El nitrógeno es un elemento fundamental en los ecosistemas acuáticos, pero su acumulación excesiva en la acuicultura es un arma de doble filo. Los restos de alimento no consumido y las excreciones de los peces liberan compuestos nitrogenados como el amonio (NH₄), que en altas concentraciones pueden ser tóxicos y degradar la calidad del agua. La tecnología biofloc (BFT) ha surgido como una solución prometedora, utilizando comunidades microbianas para reciclar estos desechos y convertirlos en una fuente de alimento suplementaria para los peces.
Sin embargo, la eficiencia de la eliminación de nitrógeno y la estabilidad del sistema BFT siguen siendo un desafío. Un reciente estudio publicado en Chemosphere investiga cómo la integración de Nanoburbujas de Oxígeno Puro (PNOBs) puede superar estas limitaciones, mejorando drásticamente el ciclo del nitrógeno y el rendimiento del cultivo de tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus).
Conclusiones clave
- 1 Conclusiones clave
- 2 ¿Cómo funciona un sistema biofloc con nanoburbujas de oxígeno?
- 3 Un ciclo del nitrógeno más eficiente y estable
- 4 El impacto en los peces: tilapia más grande y saludable
- 5 Eficiencia del carbono: un sistema más sostenible y económico
- 6 Conclusión: un paso adelante para la acuicultura con biofloc
- 7 Entradas relacionadas:
- La tecnología de nanoburbujas de oxígeno puro (PNOBs) mejora la transformación del nitrógeno en sistemas biofloc en un 87.79%.
- El uso de PNOBs optimiza los niveles de oxígeno disuelto en un 9.22% y aumenta el rendimiento de crecimiento de los peces en un 18.8%.
- La aireación mejorada previene la acumulación excesiva de nitrito, manteniendo un mejor equilibrio de nitrógeno en el sistema.
- Los sistemas con PNOBs demuestran una eficiencia de carbono 32.7% mayor, ofreciendo una solución más sostenible para la acuicultura con biofloc.
¿Cómo funciona un sistema biofloc con nanoburbujas de oxígeno?
El estudio desarrollado por investigadores de la Brawijaya University comparó dos sistemas de cultivo de tilapia durante 56 días: un sistema biofloc convencional (BFT) y un sistema biofloc mejorado con nanoburbujas de oxígeno puro (BFT-PNOBs).
- Sistema BFT convencional: Utilizó aireación tradicional con difusores para mantener los flóculos en suspensión y oxigenar el agua.
- Sistema BFT-PNOBs: Además de la aireación convencional, se integró un sistema que primero concentra el oxígeno del aire ambiente (con una pureza del 93% ±3%) mediante un concentrador de oxígeno. Luego, un generador de nanoburbujas mezcla este oxígeno puro con el agua del tanque, creando burbujas de tamaño nanométrico (la mayoría entre 100 y 500 nm) que se reintroducen a alta presión.
La ventaja de las PNOBs radica en su alta superficie y su prolongado tiempo de retención en el agua, lo que garantiza una transferencia de oxígeno muy superior a los métodos convencionales.
Un ciclo del nitrógeno más eficiente y estable
El estudio demostró que la disponibilidad extra de oxígeno en el sistema BFT-PNOBs tuvo un impacto directo y significativo en las diferentes etapas del ciclo del nitrógeno.
Mejor calidad del agua y mayor oxígeno disuelto
El sistema BFT-PNOBs mantuvo niveles de oxígeno disuelto (OD) consistentemente más altos y estables, con un promedio de 7.72 mg/L frente a los 6.67 mg/L del sistema convencional. Esta mejora del 9.22% en la oxigenación es crucial, ya que los procesos microbianos que eliminan el nitrógeno dependen en gran medida del oxígeno.
Además, aunque los sólidos disueltos totales (TDS) fueron más altos en el sistema con nanoburbujas (912 mg/L vs. 857 mg/L), esto reflejó una mayor actividad microbiana y formación de flóculos, indicando un ecosistema más activo y productivo.
Control superior de los compuestos nitrogenados tóxicos
La gestión del nitrógeno fue notablemente más eficiente con las PNOBs:
- Amonio (NH₄): Las concentraciones de amonio, el primer compuesto tóxico del ciclo, fueron consistentemente más bajas en el sistema BFT-PNOBs, con un promedio de 0.63 mg/L en comparación con 0.70 mg/L en el BFT convencional. Esto sugiere que el proceso de nitrificación (la conversión de amonio a nitrito) fue más rápido y eficaz.
