USA – Nuevas tecnologías que pueden ayudar a los maricultores a combatir la acidificación de las aguas del mar y que afectan, principalmente, al cultivo de bivalvos.
Un equipo de investigadores del Pacific Northwest National Laboratory y de la University of Washington publicaron una revisión científica sobre las tecnologías disponibles comercialmente y en etapa inicial para la desacidificación del agua de mar y su idoneidad para la acuacultura.
Océanos y CO2
Los océanos absorben cerca del 33% de todas las emisiones antropogénicas de CO2. El incremento en la presión parcial del CO2 en los océanos directamente afecta la productividad y la supervivencia de las industrias y ecosistemas costeros.
Para la maricultura, la disminución de la alcalinidad del agua de mar resulta en una disponibilidad reducida de carbonatos para que los organismos marinos construyan sus conchas, conduciendo a una disminución de la calidad y productividad de la acuacultura.
La industria acuícola ha estado implementando sistemas acuícolas de recirculación (RAS) para reducir el CO2 en el agua de cultivo, pero el interés reciente en la captura de CO2 en el océano ha llevado a estrategias adicionales que pueden ser relevantes.
Métodos de remoción del dióxido de carbono marino
La captura de CO2 del océano, frecuentemente referido como remoción del dióxido de carbono marino (mCDR), ha permitido el surgimiento de soluciones climáticas para el océano, a la vez que se combate la acidificación.
Se han considerado varias estrategias de remoción del dióxido de carbono marino, que van desde la surgencia artificial y la mejora de la alcalinidad del océano hasta el cultivo de algas marinas y la extracción electroquímica de CO2.
Debido a que todos los enfoques se encuentran en las primeras etapas de desarrollo y la escasez de demostraciones de campo hasta la fecha, su potencial de impacto estimado es muy variable y se desconocen los riesgos asociados con la implementación a gran escala.
De acuerdo con los autores del estudio, los beneficios y la idoneidad de las técnicas también dependen de la industria local (en tierra o en alta mar), el ecosistema y las necesidades de recursos competitivos.
“Teniendo en cuenta las consideraciones sobre la salud de los peces y la seguridad alimentaria, la mejora de la alcalinidad química del agua captada que provoca la precipitación de CaCO3 no parece ideal”, reportan los investigadores.
Ellos también indican que el cultivo de algas marinas, a pesar de ser una estrategia de captura de carbono libre de insumos químicos, se desconocen los cambios espacio temporales de pH generados.
“Además, las instalaciones de acuicultura pueden necesitar recursos adicionales para cultivar y gestionar las algas marinas, lo que las hace menos atractivas”, reportan.
Tecnologías para la remoción de CO2 del agua
Los investigadores describen los métodos de eliminación de Co2 adecuados para desacidificación de las aguas que serán empleadas en la maricultura, tanto las tecnologías comercialmente disponibles como los métodos en las primeras etapas de desarrollo.
Ellos clasifican los métodos en:
a. Físicos: filtro percolador,
b. Químicos: intercambio iónico, y
c. Electroquímicos: electrodiálisis de membrana bipolar e intercambio catiónico electrolítico.
Los autores del estudio también incluyen una comparación de los métodos en términos de costo, eficiencia y facilidad de uso.
Sistemas de recirculación en acuicultura y filtro percolador
En los sistemas de recirculación en acuacultura, el filtro percolador está diseñado para proveer aireación y remover CO2. En un filtro percolador, el agua es bombeada a la parte superior del filtro, donde la gravedad impulsa el agua hacia abajo para atravesar el medio del filtro.
El medio del filtro puede ser polietileno no estructurado/estructurado, lana de madera/aserrín, humedales construidos, u otros materiales que interrumpen el flujo de agua.
Resinas de intercambio iónico
Las resinas de intercambio iónico son ampliamente usadas en el tratamiento de agua y en procesos industriales. Estas son comercializadas como tipos de intercambio aniónico y catiónico.
Mientras que las resinas de intercambio aniónico se pueden usar para capturar CO2 directamente como iones de bicarbonato, las resinas de intercambio catiónico se pueden usar para capturar CO2 indirectamente alterando el pH del agua de mar y alterando el equilibrio carbonato/bicarbonato.
Electrodiálisis de membrana bipolar
Una unidad de electrodiálisis de membrana bipolar (BPMED) se compone de múltiples capas de membrana apiladas entre un ánodo y un cátodo. Cuando se suministra la energía adecuada a la unidad, el agua en la superficie de la membrana bipolar se disocia en iones H+ y OH-.
Dentro del agua calcificada (pH 4), el pH bajo cambia el equilibrio CO2-carbonato para favorecer la formación de CO2.
Intercambio catiónico electrolítico
El módulo de intercambio catiónico electrolítico (E-CEM) fue diseñado principalmente para generar combustibles a partir de agua de mar para aplicaciones navales.
El E-CEM en sí es una celda de tres compartimentos que se encuentra entre un ánodo y cátodo hechos de titanio recubierto de platino. Entre cada compartimento se encuentra una membrana de intercambio catiónico.
Conclusión
Los nuevos métodos, además de la eliminación de CO2, ofrecen opciones de captura para mejorar la sostenibilidad de la acuicultura.
La mayoría de los métodos considerados se basan en un cambio de pH inducido por voltaje para cambiar el equilibrio de carbonato/bicarbonato hacia la liberación de CO2, con la subsiguiente captura del CO2 liberado como gas o como carbonatos minerales sólidos.
El estudio fue financiado por la Water Power Technologies Office del US Department of Energy y por el Laboratory Directed Research and Development Program (LDRD) en el Pacific Northwest National Laboratory (PNNL).
Referencia (acceso libre)
Myers, Christopher R., and Chinmayee V. Subban. 2022. Ocean Deacidification Technologies for Marine Aquaculture. Journal of Marine Science and Engineering 10, no. 4: 523. https://doi.org/10.3390/jmse10040523
