Acuaponía

La acuicultura es actualmente el sector de producción de alimentos para animales de más rápido crecimiento y pronto abastecerá más de la mitad de los productos del mar del mundo para consumo humano. ^{[ 1 ]} Se ha utilizado en diversas culturas, principalmente para la producción de alimentos y la eliminación de residuos tóxicos, como los generados por los vertederos. ^{[ 2 ]} Se han utilizado diferentes tipos de bacterias y algas para tratar estas aguas residuales (como el alga Gracilaria birdiae). ^{[ 3 ]} La acuaponía es una rama emergente de la acuicultura que aprovecha la interacción natural entre bacterias, peces y plantas para transformar los residuos en agua limpia.

¿Qué es la acuaponía?

La acuaponía es un método de producción de alimentos que integra la acuicultura con la hidroponía . Esta relación simbiótica facilita un sistema sostenible con pocos insumos. Se desarrollan bacterias beneficiosas que convierten las toxinas producidas por los desechos de los peces en nutrientes que las plantas aprovechan. Al absorber estos nutrientes, las plantas filtran el agua, proporcionando a los peces un entorno habitable. Este ciclo ayuda a mantener el acuario en buen estado tanto para los peces como para las plantas.

Producir alimentos con este método es lo más orgánico posible. Con esta configuración, no se necesitan fertilizantes, ya que los desechos de los peces son todo lo que necesitan las plantas para crecer. Tampoco se necesitan herbicidas, ya que no se utiliza tierra para cultivar las plantas, e incluso podrían ser perjudiciales para los peces. Este sistema es especialmente ideal para zonas con suelo de mala calidad, ya que no se encarga de proporcionar nutrientes a las plantas. Se pueden cultivar grandes cantidades de plantas en áreas pequeñas, sin necesidad de una gran cantidad de tierra. La acuaponía es una excelente manera de cultivar pescado y verduras frescos de forma sostenible para una familia, alimentar a una comunidad o generar ganancias en una agricultura comercial. Además, se puede producir la cena y la guarnición en un solo sistema. ¡Lo mejor es que cuando los peces crezcan lo suficiente, se pueden comer! ^{[ 4 ]}

Historial

La acuaponía ha cobrado popularidad recientemente ^{[ 5 ].} Sin embargo, esta obra maestra de la ingeniería y la biología fue empleada por primera vez por civilizaciones antiguas ^{[ 6 ].} Alrededor del siglo XIII, la civilización azteca fue la primera en utilizar la acuaponía. Crearon complejas islas agrícolas llamadas chinampas. Estas islas de plantas se ubicaban en las aguas poco profundas de los lagos y se mezclaban con desechos animales. Esta configuración permitió al pueblo azteca aprovechar las propiedades de la acuaponía, tanto para la eliminación de desechos como para la provisión de alimentos. ^{[ 7 ]} También se crearon policultivos en China y Tailandia, donde se introdujeron peces (así como otras especies como la anguila de pantano y el caracol de estanque) en los arrozales para facilitar la producción de plantas y servir como fuente adicional de alimento. ^{[ 6 ]}

¿Dónde se utiliza la acuaponía?

Desde el renovado entusiasmo por la acuaponía, países de todo el mundo han comenzado a beneficiarse; estos países incluyen a los EE. UU., los de Sudamérica, muchas partes de Asia, Australia y partes de África. ^{[ 5 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} Incluso en las aguas salobres del desierto del Néguev se han establecido sistemas acuapónicos con un éxito adecuado en el crecimiento de plantas y peces. ^{[ 11 ]} La mayoría de las operaciones se clasifican en una de las siguientes categorías: investigación, educativas, sin fines de lucro, comerciales o aficionados privados. ^{[ 1 ]} Aunque la mayoría de los sistemas son de pequeña escala en este momento, el avance tecnológico ha llevado a un "aumento constante en el número de aplicaciones comerciales, dos áreas principales de preocupación, a saber, la rentabilidad y la gestión de residuos, han estimulado el interés en la acuaponía como un posible medio para aumentar las ganancias mientras se utilizan algunos de los productos de desecho". Una explicación más detallada de cómo se ha implementado el sistema acuapónico en estos diferentes países se puede encontrar en secciones posteriores.

Comparación de métodos

Para comprender plenamente la acuaponía, es fundamental comprender que utiliza tanto la acuicultura como la hidroponía para cultivar de forma sostenible. Al conocer ambos métodos, podrá apreciar plenamente sus ventajas y desventajas.

Acuicultura

La acuicultura es el aprovechamiento de las relaciones naturales entre plantas y animales acuáticos para obtener una producción diversificada de forma sostenible. ¿Cómo se logra esto? Mediante un diseño inteligente, que es la esencia de la permacultura.

Ahora le cedo la palabra a Bill Mollison, padre de la permacultura, quien cita del Manual de Diseño de Permacultura, Capítulo 13.2, página 459 "El caso de la acuicultura":

Hasta hace unas décadas, podíamos recolectar suficientes peces, moluscos y plantas de los sistemas acuáticos naturales. Hoy en día, esto ya no es así y se evidencia un nuevo impulso en la creación y cultivo de organismos en el hábitat acuático.

