Los sistemas de recirculación de acuicultura ( RAS ) se utilizan en acuarios domésticos y para la producción de peces donde el intercambio de agua es limitado y se requiere el uso de biofiltración para reducir la toxicidad del amoníaco . [1] A menudo también son necesarios otros tipos de filtración y control ambiental para mantener el agua limpia y proporcionar un hábitat adecuado para los peces. [2]El principal beneficio de RAS es la capacidad de reducir la necesidad de agua limpia y fresca al mismo tiempo que se mantiene un entorno saludable para los peces. Para operar económicamente, el RAS comercial debe tener una alta densidad de población de peces, y muchos investigadores están realizando estudios para determinar si el RAS es una forma viable de acuicultura intensiva . [3]
Procesos de tratamiento de agua RAS
Se utiliza una serie de procesos de tratamiento para mantener la calidad del agua en las operaciones de piscicultura intensiva. Estos pasos a menudo se realizan en orden o, a veces, en conjunto. Después de dejar el recipiente que contiene el pescado, el agua se trata primero en busca de sólidos antes de ingresar a un biofiltro para convertir el amoníaco, luego se desgasifica y oxigena, seguido a menudo por calentamiento / enfriamiento y esterilización. Cada uno de estos procesos se puede completar utilizando una variedad de métodos y equipos diferentes, pero independientemente de ello, todos deben tener lugar para garantizar un entorno saludable que maximice el crecimiento y la salud de los peces.
Biofiltración
Todos los RAS se basan en la biofiltración para convertir el amoníaco (NH 4 + y NH 3 ) excretado por el pescado en nitrato . [4] El amoníaco es un producto de desecho del metabolismo de los peces y las concentraciones altas (> .02 mg / L) son tóxicas para la mayoría de los peces. [5] Las bacterias nitrificantes son quimioautótrofos que convierten el amoníaco en nitrito y luego en nitrato. Un biofiltro proporciona un sustrato para la comunidad bacteriana, lo que da como resultado un biofilm grueso que crece dentro del filtro. [4] El agua se bombea a través del filtro y las bacterias utilizan el amoníaco como energía. El nitrato es menos tóxico que el amoníaco (> 100 mg / L) y puede eliminarse mediante un biofiltro desnitrificante o reemplazando el agua. Se requieren condiciones ambientales estables y un mantenimiento regular para garantizar que el biofiltro funcione de manera eficiente.
Remoción de sólidos
Además de tratar los desechos líquidos excretados por el pescado, también deben tratarse los desechos sólidos, esto se hace concentrando y eliminando los sólidos del sistema. [6] La eliminación de sólidos reduce el crecimiento de bacterias, la demanda de oxígeno y la proliferación de enfermedades . El método más simple para eliminar los sólidos es la creación de un depósito de sedimentación donde la velocidad relativa del agua es lenta y las partículas pueden depositarse en el fondo del tanque, donde se enjuagan o se aspiran manualmente con un sifón. Sin embargo, este método no es viable para operaciones RAS donde se desea una huella pequeña. La eliminación típica de sólidos de RAS implica un filtro de arena o un filtro de partículas donde los sólidos se alojan y pueden retirarse periódicamente del filtro. [7] Otro método común es el uso de un filtro de tambor mecánico en el que se hace correr agua sobre una pantalla de tambor giratorio que se limpia periódicamente con boquillas rociadoras presurizadas y la suspensión resultante se trata o se envía por el desagüe. Para eliminar partículas extremadamente finas o sólidos coloidales, se puede utilizar un fraccionador de proteínas con o sin la adición de ozono (O 3 ).
Oxigenación
Reoxigenar el agua del sistema es una parte crucial para obtener altas densidades de producción. Los peces necesitan oxígeno para metabolizar los alimentos y crecer, al igual que las comunidades de bacterias en el biofiltro. Los niveles de oxígeno disuelto se pueden aumentar mediante dos métodos, aireación y oxigenación . En la aireación, el aire se bombea a través de una piedra de aire o un dispositivo similar que crea pequeñas burbujas en la columna de agua, esto da como resultado un área de superficie alta donde el oxígeno puede disolverse en el agua. En general, debido a las lentas velocidades de disolución del gas y la alta presión de aire necesaria para crear pequeñas burbujas, este método se considera ineficaz y, en cambio, el agua se oxigena mediante el bombeo de oxígeno puro. [8] Se utilizan varios métodos para garantizar que durante la oxigenación todo el oxígeno se disuelva en la columna de agua. Se debe dar un cálculo y una consideración cuidadosos a la demanda de oxígeno de un sistema dado, y esa demanda debe satisfacerse con equipo de oxigenación o aireación. [9]
control de pH
En todos los RAS, el pH debe ser monitoreado y controlado cuidadosamente. El primer paso de nitrificación en el biofiltro consume alcalinidad y baja el pH del sistema. [10] Mantener el pH en un rango adecuado (5.0-9.0 para sistemas de agua dulce) es crucial para mantener la salud tanto de los peces como del biofiltro. El pH se controla típicamente mediante la adición de alcalinidad en forma de cal (CaCO 3 ) o hidróxido de sodio (NaOH). Un pH bajo dará lugar a niveles elevados de dióxido de carbono (CO 2 ) disuelto , que puede resultar tóxico para los peces. [11] El pH también se puede controlar desgasificando CO 2 en una columna de relleno o con un aireador, esto es necesario en sistemas intensivos, especialmente donde se usa oxigenación en lugar de aireación en tanques para mantener los niveles de O 2 . [12]
Control de temperatura
Todas las especies de peces tienen una temperatura preferida por encima y por debajo de la cual el pez experimentará efectos negativos para la salud y, finalmente, la muerte. Las especies de aguas cálidas como la tilapia y la barramundi prefieren el agua a 24 ° C o más cálida, mientras que las especies de agua fría como la trucha y el salmón prefieren la temperatura del agua por debajo de los 16 ° C. La temperatura también juega un papel importante en las concentraciones de oxígeno disuelto (OD), y las temperaturas del agua más altas tienen valores más bajos de saturación de OD. La temperatura se controla mediante el uso de calentadores sumergidos, bombas de calor , enfriadores e intercambiadores de calor . [13] Los cuatro pueden usarse para mantener un sistema funcionando a la temperatura óptima para maximizar la producción de pescado.
