Acuaponía

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"La acuicultura es actualmente el sector de producción de alimentos para animales de más rápido crecimiento y pronto suministrará más de la mitad de los productos del mar del mundo para el consumo humano". ^[1] Se ha utilizado en muchas culturas diferentes, principalmente para la producción de alimentos y la eliminación de desechos tóxicos, como los que producen 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 parte emergente de la acuicultura que utiliza la interacción natural entre bacterias, peces y plantas para transformar los desechos 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 necesarios. Se acumulan bacterias beneficiosas, que luego convierten las toxinas producidas por los desechos de los peces en nutrientes que utilizan las plantas. Al absorber estos nutrientes, las plantas filtran el agua, lo que proporciona a los peces un entorno habitable. Este ciclo ayuda a mantener el tanque en buenas condiciones tanto para los peces como para las plantas.

La producción de alimentos con este método es lo más orgánico que se puede conseguir. Con esta configuración, no hay necesidad de fertilizantes porque los desechos de los peces son todo lo que necesitan las plantas para crecer. Tampoco se necesitan herbicidas porque no se utiliza tierra para cultivar las plantas, e incluso podrían ser perjudiciales para los peces. Este sistema es especialmente bueno para áreas con mala calidad del suelo, ya que no se encarga de proporcionar nutrientes a las plantas. Puede cultivar grandes cantidades de plantas en áreas pequeñas, sin necesidad de una gran cantidad de tierra. La acuaponía es una excelente manera de cultivar de manera sostenible pescado fresco y verduras para una familia, para alimentar a un pueblo o para generar ganancias en un volumen de cultivo comercial. Sin mencionar el hecho de que puede producir su propia cena y guarnición en un solo sistema. ¡Lo mejor es que cuando sus peces crezcan lo suficiente, podrá comérselos! ^[4]

Historia

La acuaponía ha vuelto a ganar popularidad recientemente, ^[5] sin embargo, esta obra maestra de ingeniería y 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 islas agrícolas complejas llamadas chinampas. Estas islas de plantas se ubicaban dentro de las aguas poco profundas del lago y se mezclaban con desechos animales. Esta configuración permitió al pueblo azteca aprovechar tanto la eliminación de desechos como las propiedades de provisión de alimentos de la acuaponía. ^[7] También se crearon policultivos en China y Tailandia, donde se colocaron peces (así como otras especies como la anguila de pantano y el caracol de estanque) en los arrozales para ayudar en la producción de las plantas y servir como otra fuente de alimento. ^[6]

¿Dónde se utiliza la acuaponía?

Desde que se ha renovado el entusiasmo por la acuaponía, países de todo el mundo han comenzado a beneficiarse de ella; estos países incluyen a los EE. UU., los de América del Sur, 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 de acuaponía con un éxito adecuado en el crecimiento de plantas y peces. ^[11] La mayoría de las operaciones se incluyen en una de las siguientes categorías: investigación, educación, sin fines de lucro, comerciales o aficionados privados. ^[1] Aunque la mayoría de los sistemas son de pequeña escala en este momento, el avance en la tecnología 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 desechos, han estimulado el interés en la acuaponía como un posible medio para aumentar las ganancias al tiempo que se utilizan algunos de los productos de desecho". En las secciones posteriores se puede encontrar una explicación más detallada de cómo se ha implementado el sistema de acuaponía en estos diferentes países.

Comparación de métodos

Para comprender completamente la acuaponía, es fundamental entender que utiliza tanto métodos de acuicultura como de hidroponía para cultivar cultivos sostenibles. Al aprender sobre ambos métodos, podrá apreciar plenamente las ventajas y desventajas de estos tres métodos de cultivo.

Acuicultura

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

Ahora 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. 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 probada e indudable, y muchos han persistido sin insumos externos durante miles de años. La estabilidad y productividad de los sistemas de acuicultura son superiores a los sistemas de cultivos terrestres desarrollados hasta ahora. Con los mismos insumos de energía o nutrientes, podemos esperar un rendimiento entre 4 y 20 veces mayor del agua que del suelo adyacente.

En definitiva, 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 dedicadas actualmente al pastoreo (nótese: se refiere al sobrepastoreo perjudicial) y al monocultivo (nótese: que es básicamente un genocidio ecológico). Estas dos últimas ocupaciones son empresas cada vez menos favorecidas por la sociedad, y sus productos son un riesgo evidente desde cualquier punto de vista que se quiera adoptar (fiscal, sanitario, de bienestar social, de eficiencia energética o de estabilidad general del paisaje).