Los cultivos acuáticos tienen una estabilidad indudable y comprobada desde hace mucho tiempo, y muchos han persistido sin insumos externos durante miles de años. La estabilidad y la productividad de los sistemas acuícolas son superiores a las de los cultivos terrestres desarrollados hasta la fecha. Con los mismos insumos de energía o nutrientes, podemos esperar un rendimiento del agua de 4 a 20 veces superior al de la tierra adyacente.

En resumen, la acuicultura es una ocupación futura tan estable para las sociedades responsables como lo son los bosques, y entre estos dos sistemas beneficiosos, veremos una gran reducción de las áreas actualmente dedicadas al pastoreo (nota: se refiere al sobrepastoreo perjudicial) y al monocultivo (nota: lo cual es básicamente un genocidio ecológico). Ambas ocupaciones son empresas cada vez menos favorecidas por la sociedad, y sus productos representan un riesgo evidente desde cualquier perspectiva (fiscal, sanitaria, de bienestar social, de eficiencia energética o de estabilidad paisajística general).

La acuicultura no es más válida como monocultivo de alto consumo energético que sus predecesoras históricas: las grandes granjas de cereales o monocultivos. Alcanza su máximo disfrute, bienestar y valor social cuando se desarrolla como cultivo comunitario en terrazas de taro, y su máximo desánimo como granjas intensivas de 100 hectáreas de camarones o bagres. Por lo tanto, mi postura en todo momento es enfatizar el rendimiento y los procedimientos sensatos, pero desaconsejar la perspectiva del "rendimiento máximo de una especie".

Hidroponía

La hidroponía es un método de cultivo de plantas en una solución de agua mineral sin tierra. Este sistema permite un cultivo más eficiente, con menos espacio, menos mano de obra y menos agua. Al encontrarse en condiciones ideales de agua, las plantas no necesitan agua en exceso, ya que normalmente se desperdicia gran parte del agua. Este tipo de sistema requiere un aporte de nutrientes.

Producción de alimentos acuapónicos: cría de peces y plantas para obtener alimentos y obtener ganancias, Rebecca L. Nelson con contribuciones de John S. Pade

 : Características y

Una de las características notables del sistema acuapónico es la gran variedad de maneras en que puede construirse. A pesar de esta diversidad, existen cinco componentes clave en cualquier instalación acuapónica: tanque de cría, eliminación de sólidos, biofiltro, subsistema hidropónico y un sumidero (Fig. 1; ^{[ 5 ])} . Todos estos componentes clave cumplen las siguientes funciones: producción de peces y plantas, eliminación de sólidos en suspensión y nitrificación bacteriana. ^{[ 1 ]}

Tanque de cría: donde se crían los peces

Existen tres tipos diferentes de técnicas de crianza: secuencial, división de stock y unidades de crianza múltiples. Cada una de estas técnicas tiene ventajas, desventajas y requiere diferentes diseños. Por ejemplo, la crianza secuencial requiere muchos grupos de peces de diferentes edades en un solo tanque. Esta configuración es menos compleja que las otras técnicas de crianza. Sin embargo, puede inducir estrés en los peces que no están completamente desarrollados para el mercado cuando se capturan otros, también dificulta el seguimiento de los registros de stock y los peces atrofiados evitan la captura. Otra técnica de crianza se llama división de stock. En la división de stock, los peces se dividen en dos tanques diferentes aleatoriamente cuando el primero alcanza su capacidad de carga. Si bien esta técnica ayuda a evitar el traslado de peces atrofiados, el estrés inducido por la transferencia de los peces puede ser perjudicial para su crecimiento general. La última técnica común es un sistema con múltiples unidades de crianza. En este sistema, las poblaciones comienzan a diferentes edades y se transfieren a tanques más grandes cuando los peces son lo suficientemente grandes.

de residuos orgánicos de

El tipo de sistema de eliminación de sólidos depende de la cantidad de residuos orgánicos que se produzcan en el sistema (es decir, de cuántos peces se crían a cuántas plantas se cultivan). Si la cantidad de residuos de peces supera la capacidad de gestión de la cantidad de plantas en el sistema, se requiere un dispositivo de eliminación de sólidos, como un tambor de microcriba.

Estos filtros intermedios ayudan a recolectar los sólidos y facilitan la conversión de amoníaco y otros desechos antes de su aplicación a los vegetales hidropónicos. ^{[ 10 ]} Esto se aplica en los sistemas a escala comercial, donde se han utilizado clarificadores (Fig. 2). El sistema clarificador recolecta los sólidos en el fondo del cono. Requiere que los peces estén en el tanque para alimentarse de los desechos que puedan estar cerca de la superficie y mantener limpias las tuberías. También se instala una red después del clarificador para atrapar el exceso de desechos orgánicos que se escapan. Esta red debe limpiarse una o dos veces por semana. Es importante retirar estas redes, ya que la acumulación de materia orgánica puede generar condiciones anaeróbicas que pueden matar a los peces. ^{[ 5 ]} Se requieren ciertos parámetros de calidad del agua para la cría de peces y plantas, incluyendo un pH constante, concentración de oxígeno disuelto, dióxido de carbono, amoníaco, cloro, nitrito y nitrato. ^{[ 10 ]} Los lodos recogidos de las redes pueden utilizarse para fertilizar otros cultivos o, en entornos urbanos, en plantas de tratamiento de aguas residuales para purificar el agua. ^{[ 5 ]} En sistemas de menor escala, la eliminación de residuos puede ser innecesaria (donde la cantidad de peces es pequeña en relación con el área de cultivo). ^{[ 5 ]} En estos sistemas, suele haber un flujo directo de agua desde el tanque de cría de peces hasta los lechos de hortalizas hidropónicas cultivadas con grava. ^{[ 10 ]}

