Sistemas de Cultivo

Técnicas innovadoras de maricultura para cerrar los ciclos de nutrientes

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By Milthon Lujan

La acuicultura es una técnica para producir especies marinas. Sin embargo, la acuicultura marina a menudo afecta los ecosistemas circundantes a través de la contaminación con agua residuales, alimentos sobrantes y productos farmacéuticos.

Para mejorar la sostenibilidad de la acuicultura convencional, la reutilización de las aguas residuales ricas en nutrientes y, por lo tanto, el cierre del ciclo de nutrientes es fundamental para promover la acuicultura sostenible.

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Investigadores del Teaching and Research Field Engineering Hydrology publicaron una revisión científica sobre las actividades de investigación de diferentes métodos de producción de alimentos en agua marina: Acuicultura Multitrófica Integrada (IMTA), Tecnología Biofloc (BFT) y acuaponía marina; y presentan una evaluación económica de sus productos.

Acuicultura Multitrófica Integrada (IMTA)

En las jaulas los peces son mantenidos a altas densidades. Para asegurar un alto intercambio y una buena calidad de agua, la mayoría de las jaulas de los peces se localizan en áreas con fuertes corrientes.

Como resultado, los desechos (alimentos no consumidos y heces) son descargados en los ecosistemas circundantes.

En el IMTA, el enfoque se basa en emplear efluentes ricos en nutrientes para criar/cultivar otros productos y proteger los ecosistemas circundantes del incremento de las cargas de nutrientes.

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En el área adjunta a las jaulas, siguiendo el flujo de la corriente, se pueden cultivar especies filtradoras como los mejillones. Los mejillones se alimentan de partículas de materia orgánica del agua, mientras que las macroalgas absorben los nutrientes disueltos.

El cocultivo de filtradores con macroalgas no solo mitiga los impactos negativos de la acuicultura en el mar, sino que también ofrece un beneficio económico adicional.

Ejemplo de Acuicultura Multitrófica Integrada (IMTA) en mar abierto. Fuente: Lothmann et al., (2022).
Ejemplo de Acuicultura Multitrófica Integrada (IMTA) en mar abierto. Fuente: Lothmann et al., (2022).

Acuicultura biofloc

Los sistemas biofloc son diseñados para reducir el consumo de agua y la demanda de alimento, y se práctica en los sistemas acuícolas en tierra.

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El diseño operacional del sistema es simple. Los desechos nitrogenados de las especies acuícolas son metabolizados por bacterias heterotróficas, las cuales integran el nitrógeno en su biomasa.

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Como resultado, se desarrollan los conglomerados de biofloc, los cuales son metabolizados por las especies acuícolas, y pueden sustituir una parte del alimento.

La tecnología biofloc es adecuada para la producción acuícola en agua salada y agua dulce. No obstante, varios estudios se han enfocado en el cultivo de camarón y tilapia.

Acuaponia marina

La acuaponia es la integración de los sistemas de recirculación en acuicultura (RAS) y la hidroponía. Las aguas residuales de la acuicultura, ricas en nutrientes, se dirigen a filtros biológicos y mecánicos para la eliminación de sólidos y la conversión de amoníaco y, finalmente, se dirigen a lechos de cultivo sin suelo para la fertirrigación de las plantas.

Mediante la absorción de nutrientes por parte de las plantas, el agua se purifica y se puede redirigir de nuevo al tanque de cultivo.

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Las mayores ventajas de la acuaponia son los ahorros de agua, fertilizantes y pesticidas, y la independencia de las características de los suelos locales.

La acuaponia marina ha recibido poca atención, quizás porque el mercado de plantas tolerantes a la sal (halófitas) no es grande. Sin embargo, teniendo en cuenta el aumento mundial de la salinidad del suelo y las aguas subterráneas, la acuaponia marina podría ser una alternativa competitiva a la desalinización.

Análisis económico

Los precios, así como la estabilidad de precios, determinan si una técnica puede generar ganancias y, en última instancia, la rentabilidad es un requisito previo para la implementación comercial.

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El estudio presenta una serie de tablas en donde se resumen los usos y precios de diferentes especies acuícola usadas en sistemas IMTA, biofloc y acuaponia marina, entre los cuales se incluyen:

  • Especies principales: lubina Europea, lisa, trucha arcoíris, tilapia, salmón del Atlántico, lenguado, rodaballo y camarones marinos.
  • Especies extractivas: vieira, ostra del Pacífico, abalón, mejillones, pepino de mar o erizo de mar.
  • Especies macroalgas: Alaria esculenta, Chaetomorpha linum, Caulerpa lentillifera, Gracilaria, Laminaria japonica, Macrocystis pyrifera, Saccharina latissima, Ulva sp.
  • Especies de halófitos: Atriplex hortensis, Batis maritima, Crithmum maritimum, Halimione portulacoides, Sarcocornia ambigua, Tripolium pannonicum.

Discusión

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El estudio indica que técnicas como IMTA, biofloc y acuaponia marina son candidatos prometedores para cerrar el ciclo de nutrientes en la acuicultura.

En los enfoques IMTA y de acuaponia marina, el exceso de nutrientes y los alimentos no consumidos son eficientemente consumidos por filtradores y plantas, con la adicional diversificación del portafolio de productos.

En la tecnología biofloc, los carbohidratos baratos son usados para incorporar nitrógeno en los bioflocs, que pueden sustituir una parte de los alimentos para las especies acuáticas.

La evaluación económica de los productos adicionales de IMTA y acuaponia, como los filtradores y las macroalgas, mostraron buenos prospectos, pero también confirmó fuertes fluctuaciones en los precios. A pesar de su potencial, solo existen pocas implementaciones comerciales.

Conclusión

“Las implementaciones económicamente viables de IMTA y BFT demuestran que la dirección tomada es auspiciosa. Sin embargo, hay un largo camino por delante. Todavía hay muy poco conocimiento y experiencia operativa para garantizar suficiente confiabilidad y estabilidad del sistema, por lo tanto, las aplicaciones de IMTA, BFT y, en particular, de acuaponia marina, son una empresa riesgosa”, concluyen los investigadores.

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Las altas inversiones de capital y el consumo de energía para las instalaciones terrestres reducen aún más el atractivo para los inversores. Según los investigadores la I&D técnica se debe concentrar en la reducción de costos y mejorar la fiabilidad.

El estudio fue financiado por H2020 Environment; AWESOME; Prima Programme financiado por la Unión Europea.

Contacto
Ricarda Lothmann, Teaching and Research Field Engineering Hydrology, Mies-van-der-Rohe-Str. 17, 52074 Aachen, Germany.
Email: lothmann@lfi.rwth-aachen.de

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Referencias (acceso abierto)
Lothmann, R, Sewilam, H. Potential of innovative marine aquaculture techniques to close nutrient cycles. Rev Aquac. 2022; 1- 18. doi:10.1111/raq.12781

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