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ACUAPONÍA: UNA TECNOLOGÍA EMERGENTE


Germán Robaina G.

robainag@gmail.com


Historia 

El concepto de utilizar los excrementos de los peces para fertilizar las plantas existe desde hace milenios, y las primeras civilizaciones de Asia y América del Sur utilizaron este método. Los ejemplos más conocidos son las «islas estacionarias» o chinampas aztecas establecidas en lagos poco profundos de América Central (1150-1350 a.C.), y el sistema de acuicultura usando arroz y peces introducido en Asia hace unos 1.500 años.

En Europa, los primeros sistemas RAS se remontan a finales de la década de los 70, alos en los que ya se había probado la integración de la hidroponía con los ciclos de agua y los nutrientes del RAS. La acuaponía contemporánea en los EE.UU. comenzó con la investigación pionera de la reutilización de los nutrientes de las aguas residuales para la producción vegetal y animal. Antes de los avances tecnológicos de los ’80, la mayoría de los intentos de integrar la hidroponía y la acuicultura tuvieron un éxito limitado. Entre 1980 y 1990 se produjeron avances en el diseño de sistemas, biofiltración e identificación de las proporciones óptimas entre peces y plantas, que condujeron a la creación de sistemas cerrados con el reciclado del agua y la acumulación de nutrientes para el crecimiento de las plantas.

Los avances obtenidos en diferentes investigaciones allanaron el camino para varios grupos de profesionales y empresas, pero la investigación en acuaponía no despegó realmente hasta después de 2010.

La tecnología acuapónica

Hoy en día, como resultado del rápido crecimiento de la población, el aumento de las necesidades alimentarias y la urbanización, en numerosos países la cantidad de tierra agrícola está disminuyendo rápidamente y la mayoría de los recursos pesqueros en nuestros océanos se encuentran sobreexplotados.

Para satisfacer la futura demanda de alimentos, se necesitan tecnologías de innovadoras que ahorren espacio y tengan alcance ecológico. La acuaponía es un policultivo (sistema integrado de producción multi-trófica) que agrupa dos tecnologías: la acuicultura de recirculación y la hidroponía. El objetivo principal de la acuaponía es reutilizar los nutrientes provenientes de los alimentos utilizados en el cultivo de peces, y sus heces para cultivar plantas.

Los excrementos de los peces pueden ser utilizados por las plantas directamente o después que las bacterias hayan convertido el amoníaco en nitrito y nitrato, mientras que el alimento de los peces ofrece un suministro continuo de nutrientes a las plantas, resolviendo o minimizando la necesidad de cualquier descarga o sustitución de soluciones de nutrientes agotadas, haciendo prácticamente innecesaria la necesidad de comprar fertilizantes adicionales para el cultivo de las plantas.

La acuaponía es una práctica agrícola que está en plena expansión y ofrece una serie de beneficios potenciales; sin embargo, aunque en teoría podría contribuir, tanto a nivel regional como mundial a la solución de algunos de los problemas cruciales a los que se enfrenta nuestro planeta (disponibilidad y uso de agua potable y riego, contaminación de las aguas superficiales por la cría de animales y la gestión de fertilizantes no renovables), todavía existen muchos obstáculos teóricos y prácticos para la expansión de esta prometedora tecnología.

La acuaponía tiende a ser un método ecológico y respetuoso con el clima que produce alimentos nutritivos y satisface la demanda de los consumidores para un estilo de vida sostenible y saludable. Siempre que la inversión no sea demasiado elevada, la acuaponía es ideal para los países en vías de desarrollo, ya que los peces proporcionan proteínas y una buena fuente de ingresos.

Cultivos comerciales de verduras de alto valor local o regional, pueden cultivarse en un sistema acuapónico en zonas en las que los métodos de cultivo convencionales sólo pueden producir cereales.

Aunque en muchos países debe estar encerrado en un invernadero, la acuaponía posee gran potencial en países tropicales y subtropicales mediante su desarrollo en exteriores, y a pesar de sus debilidades, se piensa que la acuaponía se convertirá en un método de producción de alimentos cultivados en un entorno urbano con pequeñas unidades de producción diseñadas para hogares y restaurantes, sin embargo, se necesita más investigación y educación para desarrollar esta tecnología, en particular, para optimizar el sistema de producción hacia una producción segura y económica sostenible.

Por otra parte, esta técnica abre nuevas perspectivas para crear nuevos «empleos verdes». Y para muchos, el creciente número de granjas acuícolas requerirá el surgimiento de una nueva profesión, denominada por muchos como el agricultor acuapónico.