Biofiltración:

Una parte vital del sistema de acuaponía es la eliminación del amoníaco, que se excreta como desecho metabólico de las branquias de los peces. ^{[ 5 ]} Si la concentración de amoníaco es demasiado alta, los peces mueren. ^{[ 5 ]} Esto se previene mediante la nitrificación del amoníaco. Durante este proceso, el amoníaco se oxida a nitrito y luego a nitrato. La acuaponía aprovecha las bacterias nitrificantes naturales, Nitrosomonas y Nitrobacter, que median este proceso. ^{[ 5 ]}

Estas bacterias nitrificantes naturales tienden a crecer en biopelículas a lo largo de diferentes superficies. Para maximizar el crecimiento bacteriano, los biofiltros en acuaponía se construyen, generalmente, con arena, perlita o grava. ^{[ 5 ] [ 10 ]}

Sistema hidropónico: dónde se cultivan las plantas

Estos diferentes biofiltros también son importantes para reconocer al establecer distinciones entre los diferentes tipos de sistemas hidropónicos. En configuraciones más pequeñas, se utiliza grava debido a su beneficio de calcio para las plantas. ^{[ 5 ]} Este tipo de sistema necesita flujo y reflujo constante de agua. Las desventajas de este sistema incluyen obstrucciones de raíces sobrantes, crecimiento microbiano y falta de circulación completa del agua (la falta de flujo conduce a zonas anaeróbicas y mala producción de plantas). ^{[ 5 ]} La falta de flujo también podría conducir a una mala calidad del agua y la muerte de los peces. ^{[ 10 ]} Si el sistema de acuaponía es más grande y el flujo de agua constante no es una opción, un sistema de arena es una buena opción. ^{[ 5 ]} Se recomiendan gránulos de arena más grandes para evitar la obstrucción de los tubos. Si ni la arena ni la grava son una opción, la perlita es otra opción maravillosa. ^{[ 5 ]} Los sistemas basados ​​en perlita son buenos si se cultivan plantas de raíces pequeñas y el cultivador está dispuesto a eliminar todos los sólidos antes de que ingresen a la parte hidropónica. Si esto no se hace, se formarán porciones anaeróbicas. ^{[ 5 ]}

Sumidero: recolección de agua limpia

El sumidero es el único lugar por donde se bombea agua al sistema. Es un buen lugar para agregar agua si el sistema ha perdido agua. ^{[ 5 ]}

cómo funciona un sistema de

La acuaponía es un sistema circulatorio que aprovecha los procesos biológicos naturales. A continuación, se explica cada parte del sistema (plantas, peces, agua y bacterias):

y cómo crecen mejor

En primer lugar, es importante abordar las plantas que mejor se adaptan al sistema de acuaponía. Este sistema favorece mejor a las plantas con bajos requerimientos nutricionales, como berros, albahaca, cebollino, espinacas, hierbas aromáticas y lechuga. ^{[ 10 ]} Sin embargo, también se han cultivado tomates y pepinos. ^{[ 13 ]} Si se crean condiciones anaeróbicas debido a un flujo de agua deficiente, estas zonas también podrían provocar un retraso en el crecimiento de las plantas. ^{[ 5 ]}

Cultivos de raíces

A pesar de crecer en un medio rocoso, como guijarros de arcilla o grava, se dice que los cultivos de raíces se desarrollan razonablemente bien en un sistema de acuaponía. Una breve lista de plantas que podrían cultivarse con acuaponía incluiría lechuga, cebollino, berros, albahaca, repollo, tomates, calabazas y melones. En las primeras etapas del desarrollo de la acuaponía, se creía que solo se podían cultivar cultivos de hoja. Actualmente, se han cultivado con éxito más de 60 tipos diferentes de alimentos, como lo ha probado el Centro de Diversificación de Cultivos de Alberta, Canadá. ^{[ 14 ]}

Raíces invasoras

No es aconsejable plantar especies con raíces de rápido crecimiento, como la menta. Un sistema radicular agresivo podría invadir las tuberías y sobrepasar el sistema. ^{[ 4 ]}

El sistema lleno de medios

Dado que los sistemas con medio de cultivo son los más comunes para la producción doméstica de alimentos, esta sección se detallará en lo que respecta al método con medio de cultivo. Muchos componentes de este método también se utilizan en sistemas de balsa y NFT. Los componentes básicos de una operación con medio de cultivo son las camas de cultivo, los tanques de peces y un clarificador. Por supuesto, también se necesitan bombas individuales, mecanismos de aireación, calentador/enfriador de agua, sistemas de energía de respaldo y diversas tuberías de PVC.

Medio de cultivo

Se puede usar como sustrato de cultivo grava estándar de 0,66 cm (1/4 de pulgada), perlita o hidroton, un tipo de piedra arcillosa comúnmente utilizada en hidroponía. La grava es un poco más económica, pero el hidroton facilita la plantación en algunos casos gracias a su uniformidad.

