo que afecta los costos operativos.

Conclusión

“Este estudio demostró que el uso de microalgas para el tratamiento de aguas residuales de la acuicultura es ambientalmente viable; los resultados pueden guiar operaciones RAS más sostenibles y el diseño de tratamientos de microalgas a gran escala”, concluyeron los investigadores.

Las microalgas ofrecen una solución prometedora y respetuosa con el medio ambiente para el tratamiento de aguas residuales en la acuicultura de camarón. Una mayor investigación y optimización puede desbloquear todo el potencial de este enfoque innovador.

Este estudio demuestra los beneficios ambientales del tratamiento de aguas residuales a base de microalgas en RAS. Al adoptar este enfoque e incorporar fuentes de energía renovables, las granjas camaroneras pueden reducir significativamente su huella ambiental. Los hallazgos allanaron el camino para el diseño de sistemas de tratamiento de microalgas a gran escala más sostenibles.

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El estudio fue financiado por USDA National Institute of Food and Agriculture.

Contacto
Jen-Yi Huang
Department of Food Science, Purdue University
745 Agriculture Mall Drive, West Lafayette, IN 47907, USA.
Email: huang874@purdue.edu

Referencia
Arbour, A. J., Bhatt, P., Simsek, H., Brown, P. B., & Huang, J. (2024). Life cycle assessment on environmental feasibility of microalgae-based wastewater treatment for shrimp recirculating aquaculture systems. Bioresource Technology, 399, 130578. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.130578