Las principales inversiones requeridas para su desarrollo consisten en los tanques para el cultivo de los peces, las bombas de agua y aire requeridas para la recirculación del agua y su oxigenación, las unidades de separación de sólidos (filtros y sedimentadores), el sistema de cultivo de plantas, y los materiales de fontanería y electricidad básicos (cableado, tuberías de agua y aire, etc.).

Con estos elementos se pueden contener una serie de organismos dónde los productores primarios (plantas) están separados de los consumidores (principalmente peces), y los microorganismos omnipresentes construyen un «puente» entre estos dos grupos.

Dado que la delimitación entre la acuaponía y otras tecnologías integradas no es clara, algunos autores proponen una nueva definición de acuaponía para distinguirla de los sistemas con hidroponía y sin el uso de tierra, y establecen que la mayoría (> 50%) de los nutrientes que sostienen el crecimiento de las plantas deben derivarse de los desechos/residuos originados por la alimentación de los organismos acuáticos. Por otro lado, el término acuaponía en el sentido más amplio puede aplicarse a sistemas que incluyen la horticultura y técnicas de producción de cultivos que utilizan los procesos de mineralización, tamponamiento y función de almacenamiento de nutrientes de los diferentes sustratos, incluyendo el suelo. Otros por su parte, proponen usar el término «agricultura acuapónica» para estas actividades.

La acuaponía puede involucrar desde la agricultura de subsistencia hasta la producción de alimentos a escala comercial. Puede implementarse de varias maneras y en varios ambientes, como en tierras áridas y contaminadas, producción en patios traseros, agricultura urbana, etc. Si bien un sistema puede cumplir simultáneamente varios objetivos, como el reverdecimiento y la decoración, la interacción social y la producción de alimentos, normalmente no puede lograr todos ellos al mismo tiempo.

Para funcionar satisfactoriamente para cada uno de los posibles objetivos, los componentes de un sistema tienen que cumplir con requisitos diferentes, muchas veces contrapuestos. La elección de un sistema acuapónico adecuado para una situación particular debe basarse en evaluaciones realistas (incluyendo un plan de negocios sólido, cuando sea apropiado) y debe resultar en una solución a la medida.

Los sistemas acuapónicos tienden a clasificarse de acuerdo con el objetivo, modo operativo, tamaño, tipo de sistema hidropónico, fuente y tipo de agua, etc., y cualquier decisión tiene que ser tomada dentro de los límites del presupuesto disponible, aunque es posible construir un sistema a coste bajo.

Sistemas extensivos e intensivo:

Una parte del sistema acuapónico es el tanque para el cultivo de los peces, en el que, a través de su metabolismo, las heces y el amoníaco se excretan en el agua. Aunque las altas concentraciones de amoníaco son tóxicas para los peces, a través de las bacterias nitrificantes concentradas en el biofiltro, el amoníaco se transforma en nitrito y luego en nitrato. Este último es relativamente inofensivo para los peces y es la forma de nitrógeno preferida para el cultivo de plantas como las hortalizas. Para ello, la producción extensiva integra el biofiltro, así como la eliminación de lodos directamente dentro de la unidad hidropónica, utilizando sustratos que proporcionan el soporte adecuado para el crecimiento de la biopelícula, como grava, arena y arcilla expandida, mientras que en la producción intensiva se utiliza un sistema de separación de biofiltro y lodo por separado.

Ambos métodos operativos tienen sus ventajas y desventajas. Mientras que el uso integrado de los lodos permite un reciclaje completo de los nutrientes, los aspectos negativos incluyen el agua turbia y el bajo rendimiento del biofiltro, que sólo permite una densidad limitada de peces. Por otro lado, la separación del lodo y el biofiltro permiten un almacenamiento intensivo de peces de hasta 100 o más kg/m3. Los aspectos positivos incluyen agua clara, menor DBO (demanda bioquímica de oxígeno), menor carga microbiana y rendimiento optimizado del biofiltro. Sin embargo, estos sistemas sólo permiten un reciclaje parcial de los nutrientes, por lo que puede ser necesaria una etapa adicional para el tratamiento de lodos (en el propio lugar o fuera), como la conexión a un biodigestor de lodos o vermi-compostaje.

Manejo del ciclo hídrico

Sistemas acoplados: Los sistemas acuapónicos pueden ser construidos y operados como un bucle de recirculación, con el flujo de agua moviéndose desde la pecera a la unidad hidropónica y viceversa. El agua se recircula constantemente desde el RAS (acuicultura) a la unidad hidropónica y de vuelta al RAS.