Volumen

Un pez necesita aproximadamente 10 litros (2,5 galones) de espacio. Por lo tanto, si tiene una pecera de 50 galones, puede tener 20 peces. Sin embargo, cuanta más agua tenga, más estabilizará el sistema. El tamaño mínimo recomendado del tanque es de 250 galones (1000 litros). El volumen de la cama de cultivo debe ser igual al volumen de la pecera. ^{[ 4 ]} Se han creado sistemas más pequeños con distintos grados de éxito.

Sistema de descarga/llenado

Al utilizar una cama de cultivo, el sustrato debe inundarse y drenarse periódicamente. Existen varios métodos para lograrlo.

Un flujo adecuado es crucial para el suministro de oxígeno a las raíces y la colonia de bacterias. ^{[ 4 ]} Existen varios métodos para transportar el agua de los lechos de cultivo al acuario. Estos incluyen un sifón de campana, un rebosadero, una válvula de inodoro o simplemente una bomba con temporizador. Existen diversas maneras de suministrar las cantidades adecuadas de agua, nutrientes y oxígeno al agua en un sistema con sustrato. La clave es lograr un caudal que permita el ciclado del agua a través del sistema y evite la acumulación de niveles tóxicos de amoníaco y nitritos.

Nutrientes vegetales

Dependiendo de su sistema, podría ser necesario añadir ciertos nutrientes al agua: hierro, calcio, magnesio, potasio y boro. Estos pueden añadirse en forma de quelatos al agua aproximadamente cada tres semanas. Complementar la acuaponía con lombricultura , como se describió anteriormente , puede evitar esta necesidad.

Friendly Aquaponics ha elaborado una guía para identificar las deficiencias de nutrientes de las plantas.

producción óptima

Ciertos peces son mejores porque toleran mejor los cambios. La tilapia es el pez más común en el sistema. ^{[ 10 ] [ 5 ]} Entre los peces incluidos en el sistema se encuentran la tilapia, la trucha, la perca, la trucha ártica y la lubina. La tilapia tolera las fluctuaciones en las condiciones del agua, como el pH, la temperatura, el oxígeno y los sólidos disueltos. ^{[ 10 ]} Es importante monitorear las diferentes condiciones mencionadas (amoníaco, nitrito, nitrato, pH, oxígeno disuelto, dióxido de carbono) para asegurar la máxima tasa de crecimiento de los peces. ^{[ 10 ]} Estas condiciones se pueden medir directa o indirectamente a través de la densidad de población, la tasa de crecimiento, la tasa de alimentación y el volumen de los peces. ^{[ 10 ]}

El pescado como alimento

Dependiendo del clima en el que viva, lo mejor es usar peces autóctonos de su zona. Esto permite reducir el consumo de energía en la calefacción o refrigeración de las peceras. También se recomienda elegir una raza de peces resistentes que puedan sobrevivir a las fluctuaciones en la calidad o temperatura del agua. Tenga en cuenta que algunos peces se comen a sus compañeros cuando crecen y deben separarse en acuarios separados. ^{[ 4 ]}

Alimentación

El alimento para peces es el insumo principal de un sistema acuapónico, por lo que la elección del alimento es crucial para la sostenibilidad. ^{[ 14 ]}

Existen varias opciones para alimentar a sus peces. La mayoría de los sistemas pueden combinar ventajosamente varias de ellas.

• Alimento en pellets para peces . Puede alimentar a sus peces con un alimento en pellets de alta calidad a base de pescado y soja. Este es el método más común y de eficacia probada para alimentar a los peces en sistemas acuapónicos, pero tiene la desventaja de requerir un aporte externo constante, lo que incrementa considerablemente el coste de funcionamiento del sistema. Las siguientes opciones pueden utilizarse para que el sistema se aproxime más a un sistema de circuito cerrado.
• Algas . Las algas crecen de forma endémica en casi cualquier cuerpo de agua estancada y proporcionan alimento a los peces. Colocar una malla de plástico (como una caja de fruta vacía) en la pecera proporciona una superficie donde las algas pueden crecer. Desafortunadamente, incluso en las mejores circunstancias, es difícil satisfacer completamente las necesidades alimentarias de los peces solo con algas.
• Se puede producir alimento para peces en los lechos de cultivo, si la raza de peces elegida come verduras de hoja verde.
• La lenteja de agua también es una excelente opción, ya que puede cultivarse en la superficie de un tanque auxiliar y luego cosecharse y congelarse según sea necesario. ^{[ 4 ]} La lenteja de agua crece rápidamente, tiene un alto contenido de proteínas y nutrientes para los peces, y existe una especie que se adapta a la mayoría de los climas. Además, absorbe el amoníaco, un subproducto de los peces, lo que proporciona un alimento rico en proteínas que puede administrarse a ciertos tipos de peces. ^{[ 15 ]}
• Lombrices . Algunas personas practican la lombricultura junto con la acuaponía. Esto permite alimentar a las lombrices con las partes no comestibles de los cultivos (u otros residuos orgánicos presentes, como restos de césped, etc.). Estas lombrices pueden luego alimentar a los peces. El compost producido en el lombricultor puede utilizarse para cultivar plantas fuera del sistema acuapónico o para preparar té de compost, que puede añadirse al sistema hidropónico. Esto diversifica los nutrientes que reciben las plantas, en particular el boro, que de otro modo podría faltar.

