Para que la acuicultura pueda satisfacer la creciente demanda de alimentos en los próximos años debe enfrentar serios desafíos: contaminación ambiental, enfermedades, falta de trazabilidad de los productos, etc. La actividad acuícola necesita de tecnologías disruptivas para incrementar la producción de pescados y mariscos.
Tecnologías nuevas y disruptivas como la edición del genoma, la inteligencia artificial, el cultivo en mar abierto, los sistemas de recirculación de agua, proteínas y aceites alternativos para reemplazar a la harina y aceite de pescado, la vacunación oral, el blockchain para la comercialización y el internet de las cosas, pueden proveer soluciones para una acuicultura sostenible y rentable.
Investigadores de la James Cook University (sede Singapur) y de la Shanghai Ocean University publicaron una revisión científica en la revista Aquaculture and Fisheries donde brindan una introducción a las tecnologías emergentes y disruptivas, con la finalidad de promover una discusión de cómo integrar estas tecnologías en la acuicultura para mejorar su sustentabilidad y rentabilidad.
Tecnologías moleculares para la mejora genética
La mejora genética mediante la crianza selectiva ha sido la clave del éxito para la acuicultura mundial. Sin embargo, la combinación de las tecnologías moleculares con los programas de crianza existentes puede acelerar significativamente la mejora genética de algunas especies acuícolas.
La selección asistida por marcadores (MAS) ya viene siendo aplicada para mejorar la resistencia a enfermedades, incluida el IPN en el salmón, la linfocistis en el lenguado japonés y para producir poblaciones de peces machos en la tilapia.
Otras tecnologías, incluidas el control del sexo, la poliploidización, la ginogénesis y la androgénesis, vienen jugando un importante rol en mejorar la productividad acuícola.
La selección genómica (GS) es un nuevo enfoque. GS usa muchos marcadores como predictores del rendimiento y consecuentemente brinda predicciones más exactas de los valores de crianza.
La edición del genoma (GE) empleando CRISPR/Cas es capaz de acelerar la mejora genética de las especies acuícolas cuando los genes a ser editados son conocidos. La edición del genoma permite una rápida introducción de alelos favorables al genoma, para incrementar la frecuencia de los alelos deseados en determinados loci de rasgos importantes.
Los avances en la selección genómica y la edición del genoma pueden revolucionar la industria de la acuacultura ayudando a mejorar rasgos de importancia económica para muchas especies.
En el futuro, la combinación de la selección genómica y la edición del genoma con estrategias de crianza avanzadas y biotecnologías más maduras, podrían acelerar sustancialmente la mejora genética en la acuicultura.
Tecnologías digitales/información
Las tecnologías digitales/información que tienen el poder de realizar cambios profundos en la industria acuícola incluyen
Robótica
La producción acuícola es un proceso complicado. Muchas actividades, como por ejemplo la alimentación, la limpieza de estanques y redes, el monitoreo del comportamiento y la remoción de los peces enfermos, son intensivas en mano de obra y costosas.
Asimismo, en la industria acuícola existen pocos sistemas personalizados, que pueden funcionar universalmente para todas las especies y sistemas de cultivo acuícola, debido a la alta diversidad de especies y sistemas.
Desde una perspectiva tecnológica, las soluciones para estas tareas complicadas existen.
Los robots pueden ser empleados en la alimentación, la limpieza de estanques y redes, la inyección de vacunas, y la remoción de peces enfermos. Además, los robots pueden ser empleados para el monitoreo de la salud y la prevención del escape de los peces de los sistemas de cultivo.
Drones para la recolección de datos
Los drones también pueden ayudar a la acuicultura. Los drones son capaces de monitorear las granjas acuícolas en tierra o en el mar, especialmente en las piscigranjas en mar abierto.
Una característica importante de los drones es que puede recolectar nueva información, que es difícil de ser obtenida por los humanos. Esta información puede ser usada para generar algoritmos para el desarrollo de tecnologías que permitan mejorar la eficiencia de la producción acuícola.
Asimismo la combinación de los drones con la inteligencia artificial y la computación en la nube reducirán los costos y mejorarán las operaciones para la industria acuícola.