Bioseguridad
Los brotes de enfermedades ocurren más fácilmente cuando se trata de las altas densidades de población de peces que se emplean típicamente en el RAS intensivo. Los brotes se pueden reducir operando múltiples sistemas independientes con el mismo edificio y aislando el contacto de agua a agua entre los sistemas limpiando el equipo y el personal que se mueve entre los sistemas. [14] También el uso de un Violet Ultra (UV) o de ozono sistema de tratamiento de agua reduce el número de virus de libre flotación y bacterias en el agua del sistema. Estos sistemas de tratamiento reducen la carga de enfermedades que se produce en los peces estresados y, por lo tanto, reducen la posibilidad de un brote.
Ventajas
- Requerimientos de agua reducidos en comparación con los sistemas de acuicultura de canales o estanques. [15]
- Necesidades de tierra reducidas debido a la alta densidad de población [16]
- Flexibilidad en la selección del sitio e independencia de una gran fuente de agua limpia. [17]
- Reducción del volumen de efluentes de aguas residuales. [18]
- Mayor bioseguridad y facilidad para tratar los brotes de enfermedades. [14]
- Capacidad para monitorear y controlar de cerca las condiciones ambientales para maximizar la eficiencia de la producción. Del mismo modo, independencia de las condiciones climáticas y ambientales variables. [1]
Desventajas
Tipos de alimentos | Emisiones de gases de efecto invernadero (g CO 2 -C eq por g de proteína) |
---|---|
Carne de rumiante | 62 |
Acuicultura en recirculación | 30 |
Pesca de arrastre | 26 |
Acuicultura sin recirculación | 12 |
Cerdo | 10 |
Aves de corral | 10 |
Lácteos | 9.1 |
Pesca sin arrastre | 8,6 |
Huevos | 6,8 |
Raíces almidonadas | 1,7 |
Trigo | 1.2 |
Maíz | 1.2 |
Legumbres | 0,25 |
Alta inversión inicial en materiales e infraestructura. [20]
- Los altos costos operativos se deben principalmente a la electricidad y al mantenimiento del sistema. [20]
- Necesidad de personal altamente capacitado para monitorear y operar el sistema. [20]
- Emisiones de gases de efecto invernadero más altas que la acuicultura sin recirculación. [21]
Tipos especiales de RAS
Acuaponia
La combinación de plantas y peces en un RAS se conoce como acuaponía. En este tipo de sistema, el amoníaco producido por los peces no solo se convierte en nitrato, sino que las plantas también lo eliminan del agua. [22] En un sistema de acuaponía, los peces fertilizan eficazmente las plantas, esto crea un sistema de circuito cerrado donde se generan muy pocos desechos y se minimizan los insumos. La acuaponía ofrece la ventaja de poder cosechar y vender múltiples cultivos. Existen opiniones contradictorias sobre la idoneidad y seguridad de los efluentes RAS para sostener el crecimiento de las plantas en condiciones de acuaponía. Las futuras conversiones, más bien "mejoras", de granjas RAS operativas a empresas acuapónicas semicomerciales no deben ser disuadidas por argumentos sobre la insuficiencia de nutrientes o la seguridad de los nutrientes. Se fomenta la incentivación de los desechos agrícolas de RAS a través de la acuaponía semicomercial. Los nutrientes encerrados en las aguas residuales y los lodos RAS tienen nutrientes suficientes y seguros para sostener el crecimiento de las plantas en condiciones de acuaponía. [23]
Acuarios
Los acuarios domésticos y los acuarios comerciales interiores son una forma de RAS en la que la calidad del agua se controla con mucho cuidado y la densidad de población de peces es relativamente baja. En estos sistemas, el objetivo es exhibir los peces en lugar de producir alimentos. Sin embargo, todavía se utilizan biofiltros y otras formas de tratamiento del agua para reducir la necesidad de intercambiar agua y mantener la claridad del agua. [24] Al igual que en el RAS tradicional, el agua debe eliminarse periódicamente para evitar que se acumulen nitratos y otras sustancias químicas tóxicas en el sistema. Los acuarios costeros a menudo tienen altas tasas de intercambio de agua y, por lo general, no funcionan como RAS debido a su proximidad a una gran masa de agua limpia.
Ver también
- Agricultura de ambiente controlado
Referencias
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enlaces externos
- Manual de diseño de sistemas de recirculación de acuicultura
- Consideraciones, diseño y manejo de la recirculación de la acuicultura
- Diseño de ingeniería de un sistema de reutilización de agua
- Sistemas de recirculación de acuicultura (RAS) en piscicultura