Vivero

Aunque se pueden comprar alevines, no necesariamente deben ser la única fuente para poblar los acuarios. Siguiendo con la idea de un sistema de circuito cerrado, se puede instalar un acuario de cría y facilitar el apareamiento para que la población de peces se autoabastezca. En algunos casos, es importante trasladar a los alevines a un acuario aparte, ya que los adultos se los comerán. ^{[ 4 ]}

Agua

En un sistema de acuaponía, la calidad del agua está directamente relacionada con la calidad de las plantas. Estas necesitan ciertos minerales para prosperar, y estos minerales son aportados por los desechos de los peces. En un cultivo no hidropónico, los minerales provienen del suelo. En un sistema hidropónico cerrado, como la acuaponía, los minerales que entran al sistema están altamente regulados. Al cultivar plantas en el suelo, se corre el riesgo de que absorban minerales tóxicos ^{[ 16 ]} y posteriormente los consuman en el producto final. Por lo tanto, la acuaponía es una forma más pura de agricultura orgánica, que proporciona un mayor nivel de regulación, lo que resulta en un producto de mayor calidad.

Clarificadores, Mineralización, Desgasificación y Biofiltración

El mantenimiento de la calidad del agua es fundamental para todas las partes del sistema. Un factor particularmente importante es el equilibrio del pH, ya que diferentes partes del sistema se desarrollan a un pH determinado. Por lo tanto, es necesario alcanzar ciertos equilibrios. Los peces generalmente prefieren un pH de 7,5 a 8, mientras que las plantas se desarrollan mejor con un pH de 6,0 a 6,5, y las colonias de bacterias funcionan con mayor eficiencia con un pH de 7,0 a 8,0. El consenso general es que un pH general de 7,0 es suficiente para que el sistema funcione óptimamente. ^{[ 14 ]}

Alcanzar niveles aceptables de calidad del agua requiere diferentes componentes dependiendo del tipo de instalación acuapónica que se instale. Hay tres tipos principales: balsa, técnica de película nutritiva (NFT) y camas llenas de medios. Los sistemas de balsa, también llamados flotador, canal profundo y flujo profundo, cultivan las plantas en tableros flotantes de poliestireno en un tanque separado de la pecera. NFT cultiva plantas en canales largos y estrechos con una fina película de agua que fluye a través de ellos para llevar nutrientes a las raíces de las plantas. Las camas llenas de medios son simplemente recipientes llenos de un medio de cultivo, como grava, perlita o hidrotón, en el que se mantienen las raíces de las plantas, luego pasan por una secuencia de inundación y drenaje para llevar nutrientes a las raíces. ^{[ 14 ]} Los dos primeros métodos son más comunes en operaciones de tamaño comercial, mientras que el último método es el más comúnmente utilizado en operaciones de traspatio, produciendo alimentos a pequeña escala para alimentar a una familia.

Un clarificador se utiliza para eliminar sólidos de la columna de agua. Esto se puede hacer de varias maneras. Los clarificadores cónicos y los estanques de sedimentación facilitan la sedimentación de los sólidos de la columna de agua; se basan en el concepto de alta gravedad específica, en comparación con el agua en la que se encuentran. ^{[ 14 ]} Básicamente, esto significa que se hunden y pueden ser capturados en el fondo de un instrumento de clarificación, ya sea un estanque de sedimentación o un clarificador cónico. Otra forma de eliminar los sólidos es un filtro de tambor de micropantalla que elimina la materia orgánica en un proceso de retrolavado. La eliminación de sólidos solo es necesaria en los sistemas de balsa y NFT porque en un lecho lleno de medios, los sólidos quedan atrapados en los medios, donde luego pueden biodegradarse sin interferir en la función de ningún otro componente del sistema. ^{[ 14 ]} Ocasionalmente, tener un clarificador en un sistema lleno de medios es útil cuando hay muchos desechos sólidos.

Ahora bien, quizás se pregunte cómo funciona el sistema si se eliminan los sólidos, que son esencialmente el fertilizante del sistema. Antes del clarificador, los sistemas de balsa y NFT necesitan un tanque de mineralización lleno de algún tipo de medio poroso. En esta área, las bacterias heterótrofas convierten los desechos en elementos fácilmente aprovechables por las plantas. Este proceso también genera gases como sulfuro de hidrógeno, metano y nitrógeno. Por lo tanto, se necesita un tanque de desgasificación para facilitar su liberación al aire. ^{[ 14 ]} Nuevamente, esto no es necesario en un lecho lleno de medio, ya que los sólidos permanecen atrapados en el sistema.

La biofiltración proporciona un espacio para la colonia bacteriana. No es necesaria en sistemas de balsas y medios de cultivo, ya que existe suficiente superficie para que las bacterias colonicen hasta alcanzar un nivel saludable. Sin embargo, en un sistema NFT, se debe proporcionar espacio de colonización adicional para que una colonia sana se estabilice. Esta extensión se denomina biofiltro. ^{[ 14 ]}

Aireación

La aireación adecuada del agua es vital para la calidad de vida de los peces. Sin suficiente oxígeno, los peces pueden morir en 45 minutos. ^{[ 4 ]} Incluso si la muerte no es inmediata, el daño a las branquias puede ser permanente y, poco a poco, la población de peces disminuirá. Precisamente por esto es importante contar con un sistema de energía de emergencia. Los aireadores de agua se pueden comprar en tiendas de artículos para acuarios, pero deben funcionar con electricidad. Por lo tanto, si hay un fallo eléctrico, se interrumpirá el suministro de oxígeno al agua y la población de peces se verá afectada.