La acuicultura no es más válida como un monocultivo de alto consumo de energía que sus predecesores históricos, las grandes granjas de cereales o de un solo cultivo. Es más agradable, agradable y socialmente valiosa cuando se la encuentra como cultivo comunitario en terrazas de taro, y más deprimente cuando se la encuentra como granja intensiva de 100 hectáreas de camarones o bagres. Por lo tanto, mi actitud en todo momento es enfatizar el rendimiento y el procedimiento sensatos, pero desalentar la perspectiva del "rendimiento máximo de una especie".

Hidroponia

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

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

Diseño: Características y componentes clave

Una de las características más notables del sistema acuapónico es la inmensa cantidad de formas diferentes en que se puede construir. A pesar de esta diversidad, hay cinco componentes clave en cualquier instalación de acuaponía: tanque de crianza, eliminación de sólidos, filtro biológico, subsistema hidropónico y un sumidero (Fig. 1; ^[5]). Todos estos componentes clave cumplen las siguientes funciones: "producción de peces y plantas, eliminación de sólidos suspendidos y nitrificación bacteriana". ^[1]

Tanque de crianza: donde se crían los peces

Existen tres tipos diferentes de técnicas de crianza: crianza secuencial, división de stock y unidades de crianza múltiples. Cada una de estas diferentes 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 al azar cuando el primer tanque alcanza su capacidad de carga. Aunque 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.

Eliminación de sólidos: eliminación de residuos orgánicos de mayor tamaño.

El tipo de sistema de eliminación de sólidos depende de la cantidad de desechos orgánicos que se produzcan en el sistema (es decir, de cuántos peces se crían y cuántas plantas se cultivan). Si hay más desechos de peces de los que se pueden eliminar con la cantidad de plantas en el sistema, entonces es necesario un dispositivo de eliminación de sólidos, como un tambor con micropantalla.

Estos filtros intermedios ayudan a recolectar los sólidos y "facilitan la conversión de amoníaco y otros productos de desecho antes de su entrega a las verduras hidropónicas". ^[10] Esto entra en juego en los sistemas a escala comercial y se han utilizado clarificadores (Fig. 2). El sistema clarificador recolecta sólidos en la parte inferior del cono. Requiere que los peces estén en el tanque para alimentarse de los desechos que puedan estar cerca de la parte superior y mantener las tuberías limpias. También se instala una red después del clarificador para atrapar el exceso de desechos orgánicos que se han escapado del clarificador. Esta red debe limpiarse una o dos veces por semana. Es importante quitar estas redes porque la acumulación de material orgánico puede provocar condiciones anaeróbicas que pueden matar a los peces. ^[5] Se requieren ciertos parámetros de calidad del agua para criar peces y plantas, incluidos un pH constante, concentración de oxígeno disuelto, dióxido de carbono, amoníaco, cloro, nitrito y nitrato. ^[10] Los lodos recogidos de las redes se pueden utilizar para fertilizar otros cultivos o, en entornos urbanos, se pueden utilizar en plantas de tratamiento de aguas residuales para limpiar el agua. ^[5] En un sistema de menor escala, la eliminación de desechos puede ser innecesaria (cuando hay pequeñas cantidades de peces en relación con el área de cultivo de plantas). ^[5] En estos sistemas, suele haber un flujo directo de agua desde el tanque de cría de peces a "camas de vegetales hidropónicos cultivados en grava". ^[10]

Biofiltración: utilización de bacterias

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 evita 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]

A estas bacterias nitrificantes naturales les gusta crecer en biopelículas a lo largo de diferentes superficies. Para maximizar el crecimiento bacteriano, los biofiltros en acuaponía se construyen, por lo general, a partir de arena, perlita o grava. ^{[5] [10]}

Sistema hidropónico: donde se cultivan las plantas

También es importante reconocer estos diferentes biofiltros 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 un flujo y reflujo constante de agua. Las desventajas de este sistema incluyen obstrucciones por raíces sobrantes, crecimiento microbiano y falta de circulación completa del agua (la falta de flujo conduce a zonas anaeróbicas y una producción deficiente de las plantas). ^[5] La falta de flujo también puede 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 excelente opción. ^[5] Los sistemas a base de perlita son buenos si se cultivan plantas con 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: recogida de agua limpia

El sumidero es el único lugar por donde se bombea agua en el sistema. Este es un buen lugar para agregar agua si el sistema ha perdido algo. ^[5]

Teoría científica: ¿cómo funciona un sistema de acuaponía?

