La industria de la acuicultura enfrenta desafíos ambientales significativos, principalmente debido a la generación de aguas residuales ricas en nutrientes. Estas aguas residuales, cargadas de residuos de alimentos para peces y excrementos, pueden provocar contaminación del agua, eutrofización y floraciones de algas nocivas. Para abordar este problema, los humedales artificiales (CW) han surgido como una solución sostenible y rentable.
Para mejorar la eficiencia de los CW en el tratamiento de aguas residuales de la acuicultura, los investigadores de la South China Agricultural University, del Guangdong Provincial Key Laboratory of Utilization and Conservation of Food and Medicinal Resources in Northern Region, y de la Shenzhen Institute of Guangdong Ocean University han realizado un estudio exhaustivo para identificar la combinación óptima de complejos microbianos, sustratos y macrófitos. Al examinar sistemáticamente varios componentes, apuntaron a maximizar la eliminación de nutrientes, particularmente nitrógeno y fósforo.
La alternativa de los humedales artificiales
Los humedales artificiales han surgido como una tecnología verde prometedora para el tratamiento de aguas residuales. Los humedales artificiales emplean sustratos, plantas y microorganismos para eliminar contaminantes de las aguas residuales de la acuicultura.
El estudio
Según reporta el estudio publicado en Journal of Water Process Engineering, los investigadores examinaron cuatro complejos microbianos, cinco macrófitos y dos materiales de sustrato por su capacidad para eliminar la demanda química de oxígeno (DQO), el nitrógeno total (NT), el nitrógeno amónico (AN), el nitrógeno nítrico (NN) y el fósforo total (TP) de las aguas residuales de la acuicultura.
Hallazgos clave
- Energía microbiana: Entre los complejos microbianos evaluados, MC3, a una concentración de 1,0 g/L, demostró ser el más eficaz para eliminar una amplia gama de contaminantes, incluida la demanda química de oxígeno (DQO), el nitrógeno total (NT), el nitrógeno amónico (AN), el nitrógeno nítrico (NN) y el fósforo total (TP).
- Maravilla de las macrófitas: Myriophyllum aquaticum (MA) surgió como la macrófita de mayor rendimiento, demostrando una capacidad excepcional para reducir los niveles de nutrientes.
- Superioridad del sustrato: La zeolita superó a la ceramsita en términos de eficiencia de eliminación de nutrientes, en particular para los compuestos de nitrógeno.
Un enfoque sinérgico
Con base en estos hallazgos, los investigadores desarrollaron cuatro CW artificiales, cada uno incorporando los componentes óptimos identificados en el estudio.
De acuerdo con los resultados del estudio, el sistema CW-2, que combina MA, Canna indica, MC3-T2 y zeolita, mostró las tasas de eliminación más altas de DQO, TN, AN, NN y TP durante una evaluación de ocho períodos. Las tasas de eliminación de CW-2 fueron de 57-43% para DQO, 29-11% para TN, 65-28% para AN, 87-69% para NN y 80-47% para TP.
Implicaciones para la acuicultura sostenible
Este estudio contribuye a la creciente investigación sobre humedales artificiales como una solución sostenible para el tratamiento de aguas residuales de la acuicultura. Al seleccionar y combinar cuidadosamente complejos microbianos, sustratos y macrófitos, es posible crear sistemas altamente eficientes que pueden reducir significativamente la contaminación por nutrientes y proteger los ecosistemas acuáticos.
El desarrollo de CW-2 representa un paso prometedor hacia prácticas de acuicultura sostenibles. Este enfoque innovador no solo mitiga los impactos ambientales, sino que también ofrece una solución rentable y respetuosa con el medio ambiente para el tratamiento de aguas residuales.
Los hallazgos del estudio pueden ser valiosos para los ingenieros ambientales y los responsables de las políticas que participan en la gestión de los recursos hídricos y el tratamiento de las aguas residuales.
Conclusión
“Los resultados del cribado revelaron que el complejo microbiano MC3 mostró la mayor eliminación de DQO, TN, AN, NN y TP durante 15 días del experimento. El cribado de macrófitos reveló que MA, CI y PA fueron los más eficientes para la eliminación de la máxima DQO, TN, AN, NN y TP durante 30 días” concluyen los investigadores.
El estudio destaca la importancia de seleccionar la combinación correcta de complejos microbianos, sustratos y macrófitos para un tratamiento eficaz de las aguas residuales de la acuicultura. El desarrollo de CW que utilizan componentes optimizados, como el sistema CW-2, ofrece una solución prometedora para eliminar el exceso de nutrientes de CPW y mitigar la eutrofización.
El estudio fue financiado por National Key Research and Development Program of China, National Science Foundation of China, y Guangdong Provincial Key Construction Discipline Research Capability Improvement Project.
Contacto
Huashou Li
College of Natural Resources and Environment, South China Agricultural University
Guangzhou 510642, China.
Email: lihuashou@scau.edu.cn
Referencia
Nabi, F., Peng, Y., Kama, R., Sajid, S., Memon, F. U., Ma, C., & Li, H. (2025). Enhanced nutrient removal from aquaculture wastewater using optimized constructed wetlands: A comprehensive screening of microbial complexes, substrates, and macrophytes. Journal of Water Process Engineering, 69, 106634. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2024.106634