Un aireador tipo acuario no es la única manera de oxigenar la pecera. En un sistema con sustrato, el agua que sale de los lechos de cultivo puede configurarse para que caiga desde una altura suficiente como para salpicar la pecera, mezclando el aire con el agua. Además, si se produjera un corte de electricidad, la bomba que genera la aireación también fallaría; independientemente de las medidas que se tomen para proporcionar el oxígeno adecuado, se necesita un sistema eléctrico de respaldo.

Bacterias: ¿cómo ayudan?

Una parte vital del sistema de acuaponía es la eliminación del amoníaco que se excreta como desecho metabólico de las branquias de los peces. ^{[ 5 ]} Si hay una concentración demasiado alta de amoníaco, los peces morirán. ^{[ 5 ]} Esto se previene mediante la nitrificación del amoníaco. Durante este proceso, el amoníaco se oxida a nitrito y luego a nitrato. La acuaponía aprovecha estas bacterias nitrificantes naturales, Nitrosomonas y Nitrobacter, que median este proceso ^{[ 5 ]} ). Se han aislado bacterias de las raíces de diferentes tipos de plantas de acuaponía para determinar las cepas de bacterias presentes y su función en el sistema. ^{[ 17 ] [ 10 ] [ 18 ] [ 5 ]} En un tipo de rizoplano de tratamiento de agua de la familia de las cañas, Phragmites communis, se realizó un estudio taxonómico que determinó que una cepa de Nitrosomonascommunis y Nitrosomas europaea (ambas bacterias oxidantes de amonio) estaban presentes en las raíces. ^{[ 17 ]}

Colonia de bacterias

La colonia de bacterias que habita todo el sistema es responsable de la conversión de nitritos y amoníaco en nitratos, que luego pueden ser utilizados por las plantas. Sin esta conversión, los nitritos, y en cierta medida el amoníaco, alcanzarían niveles tóxicos y matarían a los peces y las plantas. ^{[ 14 ]}

Construyendo la Colonia Natural

Estas bacterias se encuentran de forma natural en el aire y el agua; no es necesario añadirlas al sistema. La formación de la colonia natural puede tardar de 20 a 30 días ^{[ 14 ]} , a veces hasta 8 semanas ^{[ 4 ]} . Con el tiempo, como ocurre con todos los sistemas naturales, los componentes se equilibrarán y se mantendrán estables con poco mantenimiento.

Empezando tu propio negocio

Sin embargo, para acelerar el proceso de colonización, se puede agregar un fertilizante de urea en cantidades muy pequeñas como fuente de amoníaco. ^{[ 4 ]}

Sistemas acuapónicos de baja o nula potencia

Si se desea construir un sistema con poco o ningún consumo de energía (por ejemplo, para promover la acuaponía en un país en desarrollo), se podría usar una "válvula de inundación". ^{[ 20 ]} Este sistema funciona únicamente con una bomba que bombea agua desde la pecera hasta la "válvula de inundación... [y] funciona con caudales inferiores a 100 galones por hora". ^{[ 20 ]} Aún no se ha desarrollado un diseño específico para este sistema, pero funciona de forma similar a una "válvula de inodoro estándar". ^{[ 20 ]}

Otros diseños no tienen válvulas, sino que requieren trabajo manual. En Tailandia se construyó un sistema de acuaponía gratuito que no requiere electricidad. ^{[ 21 ]} Se necesitan los siguientes elementos: un tanque para los peces (como un recipiente grande de plástico), un recipiente para las plantas, un sistema para elevar las plantas por encima del tanque y un dispositivo de riego. ^{[ 21 ]} Para poner en marcha este sistema, es importante introducir los peces al menos una semana antes. Además, antes de regar las plantas, remueva el tanque de cría y luego llene la regadera. En este sistema, el tanque de cría debe limpiarse periódicamente. Finalmente, es importante inundar los recipientes al menos tres veces al día. ^{[ 21 ]}

Operación y mantenimiento

La operación y el mantenimiento varían según el diseño. En general, se deben monitorear los diferentes niveles de nutrientes y pH. ^{[ 22 ]} También es importante eliminar cualquier acumulación de lodos en las tuberías entre los diferentes componentes del sistema. ^{[ 23 ]} En las otras secciones donde se mencionaron los diferentes sistemas, se detallan las técnicas de mantenimiento.