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):

Plantas: ¿qué necesitan y cómo crecen mejor?

En primer lugar, es importante abordar las plantas que se adaptan mejor al sistema de acuaponía. Este sistema es ideal para plantas que tienen bajos requerimientos de nutrientes, como berros, albahaca, cebollino, espinacas, hierbas 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 una falta de 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 consistiría en lechuga, cebollino, berros, albahaca, repollo, tomates, calabazas y melones. Al principio del desarrollo de la acuaponía, se pensaba que solo se podían cultivar cultivos de hojas. Ahora, se han cultivado con éxito más de 60 tipos diferentes de alimentos, como lo ha probado el Centro de Diversificación de Cultivos en Alberta, Canadá. ^[14]

Raíces invasivas

No es recomendable plantar especies con raíces de rápido crecimiento, como la menta, ya que un sistema radicular agresivo podría crecer dentro de las tuberías y apoderarse del sistema. ^[4]

El sistema lleno de medios

Dado que los sistemas con medio de cultivo son los más comunes para la producción de alimentos en el hogar, esta sección se explicará en detalle en lo que respecta al método con medio de cultivo. Muchos de los componentes de este método también se utilizan en los sistemas de balsa y NFT. Las piezas básicas de una operación con medio de cultivo son los lechos 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 una variedad de tuberías con tuberías de PVC.

Medio de cultivo

Se puede utilizar como medio de cultivo una grava estándar de 0,66 cm (1/4 de pulgada), perlita o hidroton, un tipo de piedra de arcilla que se utiliza habitualmente en hidroponía. La grava es un poco menos cara, pero el hidroton permite una plantación más sencilla en algunos casos debido a su uniformidad.

Volumen

Un pez necesita unos 10 litros, o 2,5 galones de espacio para sí mismo. Por lo tanto, si tienes una pecera de 50 galones, puedes tener 20 peces. Sin embargo, cuanta más agua tengas, más estabilizarás el sistema. El tamaño mínimo recomendado del tanque es de 250 galones, o 1000 litros. El volumen del lecho de cultivo debe ser el mismo que el volumen de la pecera. ^[4] Se han creado sistemas más pequeños con distintos grados de éxito.

Sistema de llenado y descarga

Cuando se utiliza un lecho 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 a la colonia de bacterias. ^[4] Existen varios métodos para trasladar el agua de los lechos de cultivo a la pecera. Estos incluyen un sifón de campana, un rebosadero, una válvula de inodoro o simplemente una bomba programada. Se pueden utilizar varios métodos para suministrar las cantidades adecuadas de agua, nutrientes y oxígeno al agua en un sistema lleno de sustrato. La clave es tener un caudal que haga circular el agua a través del sistema y no permita que se acumulen niveles tóxicos de amoníaco y nitritos.

Nutrientes de las plantas

Dependiendo de su sistema, puede ser necesario agregar ciertos nutrientes al agua. Hierro, calcio, magnesio, potasio y boro. Estos pueden agregarse en forma de quelatos al agua cada tres semanas aproximadamente. 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.

Pescado: requisitos para una producción óptima de pescado

Ciertos peces son mejores porque son más tolerantes a los cambios. La tilapia es el pez más comúnmente utilizado en el sistema. ^{[10] [5]} Los peces que se han incluido en el sistema incluyen "tilapia, trucha, perca, trucha ártica y lubina... la tilapia es tolerante a las condiciones fluctuantes del agua, como el pH, la temperatura, el oxígeno y los sólidos disueltos". ^[10] Es importante monitorear estas diferentes condiciones mencionadas anteriormente (amoníaco, nitrito, nitrato, pH, oxígeno disuelto, dióxido de carbono) para garantizar la mayor tasa de crecimiento de los peces. ^[10] Estas condiciones se pueden medir directa o indirectamente a través de la "densidad de población de peces, la tasa de crecimiento de los peces, la tasa de alimentación y el volumen". ^[10]

