Un equipo de científicos destaca el potencial del sistema biofloc para la biorremediación de aguas residuales y la salud de especies acuáticas.
El cultivo de especies acuícolas en tecnología biofloc se ha vuelto más popular y ha mostrado resultados prometedores en la mejora de la calidad del agua, salud de los peces y la producción.
Existen algunas investigaciones que sugieren que el biofloc contiene modelos moleculares asociados con los microbios y componentes microbiológicamente bioactivos, que nutricionalmente modulan la salud de los peces y la respuesta inmunológica, y que resulta en un mejor rendimiento en crecimiento e incrementa la resistencia contra los patógenos microbianos.
Los investigadores del ICAR-Central Inland Fisheries Research Institute (CIFRI) publicaron una revisión científica sobre el conocimiento actual de los efectos de la comunidad microbiana del sistema biofloc sobre el ambiente acuático y el huésped; y el posible rol de estos microbios sobre la actividad y la virulencia de los microorganismos patogénicos con respecto a la acuicultura.
Fig. El rol potencial del sistema biofloc en el huésped, patógenos y ambiente en una instalación de cultivo. Fuente: Kumar et al (2021).
El rol potencial del sistema biofloc inducida por la comunidad microbiana
Las funciones del biofloc están fuertemente relacionadas a la interacción de la comunidad microbiana en la cohabitación espacial involucrada en la adquisición de nutrientes y los procesos bioquímicos.
Estas comunidades juegan un rol esencial como candidatos para la biorremediación natural en el mantenimiento de la calidad del agua y la conversión de los desechos nitrogenados. Asimismo, las comunidades también juegan un rol significativo en el desarrollo de flóculos ricos de nutrientes que sirven como fuentes de alimentos y contribuyen en la nutrición.
Procesos de biorremediación
La biorremediación es un proceso de tratamiento de agua contaminada o residual mediante el empleo de microorganismos beneficiosos. Esto se alcanza por la inducción de los procesos biológicos que conducen a la reducción, remoción y conversión de los compuestos contaminados.
Basado en la utilización de la fuente de carbono, los microorganismos involucrados en los procesos de biorremediación son clasificados en dos grupos: autótrofos y heterótrofos.
i) Los organismos heterótrofos son capaces de utilizar sustancias inorgánicas y sintetizar su propio alimento, lo que los convierte en buenos biorremediadores.
ii) Las bacterias heterotróficas inmovilizan o destruyen el material orgánico no vivo y generan fuente de carbono para construir sus propias células.
Los sistemas biofloc promueven el crecimiento de microbios autotróficos y heterotróficos.
Crecimiento e inmunidad
Los efectos beneficiosos del biofloc sobre el crecimiento y la inmunidad de las especies acuícolas han sido ampliamente documentados.
Los bioflocs pueden incrementar los sistemas inmune innatos/no específicos de las especies cultivadas mediante la provisión de un amplio rango de efectos inmunoestimuladores contra las infecciones microbianas.
Las paredes celulares de los microbios heterótrofos pueden contener lipopolisacáridos, glucanos o peptidoglucanos. Estos patrones moleculares asociados a microbios (MAMP) pueden activar los mecanismos inmune no específicos, conduciendo a un significativo incremento de la respuesta en las especies cultivadas.
Asimismo, los bioflocs son capaces de acumular compuestos bacterianos, conocidos como poli-β-hidroxibutirato (PHB), que mejorar el rendimiento en crecimiento, la digestibilidad de los alimentos y el desarrollo de resistencia contra las infecciones bacterianas en los animales acuáticos de granja.
Resistencia a enfermedades
El mantenimiento de la inmunidad intestinal y la homeostasis metabólica está regulada por la interacción entre la mucosa del huésped y la microbiota intestinal.
Las investigaciones han reportado que los microbios beneficiosos establecen un microbioma balanceado y saludable dentro del tracto gastrointestinal y minimizan las bacterias peligrosas. Además, existe evidencia que destaca el rendimiento en crecimiento y los resultados de la inmunidad no específica en el desarrollo de resistencia en los animales de cultivo.
Interacción de la comunidad microbiana del biofloc con los microorganismos patogénicos
Varios investigadores han destacado que la crianza de animales acuáticos en biofloc han incrementado la resistencia a las infecciones de microbios patogénicos.
Una de los posibles escenarios que pueden estar involucrados detrás de la resistencia inducida es la mejora de la inmunidad y salud de los animales cultivados en biofloc. Se ha registrado que los camarones criados en sistemas biofloc consumen hasta 29% de partículas del flóculo en su alimentación diaria, lo que modula el estado de salud de los camarones, resultando en un incremento en la protección del huésped contra las enfermedades microbianas.
Otro mecanismo posible que también podría estar involucrado en el efecto protector del sistema biofloc es la interacción intermicrobiana que conduce a una inhibición directa del crecimiento o modulación de la virulencia microbiana patogénica.
El efecto directo, por ejemplo, que inhibe el crecimiento y la proliferación de otros microorganismos, puede ser el principal modo de acción de las bacterias beneficiosas que pueden ser observados en los sistemas de cultivo; y los estudios han demostrado que los microorganismos autóctonos tiene un significativo alto potencial debido a que estos microbios pueden fácilmente adaptarse al mismo nicho ecológico y excluye competitivamente los microbios patogénicos del sistema.
Aplicaciones comerciales y consideraciones económicas
La producción en biofloc en la acuicultura a gran escala puede tener beneficios ambientales en los ecosistemas marinos y costeros. De hecho, el biofloc puede ayudar a minimizar el potencial efecto negativo de los piensos comerciales que contienen soja o harina de pescado.
La exitosa demostración de la tecnología biofloc para varias especies acuícolas han hecho que esta tecnología sea potencial para la producción de pescado en el futuro.
En general, un sistema de biofloc comercial varía en tamaño, entre 0.1 y 2 ha. Las piscigranjas basadas en el biofloc se están expandiendo en varios países, especialmente en Asía (Indonesia, Malasia, Tailandia, Corea del Sur, China e India) y América (Estados Unidos y Brasil).
Aunque el sistema biofloc tiene varios atributos que han incrementado su adopción para el cultivo intensivo y superintensivo de peces, se carece de datos e información sobre la economía de estos sistemas o no son accesibles al público.
Conclusiones y perspectivas
Aparte de servir como una potencial herramienta para gestionar una buena calidad del agua y la salud del huésped, el sistema biofloc derivado de la comunidad microbiana también puede ser útil para gestionar las aguas residuales sirviendo como agentes de biorremediación natural.
Esto sugiere que la identificación de un consorcio de especies microbianas del sistema biofloc que regula los procesos naturales de biorremediación, podría ser una prometedora estrategía para el tratamiento de aguas residuales.
“En conclusión, nosotros decimos que mantener una diversidad microbiana beneficiosa puede ser un enfoque prometedor para gestionar las aguas residuales y los sistemas acuícolas”, finalizan los investigadores.
El estudio contó con el soporte financiero de ICAR-Central Inland Fisheries Research Institute (ICAR-CIFRI).
Referencia (acceso libre):
Kumar Vikash, Roy Suvra, Behera Bijay Kumar, Swain Himanshu Sekhar, Das Basanta Kumar. Biofloc Microbiome With Bioremediation and Health Benefits. Frontiers in Microbiology, Vol. 12: 3499. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.741164