Evaluación del sistema

En muchos lugares del mundo, el acceso a verduras o pescado fresco es difícil. ^{[ 21 ]} Algunos de estos lugares se encuentran en zonas cercanas, en zonas de centros urbanos sin supermercados cercanos. La evaluación del sistema acuapónico debe considerar la importancia que estos recursos (pescado fresco y verduras), aunque escasos, podrían aportar a una comunidad. ^{[ 24 ]} La tilapia contiene grasas, proteínas y hierro, componentes importantes de la dieta humana. ^{[ 25 ]}

Al intentar evaluar el beneficio económico de los sistemas, "hasta la fecha, pocos estudios han evaluado la rentabilidad de las operaciones a pequeña y gran escala". ^{[ 1 ]} Aún no está claro si la seguridad alimentaria sería un problema, dado el riesgo de contaminación cruzada, incluida la propagación de Salmonella y Escherichia coli, cuando los peces y otros animales se encuentran cerca de los productos agrícolas. ^{[ 1 ]} Sin embargo, se sabe que las ganancias aumentan debido a lo siguiente: 1) los peces producen nutrientes vegetales de forma gratuita; 2) los biofiltros de gran tamaño suelen ser innecesarios; 3) se reducen los requerimientos de agua; 4) los costos generales de operación del sistema y de la infraestructura se comparten entre ambos sistemas. ^{[ 26 ]}

Otra forma de evaluar el sistema es analizar la eficiencia de la eliminación de nutrientes por parte de las plantas. Esto ha sido realizado por muchos científicos. En uno de estos experimentos, los científicos probaron la excreción y absorción de nitrógeno en los sistemas acuapónicos observando el rendimiento del crecimiento, el rendimiento de la lechuga y la retención de nutrientes. ^{[ 27 ]} En otro experimento, el sistema acuapónico se configuró para analizar la eliminación de nitrógeno por tomates y pepinos. Se encontró que la mayor eliminación fue por tomates y que el sistema en general tenía "el 69% de la eliminación de nitrógeno por el sistema en general podría convertirse en frutos comestibles". ^{[ 28 ]} Los rendimientos de ciertos cultivos también pueden usarse para evaluar la productividad del sistema. En Graber et al. analizaron cuatro cultivos de tomate diferentes y encontraron que sus rendimientos eran mayores en sistemas acuapónicos en comparación con los hidropónicos (Fig. 6).

Para obtener el mayor beneficio económico mediante la mayor absorción de nutrientes, un estudio reveló que «el mayor crecimiento de las plantas se observó en el sistema de tanques de recirculación, donde la tasa de alimentación de los peces y la consiguiente disolución de nutrientes fueron mayores. En dicho sistema, la producción de biomasa de espartina (Spartina) fue un 25 % mayor que en los pantanos artificiales y la absorción de nitrógeno duplicó la de los pantanos naturales. Un análisis económico preliminar mostró que la producción de plantas puede generar ingresos adicionales, ya que estas tienen un valor relativamente alto». ^{[ 23 ]}

Impactos

Diversas organizaciones de todo el mundo han implementado sistemas acuapónicos en países en desarrollo para proporcionar plantas y peces frescos a comunidades marginadas. Una de estas organizaciones, el Comité Internacional de Rescate, construyó un sistema acuapónico con dos tanques de cría de peces de 700 galones llenos de tilapia y utilizó las aguas residuales producidas para cultivar plantas frescas. ^{[ 30 ]}

En comunidades urbanas, la acuaponía se ha utilizado para proporcionar productos frescos y económicos a personas con difícil acceso a ellos, y en algunos casos, se han obtenido beneficios gracias a los sistemas acuapónicos urbanos. ^{[ 31 ]} Actualmente, la Universidad de Amherst, Massachusetts, trabaja en un proyecto de acuaponía en Uganda que proporcionará proteínas de alta calidad a los residentes de la comunidad. ^{[ 32 ]} Vea el video en https://www.cns.umass.edu/about/news/2012/danylchuk-holingsworth-develop-aquaponics-for-developing-countries . El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) también trabaja en un proyecto en Vietnam que proporciona tilapia y arroz a la provincia local de Hoa Binh. ^{[ 33 ]}

Diseminación

Datos e información sobre acuaponía se pueden encontrar en todo internet (como aquí: http://theaquaponicsource.com/learn-about-aquaponics/ ) donde una persona puede aprender sobre la ciencia detrás del sistema, cómo configurar su propio sistema de acuaponía y hablar (a través de blogs) con otras personas que ya han experimentado con su propia configuración de acuaponía. Desde el renovado entusiasmo por la acuaponía, países de todo el mundo han comenzado a beneficiarse del sistema de acuaponía. En los EE. UU., la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de las Islas Vírgenes han sido grandes jugadores en el avance de la tecnología. ^{[ 5 ]} Los países de América del Sur, muchos de los cuales sufren de escasez extrema de agua, son los principales candidatos para este sistema integrado de acuicultura y horticultura debido a su uso eficiente del agua (Bishop, 2009). Japón, Taiwán, Bangladesh, así como muchos otros países de Asia, han adoptado la acuaponía debido a las posibilidades de producir alimentos orgánicos a bajo costo en un espacio condensado. En Australia, los científicos han estado experimentando con diferentes especies de peces para su cultivo debido a la prohibición de la tilapia (el pez más utilizado en el sistema). ^{[ 10 ]} En África se han construido instalaciones acuapónicas de fácil mantenimiento, económicas y eficientes. ^{[ 20 ]} La acuaponía está presente en casi todos los continentes del mundo. ^{[ 10 ] [ 21 ] [ 20 ] [ 5 ] [ 34 ]} La mayoría de las operaciones se clasifican en una de las siguientes categorías: investigación, educación, sin fines de lucro, comerciales o aficionados privados (la mayoría de los sistemas son a pequeña escala). ^{[ 1 ]}