Sensores para medir parámetros de la calidad de agua, monitorear la alimentación y el estado de salud
Los sensores pueden ser usados en la recolección de los parámetros de la calidad del agua, incluido los niveles de oxígeno disuelto, los valores de pH, la salinidad, la turbidez y la concentración de contaminantes.
Al respecto, muchos de los robots y drones emplean sensores para obtener datos en tiempo real de la calidad del agua.
Mediante el empleo de sensores submarinos conectados a la internet, se puede monitorear la alimentación de los peces cultivados en jaulas, estanques y ríos, y de esta forma se puede ajustar la cantidad de alimento.
Inteligencia artificial para la toma de decisiones
Aunque los robots, drones y sensores son capaces de recolectar datos de forma rápida y en tiempo real, aún se necesita del análisis para tomar decisiones correctas empleados los datos recolectados debido a la gran cantidad de datos.
En la actualidad, varias instituciones de investigación y start-up de tecnología acuícola están estudiando y aplicando la inteligencia artificial para mejorar y acelerar la toma de decisiones.
De esta forma la inteligencia artificial provee un control completo sobre los sistemas de producción acuícolas con menos mantenimiento y menores costos. Sin embargo, la inteligencia artificial tiene sus limitaciones debido a la baja disponibilidad de datos disponibles. Las bases de datos se están volviendo cada vez más importantes.
Realidad aumentada para mejorar la producción y la educación en la acuicultura
La realidad aumentada es una experiencia interactiva en el ambiente de un mundo real. Los objetos localizados en el mundo real son fortalecidos con la asistencia de información perceptiva generada por computadora.
En la realidad aumentada, los objetos producidos por una computadora son usados para mejorar la impresión de las experiencias del mundo real.
Con la asistencia de la realidad aumentada, los acuicultores pueden ganar un mejor panorama de sus lugares de producción, y completar operaciones de forma más efectiva y con cero riesgo.
Otra aplicación de la realidad aumentada en la industria acuícola es la enseñanza y la educación. La Norwegian University of Science and Technology (NUST) ha desarrollado y aplicado la realidad aumentada y la realidad virtual en la enseñanza a sus estudiantes sobre el bienestar de los peces, la prevención de enfermedades, el escape de peces y las condiciones laborales peligrosas.
Realidad virtual para entrenamiento y consultoría
La realidad virtual es capaz de convertir las situaciones ambientales en una interfaz digital ubicando objetos virtuales en tiempo real y el mundo real.
En el mundo acuícola existen varias potenciales aplicaciones de la realidad virtual, incluida la enseñanza y la educación. Por ejemplo, la realidad virtual viene siendo aplicada para estimular el interés en la acuicultura de los jóvenes en Noruega.
Tecnología de impresión 3D para producir herramientas
La impresión 3D permite la producción de objetos sólidos 3D de un archivo digital.
En la acuacultura, la aplicación de la impresión 3D aún se encuentra en la infancia. La impresión 3D viene siendo empleada para imprimir sistemas de hidroponía y peces robots.
Existen varios desafíos para adaptar la impresión 3D en la acuicultura, incluido el costo del equipamiento, el costo de fabricación, los requerimientos pos-procesamiento y la limitada disponibilidad de materiales, que pueden ser usados en el agua y otros lugares.
Blockchain una herramienta para la trazabilidad
Las aplicaciones basadas en el blockchain se vienen empleando para compartir datos, en el procesamiento de pagos, la transferencia de dinero, los sistemas de almacenamiento distribuidos en la nube y la protección de la identidad digital.
La industria acuícola genera y recolecta grandes cantidades de datos de diferentes compañías y acuicultores. Sin embargo, estos datos no son usualmente compartidos por los diferentes actores.
Con la tecnología blockchain, la cadena de suministro en la industria acuícola puede ser digitalizada, permitiendo la total trazabilidad desde las granjas al consumidor y permite conectar a todos los involucrados en el mundo.
El blockchain en la acuacultura es capaz de reducir el tiempo de procesamiento de una transacción, mejorar la relaciones de dependencia y confianza entre productores, minoristas, consumidores, gobiernos y organismos de certificación.
Internet de las cosas
La internet de las cosas (IoT) está jugando un importante rol en muchas industrias, pero es relativamente nueva en la acuicultura. Esta tecnología permite conectar grandes cantidades de datos en toda la industria acuícola.
