Los efluentes y lodos acuícolas contienen enormes cantidades de sustancias nitrogenadas, sólidos y nutrientes que pueden deteriorar el ambiente acuático.
Para utilizar los sedimentos acumulados y los nutrientes de los lodos de la acuicultura se utiliza la tecnología biofloc y los reactores biológicos de crecimiento suspendido.
Los científicos de ICAR-Central Institute of Fisheries Education y de ICAR-CIFE optimizaron los parámetros del procesamiento del lodo usando un biorreactor, para que el agua sea reusada y el lodo sea procesado en proteína de biofloc.
Además estudiaron la mejor combinación de nutrientes que podrían producir biofloc nutritivo que puede ser usado para la alimentación de animales acuáticos.
Biofloc in situ y ex situ
Existen dos tipos principales de tecnología biofloc: in situ y ex situ.
- In situ: el biofloc se desarrolla dentro del sistema de cultivo de peces o camarones.
- Ex situ: el biofloc es producido en un sistema que está fuera de la unidad de cultivo de peces o camarones.
En los sistemas de biofloc ex situ (biorreactor), las condiciones de cultivo de la producción de biofloc puede ser monitoreada, se puede mejorar la composición nutricional del biofloc mediante la regulación de la población microbiana, y también provee un mejor control en los ajustes C/N, la predicción de la formación de biofloc y reducir el riesgo ante un corte del suministro de electricidad.
La harina de biofloc producida en cualquier de los sistemas puede ser empleada como ingredientes para la formulación de dietas acuícolas.
Producción de biofloc en biorreactor
La producción de biofloc ex situ o en biorreactor permite un mejor control de la turbidez, oxigenación y permite producir proteína microbiana; además la aireación puede suministrarse de forma alternativa para mejorar los procesos de nitrificación y desnitrificación.
La formación del floc en un biorreactor es controlado por varios parámetros proveídos como la cantidad del lodo, el período de aireación, frecuencia de agitación, tiempo de retención del lodo y cantidad y calidad de los aditivos usados.
En este sentido, la optimización de varios parámetros físico-químicos dentro del biorreactor es muy importante para obtener la apropiada calidad nutricional en el biofloc producido ex-situ.
Tratamientos empleados
Para el desarrollo del estudio, los científicos emplearon dos biorreactores cilíndricos con un volumen de trabajo de 500 litros cada uno. Cada biorreactor cuenta con dos cámaras, la cámara exterior se llena con agua para enfriar la cámara interior, y la cámara interior es donde tiene lugar la producción real de biofloc.
Además, utilizaron un diseño factorial de variables independientes como cantidad de lodo (20 y 30 g/L), tasa carbono/nitrógeno (15:1 y 20:1) y almidón catiónico como biofloculante a dosis de 30 y 60 ppm.
Principales resultados
“El porcentaje de proteína cruda y lípidos crudos en el biofloc fue influenciado significativamente por la interacción entre la tasa carbono/nitrógeno y dosis del biofloculante, así como la interacción entre la cantidad del lodo, tasa carbono/nitrógeno y dosis del biofloculante”, reportan.
Por otro lado, según los resultados del estudio, el volumen del floc no mostró ser influenciado significativamente por la interacción entre la tasa carbono/nitrógeno y la dosis del biofloculante.
“Los parámetros optimizados fueron de 30 g/L de lodo, una tasa de carbono/nitrógeno de 20:1, y 30 ppm de almidón catiónico, que resulta en un máximo de proteína criada de 27.09%, un máximo de lípidos cruda de 4.36% y un volumen máximo de floc de 132 ml/L”, reportan.
De acuerdo con el análisis de componente principal (PC), los científicos encontraron dos componentes principales:
- PC1: factores nutricionales que deciden la composición nutricional del biofloc, y
- PC2: factores de nitrificación que son necesarios para la formación de biofloc.
Los investigadores describen que estos dos componentes principales explican el 85% del total de la variación de los datos.
Conclusión
“Usar un reactor de biofloc separado es beneficioso si consideramos las desventajas del sistema biofloc in situ”, concluyen.
Los científicos resaltan que el biofloc puede ser producido en un corto período de tiempo en el biorreactor, comparado con la producción en un sistema biofloc in situ.
Finalmente, destacan la producción de biofloc nutritivo en un biorreactor usando los desechos (lodos) con la optimización de nutrientes.
Contacto
Babitha Rani A.M.
ICAR-CIFE centre, Rohtak, Haryana, India
Email: babishibu@gmail.com
Referencia:
Sathiya Kala A, Sreedharan Krishnan, M.H Chandrakant, V Susitharan, Babitha Rani A.M. Valorisation of aquaculture sludge into microbial protein using bioreactor with an optimized nutrients, Biochemical Engineering Journal, 2023, 109014, ISSN 1369-703X, https://doi.org/10.1016/j.bej.2023.109014.