Desafíos de la difusión

Una de las principales limitaciones de este sistema es que puede tener costos iniciales bastante altos, requiere una gran cantidad de terreno para sistemas a escala comercial y, en general, hay una "falta de modelos a gran escala y personal capacitado". ^{[ 1 ]}

Rediseño

En algunos casos, las bacterias nitrificantes no pueden convertir con la suficiente rapidez la cantidad de nutrientes que aportan los peces de nitrato a nitrógeno aprovechable por las plantas (Tyson et al., 2007). Se sabe que el pH modifica la tasa de nitrificación, pero el equilibrio entre el pH "bueno" para las bacterias, los peces y las plantas es difícil en el sistema actual, lo que significa que cada uno tiene un pH ideal diferente. ^{[ 35 ] [ 36 ]}

Sistemas construidos en casa

Hay muchas maneras de construir un sistema de acuaponía en casa. Puede ser un proyecto divertido y gratificante, especialmente si se utiliza para enseñar a los niños sobre ciencias de la vida. Invertir en un sistema casero para la producción de alimentos es algo completamente diferente. Hay muchos factores que pueden fallar en un sistema de acuaponía debido a las múltiples variables que lo componen. La calidad del agua es la principal preocupación en acuaponía y puede sufrir cambios importantes si una sola pieza del sistema está desequilibrada o funciona mal. Por lo tanto, es importante, como con cualquier otra inversión, comprender los riesgos antes de comenzar un proyecto. A continuación, se describen algunos aspectos a tener en cuenta y maneras de diseñar un sistema eficiente. Sin embargo, este documento, como cualquier otro, está incompleto. Si decide construir su propio sistema, sin duda se encontrará con nuevos problemas. No se desanime, existen soluciones y, si continúa leyendo y trabajando, encontrará las respuestas para una producción de alimentos asequible.

Para armar un sistema de acuaponía, necesitará algunos elementos. Puede adquirir un kit en organizaciones como www.backyardaquaponics.com. ^{[ 37 ]} El sistema también puede construirse con sus propios materiales. Los componentes básicos son una pecera o una bañera vieja, una bomba sumergible, una tubería de PVC para transportar el agua desde la bomba hasta la cámara bacteriana, una bomba de aire y piedras difusoras. ^{[ 38 ]} Los sistemas a pequeña escala también son excelentes proyectos para el aula. Los estudiantes pueden aprender habilidades de resolución de problemas relacionadas con las tecnologías en juego. ^{[ 39 ]} Otros aspectos educativos incluyen ciclos naturales, nitrificación, biología, anatomía de los peces, nutrición, agricultura, matemáticas y negocios. Escuelas de todo Estados Unidos y otros países utilizan la acuaponía para experiencias educativas desde la primaria hasta la universidad. ^{[ 14 ]}

Barrelponics

Manual de Barrelponics . Barrelponics es acuaponía en un barril. Pequeño, pero escalable. Si desea una descripción completa de cómo construir un sistema de barrelponics, consulte el PDF [1] ofrecido por Hughey. ^{[ 40 ]}

Este es un ejemplo de un sistema en Sierra Nevada College. ¡Disfrútalo!

Fuente de la granja

La fuente de la granja combina la acuaponía y la escultura. Aplica la acuaponía como método de cultivo vertical para ahorrar espacio. Cómo construir la tuya.

Consejos finales

Al diseñar un nuevo sistema, es importante comprender que la calidad del agua es fundamental. Sin un caudal y una conducción de agua adecuados, el sistema funcionará mal o no funcionará. En su video instructivo " Acuaponía Fácil", Murry Hallam señala que en sistemas de acuaponía pequeños es recomendable no tener un sistema menor de 1000 L (265 galones). Esto se debe a que, por debajo de esa capacidad, la cantidad de agua en el sistema es menos estable, con menos agua para actuar como amortiguador cuando las temperaturas varían o cuando hay un aumento repentino de desechos de los peces.

Mover esa cantidad de agua también puede consumir mucha energía, por lo que al diseñar un sistema doméstico, concéntrese en cómo usar la gravedad para promover la transferencia de agua de una parte del sistema a otra. Una buena manera de hacerlo durante la fase de planificación es dibujar diagramas que muestren exactamente dónde estará el nivel del agua en cada tanque. De esta manera, sabrá en qué parte del sistema debe ordenarse y, al final del diagrama, cuánta elevación vertical necesitará para mover el agua a través del sistema.

Proyectos relacionados

Lectura adicional

• Información sobre acuaponía en FAST
• Acuaponía de traspatio . Incluye un foro dinámico.
• Growing Power es una organización sin fines de lucro dedicada a educar a las personas sobre el cultivo de alimentos.
• Friendly Aquaponics contiene planes para sistemas
• Artículos de la revista Aquaponics
• Artículo de Wikipedia sobre acuaponía , sección de lecturas adicionales
• Sistema básico de acuaponía (DIY) (Wikiversidad)
• Ayuda con acuaponía Contiene planes para construir y operar sistemas de acuaponía
• El blog de ideas sobre acuaponía ofrece información e ideas sobre acuaponía.
• Cultivo de acuaponía: recurso n.° 1 para guías de acuaponía

Referencias