El pescado como alimento

Dependiendo del clima en el que vivas, lo mejor es utilizar peces nativos de tu zona. Esto permite que se destine la menor cantidad de energía posible a calentar o enfriar los acuarios. También se recomienda elegir una raza de peces resistentes que puedan sobrevivir a las fluctuaciones en la calidad del agua o la temperatura. Ten 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 proporcionar alimento a los peces. La mayoría de los sistemas pueden combinar de forma ventajosa varias de ellas:

• Alimento en pellets para peces . La alimentación de los peces se puede realizar con un alimento en pellets de alta calidad elaborado a base de pescado y soja. Esta es la forma más común y probada de alimentar a los peces en sistemas acuapónicos, pero tiene la desventaja de requerir un aporte externo constante, lo que aumenta considerablemente el costo de funcionamiento del sistema. Se pueden utilizar las siguientes opciones para que el sistema se aproxime más a un sistema de circuito completamente cerrado
• Algas . Las algas crecen de forma endémica en casi cualquier cuerpo de agua estancada y proporcionan algo de alimento a los peces. Colocar una malla de plástico (como una caja de fruta vacía) en la pecera proporciona una superficie sobre la que las algas pueden crecer. Desafortunadamente, incluso en las mejores circunstancias, es difícil satisfacer por completo 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 se puede cultivar en la superficie de un tanque auxiliar y luego cosecharla y congelarla según sea necesario. ^[4] La lenteja de agua crece rápidamente, tiene un alto contenido de proteínas y nutrientes para los peces y hay una especie de ella que se adapta a la mayoría de los climas. Además, la lenteja de agua absorbe el amoníaco, un subproducto de los peces, lo que proporciona un alimento rico en proteínas que se puede administrar 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 desechos orgánicos que tenga a mano, como restos de césped o lo que sea). Las lombrices luego se pueden usar para alimentar a los peces. El abono producido en el criadero de lombrices se puede usar para cultivar plantas fuera del sistema acuapónico o se puede usar para hacer té de abono que se puede agregar al elemento hidropónico del sistema. Esto diversifica los nutrientes que reciben las plantas, en particular el boro que de otra manera podría faltar.

Vivero

Aunque se pueden comprar alevines, no es necesario que sean la única fuente para poblar los acuarios. Para continuar 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 mantenga por sí sola. En algunos casos, es importante trasladar a los alevines a un acuario separado porque 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. Las plantas necesitan ciertos minerales para prosperar, y estos minerales son proporcionados por los desechos de los peces. En una situación de cultivo no hidropónico, los minerales provienen del suelo. En un sistema hidropónico cerrado, como la acuaponía, los minerales que ingresan al sistema están altamente regulados. Al cultivar plantas en el suelo, se corre el riesgo de que las plantas 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 da como resultado 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 las diferentes partes del sistema se desarrollan en un determinado pH. Por lo tanto, se deben hacer algunos compromisos. 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 la colonia de bacterias funciona de manera más eficiente con un pH de 7,0 a 8,0. El consenso para un pH general es 7,0 para que el sistema funcione de manera óptima. ^[14]

Para alcanzar niveles aceptables de calidad del agua se necesitan diferentes componentes según el tipo de instalación acuapónica que se instale. Hay tres tipos principales: balsa, técnica de película de nutrientes (NFT) y lechos llenos de medio. 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. Los lechos llenos de medio son simplemente contenedores 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 aproximadamente.

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 clarificador, 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, es posible que 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 que se llena con algún tipo de medio poroso. En esta área, las bacterias heterotróficas convierten los desechos en elementos que las plantas utilizan fácilmente. Este proceso también crea gases como sulfuro de hidrógeno, metano y nitrógeno. Por lo tanto, se necesita un tanque desgasificador para ayudar a liberarlos al aire. ^[14] Nuevamente, esto no es necesario en un lecho lleno de medios porque los sólidos permanecen en el sistema atrapados en los medios.

La biofiltración proporciona un lugar para que viva la colonia de bacterias. No es necesaria en sistemas con 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 saludable 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, lentamente, la población de peces disminuirá. Este punto es exactamente el motivo por el que es importante tener un sistema de energía de respaldo. Los aireadores de agua se pueden comprar en una tienda de suministros para acuarios, pero deben funcionar con electricidad. Por lo tanto, si hay un corte eléctrico, dejará de suministrar oxígeno al agua y se dañará la población de peces.