Además de los datos de las granjas acuícolas, los sitios de producción y las fábricas de procesamiento de alimentos, la big data de las redes sociales también se volverán importantes para la industria de la acuicultura.
Existen varios beneficios de aplicar la tecnología de internet de las cosas en la acuicultura:
i) Las condiciones ambientales en las instalaciones acuícolas pueden ser monitoreadas de forma efectiva en tiempo real y con mayor exactitud mediante la incorporación de cámaras submarinas y sensores.
ii) Permite una mejor gestión ambiental mediante el monitoreo continuo y en tiempo real de los efectos de las piscigranjas sobre el ambiente que lo rodea.
iii) El internet de las cosas en combinación con el aprendizaje automático con datos adquiridos con el tiempo puede ayudar a generar modelos predictivos. Estos modelos predictivos permitirán la toma de mejores decisiones.
Acuicultura en mar abierto
La acuicultura en mar abierto, también llamada acuicultura oceánica, es un enfoque emergente para el cultivo de peces marinos. Este tipo de acuacultura es considerada como uno de los más importantes medios para asegurar el suministro suficiente y estable de pescado, mientras que se minimiza los efectos ambientales negativos de la acuicultura marina convencional.
Sistemas de recirculación y energías renovables
Los investigadores vienen reduciendo los costos de energía que se necesitan en los sistemas de recirculación de acuicultura mediante el uso de energías renovables.
Algunos sistemas de recirculación de agua emplean energía renovable, incluida solar y eólica. Sin embargo, los sistemas de recolección solar existentes en la acuacultura tiene problemas de una alta inversión inicial y la lenta recuperación de los costos.
Proteínas y aceites alternativos
Para reemplazar a la harina de pescado, proteínas alternativas basadas en las plantas vienen siendo estudiadas, incluida la proteína de la soja.
Las micro y macroalgas vienen siendo incluidas en los alimentos para peces como reemplazo de las harinas de pescado. En la actualidad, los alimentos basados en algas aún son caras, pero muestran resultados prometedores.
Otra opción son las proteínas basadas en insectos. Las larvas de la mosca soldado y de los grillos son candidatos prometedores. Se han establecidos protocolos para el cultivo de estos insectos empleados residuos de alimentos.
Vacunas orales
Las vacunas son un medio efectivo para prevenir las enfermedades bacterianas y virales. La vacunación contribuye a la sustentabilidad ambiental, social y económica de la industria acuícola.
Desafortunadamente, el desarrollo de vacunas en la industria de la acuicultura aún está muy por detrás de la industria ganadera. Solo existen pocas vacunas registradas y que pueden ser aplicadas en las especies acuícolas.
Las vacunas orales minimizan la manipulación y el daño a los peces, de esta forma se reducen las tasas de mortalidad durante la vacunación.
Conclusión
La expansión de la industria de la acuicultura requiere de tecnologías nuevas y disruptivas. Afortunadamente, varias tecnologías emergentes y disruptivas tienen el potencial de revolucionar la industria acuícola.
Aunque el sector acuícola se encuentra entre los más lentos en adoptar las nuevas tecnologías, los profesionales deben considerar que las tecnologías avanzadas ofrecen una oportunidad para desarrollar una industria acuícola sostenible y rentable.
No obstante, aún existen brechas entre la disponibilidad de tecnologías nuevas y disruptivas y sus aplicaciones reales en la industria de la acuicultura. Superar estas brechas requieren que acuicultores, científicos, ingenieros, desarrolladores de software y economistas trabajen juntos para integrar de forma efectiva estas tecnologías en cada parte de la cadena de valor de la actividad acuícola.
Las agencias gubernamentales deben suministrar los fondos de investigación para proyectos multidisciplinarios, los inversionistas de riesgo deben apoyar las nuevas start-up para la integración de las tecnologías disruptivas en la industria de la acuacultura.
Referencia (acceso abierto):
Kangning Yue, Yubang Shen. An overview of disruptive technologies for aquaculture. Aquaculture and Fisheries, 2021, ,ISSN 2468-550X,
https://doi.org/10.1016/j.aaf.2021.04.009.
