La tecnología de biofloc es una práctica de acuicultura sostenible que permite reciclar nutrientes de manera eficiente. Al minimizar las pérdidas de nutrientes, los sistemas de biofloc ofrecen una solución prometedora a las preocupaciones ambientales asociadas con la acuicultura tradicional.
Para comprender mejor la intrincada dinámica del ciclo de nutrientes dentro de los sistemas de biofloc, un estudio publicado en la revista Biosystems Engineering por investigadores de la Wageningen University and Research y de la IPB University empleó un enfoque de modelado semifísico. Este modelo se centró en tres nutrientes clave: carbono (C), nitrógeno (N) y fósforo (P). Al analizar las interacciones entre estos nutrientes y varios componentes del sistema, como el alimento, los peces, el biofloc y el perifiton, los investigadores obtuvieron información valiosa sobre la eficiencia del sistema y el potencial de retención de nutrientes.
Tecnología de biofloc
Para optimizar los sistemas de tecnología de biofloc (BFT), es fundamental comprender en profundidad la dinámica de los nutrientes. Los investigadores han desarrollado modelos matemáticos para simular y predecir el comportamiento de los nutrientes dentro de estos sistemas. Al analizar el flujo de carbono, nitrógeno y fósforo a través del sistema, los científicos pueden identificar estrategias para mejorar la eficiencia del uso de nutrientes y reducir el impacto ambiental.
El papel de la dieta en los sistemas de biofloc
El tipo de dieta que se administra a los organismos cultivados puede influir significativamente en la dinámica de los nutrientes en los sistemas BFT. Las dietas ricas en polisacáridos no amiláceos (NSP), que son ricas en fibra, pueden estimular el crecimiento de microorganismos de biofloc, lo que conduce a una mejor utilización de los nutrientes y una reducción de los desechos. Al seleccionar cuidadosamente la dieta adecuada, es posible mejorar la sostenibilidad de las prácticas de acuicultura.
Validación del modelo y análisis de escenarios
El modelo fue validado rigurosamente por los científicos con datos experimentales obtenidos a partir de dos tratamientos dietéticos: una dieta de control y una dieta con alto contenido de NSP. La dieta con alto contenido de NSP, rica en polisacáridos no amiláceos, se diseñó para promover el crecimiento de bacterias y algas beneficiosas dentro del biofloc. El modelo predijo con precisión el comportamiento de la mayoría de las variables del sistema, con la excepción de la biomasa del biofloc.
Análisis de escenarios: Maximización de la sostenibilidad
Para explorar el potencial de los sistemas de biofloc, los investigadores realizaron análisis de escenarios utilizando el modelo validado. Un hallazgo clave fue que duplicar la densidad de población en los sistemas de biofloc puede llevar a una mayor producción de peces y, al mismo tiempo, reducir las pérdidas de nutrientes. Esto sugiere que la tecnología de biofloc puede contribuir a prácticas de acuicultura más sostenibles e intensivas.
El estudio también comparó el impacto de diferentes dietas en la dinámica de los nutrientes. Si bien la dieta con alto contenido de NSP generó más desechos orgánicos, el biofloc y el perifiton en el sistema pudieron asimilar eficazmente estos desechos adicionales, en particular el carbono. Esto resalta la importancia de los factores dietéticos para influir en el ciclo de nutrientes y la gestión de desechos en los sistemas de biofloc.
Implicaciones para la acuicultura sustentable
Este estudio brinda información valiosa sobre la dinámica compleja de nutrientes de los sistemas de acuicultura basados en biofloc. Al optimizar factores como la composición de la dieta y la densidad de población, es posible mejorar aún más la sustentabilidad ambiental de esta prometedora tecnología. A medida que la industria de la acuicultura continúa creciendo, es esencial comprender mejor los flujos de nutrientes para minimizar los impactos negativos en los ecosistemas acuáticos.
Conclusión
Al avanzar en nuestra comprensión de los flujos de nutrientes en los sistemas de biofloc, este estudio proporciona información valiosa para optimizar su diseño y gestión. El modelo desarrollado puede ser una herramienta poderosa para predecir el comportamiento del sistema e identificar estrategias para minimizar las pérdidas de nutrientes y maximizar la utilización de los recursos.
Las conclusiones clave del estudio se pueden resumir en:
Precisión del modelo y poder predictivo:
- El modelo semifísico desarrollado captura de manera efectiva la dinámica del carbono (C), nitrógeno (N) y fósforo (P) en el sistema de biofloc-peces.
- La precisión del modelo, medida por RMSE/μ, es satisfactoria para la mayoría de los resultados simulados, lo que indica su confiabilidad para predecir el comportamiento del sistema.
Impacto de las estrategias de gestión:
- Densidad de población: Duplicar la densidad de población puede llevar a una mayor producción de peces sin aumentar significativamente las pérdidas de nutrientes. Sin embargo, esto requiere una gestión cuidadosa para mantener la calidad del agua y prevenir el agotamiento del oxígeno.
- Tasas de alimentación: Ajustar las tasas de alimentación puede influir en las cargas de nutrientes y el rendimiento del sistema.
- Composición dietética: La dieta alta en NSP, si bien produce más desechos orgánicos, puede ser tratada de manera efectiva por las comunidades de biofloc y perifiton. Esto sugiere que la manipulación dietética puede ser una herramienta para optimizar la utilización de nutrientes y minimizar el impacto ambiental.
Dinámica y flujo de nutrientes:
- Los diagramas de Sankey proporcionan una representación visual de los flujos de nutrientes dentro del sistema.
- La dieta alta en NSP da como resultado una mayor producción de carbono orgánico particulado (POC) y fósforo orgánico particulado (POP), como se esperaba.
- Sin embargo, la pérdida de POC es similar entre las dos dietas, lo que indica la capacidad de las comunidades de biofloc y perifiton para manejar mayores cargas orgánicas.
- Los flujos de nitrógeno fueron relativamente similares entre las dos dietas, lo que sugiere que los cambios dietéticos pueden tener un impacto más significativo en la dinámica del carbono y el fósforo.
El estudio fue financiado por Smart Indonesian Agriculture (Smart-In-Ag project) a través del Interdisciplinary Research and Education Fund (INREF) de la Wageningen University & Research, Países Bajos.
Contacto
Nurhayati Br Tarigan
Aquaculture and Fisheries, Animal Sciences Group, Wageningen University and Research.
P.O. Box 338, 6700 AH Wageningen, the Netherlands.
Email: nurhayati.brtarigan@wur.nl
Referencia (acceso abierto)
Tarigan, N. B., Verdegem, M., Ekasari, J., & Keesman, K. J. (2024). Nutrient flows in biofloc-Nile tilapia culture: A semi-physical modelling approach. Biosystems Engineering, 248, 108-129. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2024.09.021