- Nitrito (NO₂) y Nitrato (NO₃): El estudio reveló que la transformación de nitrógeno sigue una cinética de segundo orden, lo que significa que la velocidad de conversión es muy sensible a la concentración de oxígeno. El sistema BFT-PNOBs, al tener más oxígeno, aceleró todo el proceso, evitando la acumulación prolongada de nitrito tóxico y facilitando su conversión a nitrato.
Finalmente, el sistema BFT-PNOBs fue mucho más eficiente en transformar el nitrógeno total en formas no perjudiciales, como biomasa microbiana (flóculos) y nitrógeno gaseoso (N₂) a través de la desnitrificación. Logró una conversión del 58.47% del nitrógeno, muy superior al 38.78% del sistema convencional.
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El impacto en los peces: tilapia más grande y saludable
La mejora en la calidad del agua se tradujo directamente en un mejor rendimiento para la tilapia:
- Crecimiento: Los peces en el sistema BFT-PNOBs alcanzaron un peso final promedio de 57.13 g, un 18.8% más que los 48.08 g del sistema convencional.
- Tasa de supervivencia: La supervivencia también fue mayor en el sistema mejorado, atribuida a una calidad del agua más estable que reduce el estrés en los peces.
- Factor de Conversión Alimenticia (FCR): Aunque estadísticamente no hubo una diferencia significativa, se observó una tendencia hacia un FCR más bajo (1.04) en el sistema BFT-PNOBs en comparación con el BFT (1.14), lo que sugiere que los peces convirtieron el alimento en masa corporal de manera más eficiente.
Eficiencia del carbono: un sistema más sostenible y económico
Para mantener un sistema biofloc saludable, es crucial añadir una fuente de carbono (como la melaza) para mantener una relación C/N adecuada. En este estudio, ambos sistemas recibieron una entrada fija de carbono de 250 mg/L.
Gracias a su superior eficiencia en la asimilación de nitrógeno, el sistema BFT-PNOBs alcanzó una relación C/N de 13.99, mientras que el sistema convencional solo llegó a 10.14. Los cálculos sugieren que el sistema BFT-PNOBs podría lograr una relación C/N comparable a la del sistema tradicional utilizando solo 168.2 mg/L de carbono. Esto representa una mejora del 32.7% en la eficiencia del carbono, lo que podría reducir los costos operativos y el impacto ambiental asociado a la adición de materia orgánica.
Conclusión: un paso adelante para la acuicultura con biofloc
La integración de nanoburbujas de oxígeno puro en sistemas de biofloc no es solo una mejora incremental; es una optimización significativa que aborda uno de los principales cuellos de botella de la tecnología BFT: la eficiencia del ciclo del nitrógeno.
Al garantizar niveles de oxígeno disuelto más altos y estables, la tecnología PNOBs potencia la actividad microbiana responsable de la nitrificación y la desnitrificación, lo que resulta en una mejor calidad del agua. Esto, a su vez, se traduce en un mayor crecimiento y supervivencia de la tilapia, junto con un uso más eficiente del carbono. Estos hallazgos posicionan al sistema BFT-PNOBs como una solución más productiva, sostenible y ambientalmente responsable para el futuro de la acuicultura intensiva.
Contacto
Ating Yuniarti
Department of Aquaculture, Faculty of Fisheries and Marine Science, Brawijaya University
Jl. Veteran, Malang 65145, East Java, Indonesia.
Email: ating_y@ub.ac.id
Referencia
Gymnastiar, A. A., Yuniarti, A., Rahardjo, S. S. P., Maimunah, Y., Yuwanita, R., Mahariawan, I. M. D., Widyawati, Y., Sholichin, M., & Hariati, A. M. (2025). The role of Pure Nano Oxygen Bubbles in the nitrogen cycle of tilapia biofloc systems. Chemosphere, 384, 144522. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2025.144522
Editor de la revista digital AquaHoy. Biólogo Acuicultor titulado por la Universidad Nacional del Santa (UNS) y Máster en Gestión de la Ciencia y la Innovación por la Universidad Politécnica de Valencia, con diplomados en Innovación Empresarial y Gestión de la Innovación. Posee amplia experiencia en el sector acuícola y pesquero, habiendo liderado la Unidad de Innovación en Pesca del Programa Nacional de Innovación en Pesca y Acuicultura (PNIPA). Ha sido consultor senior en vigilancia tecnológica, formulador y asesor de proyectos de innovación, y docente en la UNS. Es miembro del Colegio de Biólogos del Perú y ha sido reconocido por la World Aquaculture Society (WAS) en 2016 por su aporte a la acuicultura.