Sistemas desacoplados: recientemente se han producido avances hacia el control independiente de cada unidad del sistema, principalmente debido a los diferentes requisitos ambientales de los peces y las plantas. Estos sistemas, en los que la acuicultura, la hidroponía y la re-mineralización del lodo de los residuos de los peces pueden controlarse de forma independiente, se denominan sistemas acuapónicos desacoplados (DAPS). Los sistemas acuapónicos desacoplados consisten en un RAS conectado a la unidad hidropónica (con un depósito adicional) a través de una válvula unidireccional. El agua se recircula por separado dentro de cada sistema y se suministra a
petición del RAS a la unidad hidropónica, pero no vuelve a fluir.

En el sistema acoplado, que consiste en un RAS (azul: tanques de crianza, clarificador y biofiltro) directamente conectado a la unidad hidropónica (verde: bandejas NFT), el agua circula constantemente desde el RAS a la unidad hidropónica y de vuelta al RAS. En el sistema acuapónico desacoplado (de circuito abierto) que consiste en un RAS conectado a la unidad hidropónica (con depósito adicional) a través de una válvula unidireccional, el agua se recircula por separado dentro de cada sistema y el agua se suministra a petición del RAS a la unidad hidropónica, pero no vuelve al RAS.

Principales modalidades hidropónicas 

Lámina de agua con nutrientes (Nutrient Film Technique)

En los sistemas de lámina de agua, el agua procedente del tanque con peces se pasa a través del fondo de un tubo horizontal de PVC, en una película fina o lámina. Estos tubos tienen agujeros cortados en la parte superior, en los que las plantas crecen de tal manera que sus raíces cuelgan dentro del agua que fluye en el fondo. Los nutrientes del agua del tanque son absorbidos por las plantas, y como sus raíces están sólo parcialmente sumergidas, esto les permite estar en contacto con el oxígeno atmosférico.

Lecho con sustrato

Los lechos rellenos de sustrato son el diseño más popular para la acuaponía a pequeña escala. Estos diseños utilizan el espacio de manera eficiente, requieren una inversión inicial relativamente baja y son adecuados para principiantes debido a su estabilidad y simplicidad. En estos lechos, el sustrato se utiliza para sujetar a las raíces de las plantas y funciona como un filtro mecánico y biológico.

Agua profunda o Cultivo de balsa flotante

La balsa contiene agujeros en los que las plantas crecen en macetas, de tal manera que sus raíces se sumergen en el agua. La balsa también puede colocarse para que flote directamente en el tanque, o se puede hacer que el agua sea bombeada desde el tanque con peces hasta un sistema de filtración y luego a canales que contienen una serie de balsas. Un aireador proporciona oxígeno tanto al agua del tanque como a la que contiene la balsa. Como las raíces no tienen un medio al que adherirse, este sistema sólo puede utilizarse para cultivar verduras o hierbas frondosas, y no plantas más grandes. Es el sistema más popular para fines comerciales, debido a la rapidez y facilidad de
la cosecha.

Ensayos pilotos desarrollados en nuestra finca ubicada en la población de Tinaquillo, Edo. Cojedes, mediante la utilización de prácticas hidropónicas, fertirrigación y acuaponía, algunas de ellas muy básicas o incipientes, nos permiten aseverar la viabilidad de estas prácticas en la producción de tomates, pepinos, berenjenas, calabacines y lechugas utilizando las aguas provenientes de nuestros tanques piscícolas dedicados al cultivo intensivo de peces (tilapias).

Tecnología Emergente

Existe una gran diferencia entre lo que el mundo está «hablando» y lo que se está investigando.

Utilizando el denominado ‘hype ratio’ como indicador de la popularidad de un tema en los medios de comunicación públicos en comparación con el mundo académico, que se calcula como los resultados de búsqueda en Google divididos por los resultados de búsqueda en Google Académico, la acuaponía tiene un ‘hype ratio’ de más de 1.000, que es significativamente mayor que la hidroponía (más de 100) y la acuicultura (alrededor de 20).

En este sentido, la acuaponía puede denominarse ‘una tecnología emergente’ y un tema científico emergente.

NOTA: El presente resumen editado y las diferentes ilustraciones que se presentan, corresponden al trabajo desarrollado por Junge, et al. (Eds.) (2020) para AQU@TEACH: Innovative educational techniques to promote learning among European students using aquaponics, al cual podrá dirigirse cualquier interesado en profundizar sus conocimientos sobre el tema tratado. 


Germán Robaina es colaborador destacado de Mundo Agropecuario

Este trabajo fue enviado por el autor o autores para Mundo Agropecuario, en caso que se desee reproducir le agradecemos se destaque el nombre del autor o autores y el de Mundo Agropecuario, redireccionando hacia el artículo original.



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