Un aireador tipo acuario no es la única forma de agregar oxígeno a la pecera. En un sistema lleno de sustrato, el agua que sale de los lechos de cultivo se puede organizar de manera que caiga desde una altura suficiente para salpicar nuevamente hacia la pecera, mezclando aire con el agua. Nuevamente, si hubiera un corte de energía, la bomba que provoca la aireación también fallaría; sin importar las medidas que se tomen para proporcionar el oxígeno adecuado, se necesita un respaldo eléctrico.

Bacterias: ¿cómo ayudan estas bacterias?

Una parte vital del sistema de acuaponía es la eliminación del amoníaco que se excreta como un producto de desecho metabólico de las branquias de los peces. ^[5] Si hay una concentración demasiado alta de amoníaco, los peces morirán. ^[5] Esto se evita 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, por lo que no es necesario añadirlas al sistema. La formación de una colonia natural puede tardar entre 20 y 30 días ^[14] , a veces hasta 8 semanas ^[4] . Con el tiempo, como ocurre con todos los sistemas naturales, los componentes se equilibrarán y permanecerán 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 bajo o nulo consumo

Si se desea construir un sistema con poco o ningún requerimiento de energía (como si se promoviera la acuaponía en un país en desarrollo), se podría utilizar una "válvula de inundación". ^[20] Este sistema funciona únicamente con una bomba que bombea agua desde el tanque de peces hasta la "válvula de inundación... [y] funcionará con caudales inferiores a 100 galones por hora". ^[20] Todavía no se ha desarrollado un diseño específico para este sistema, pero funciona de manera 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 de forma gratuita y no requiere de electricidad. ^[21] Se necesitan los siguientes elementos: un tanque para contener los peces (como un recipiente de plástico grande), un recipiente para las plantas, un medio para elevar las plantas por encima del tanque de los peces y un dispositivo de riego. ^[21] Para poner en marcha este sistema, es importante poner los peces en el tanque al menos una semana antes. Además, antes de regar las plantas, haga girar el tanque de cría de peces y luego llene la regadera. En este sistema, el tanque de cría de peces deberá limpiarse periódicamente. Por último, es importante inundar los recipientes al menos tres veces al día. ^[21]

Operación y mantenimiento

El funcionamiento y el mantenimiento varían entre los distintos diseños. En general, se deben controlar los distintos niveles de nutrientes y pH. ^[22] También es importante limpiar cualquier acumulación de "lodo" en las tuberías entre los distintos componentes del sistema. ^[23] En las otras secciones donde se mencionaron los distintos sistemas, hay más detalles sobre las técnicas de mantenimiento.

Evaluación del sistema

En muchos lugares del mundo no es fácil acceder a verduras o pescado fresco. ^[21] Algunos de estos lugares están ubicados en nuestro propio patio trasero, en partes de centros urbanos que no tienen tiendas de comestibles cerca. La evaluación del sistema acuapónico debe tener en cuenta la importancia que estos recursos, quizás escasos (pescado fresco y verduras), pueden brindar a una comunidad. ^[24] La tilapia contiene grasa, proteínas y hierro, que son partes importantes de la dieta humana. ^[25]

Si se intenta 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 una preocupación, ya que existe un "riesgo de contaminación cruzada, incluida la propagación de Salmonella y Escherichia coli cuando los peces y otros animales están cerca de los productos". ^[1] Sin embargo, se sabe que las ganancias aumentan debido a lo siguiente: 1) los nutrientes de las plantas son producidos "gratis" por los peces 2) los biofiltros grandes a menudo son innecesarios 3) los requisitos de agua disminuyen 4) los costos generales para operar el sistema y para la infraestructura son compartidos por 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, los rendimientos de lechuga y la retención de nutrientes. ^[27] En otro experimento, el sistema acuapónico se instaló para analizar la eliminación de nitrógeno por parte de los tomates y pepinos. Se descubrió que la mayor eliminación se produjo por parte de los tomates y que el sistema en general tenía "el 69% de la eliminación de nitrógeno por parte del sistema en general, por lo que se podía convertir en frutos comestibles". ^[28] Los rendimientos de ciertos cultivos también se pueden utilizar para evaluar la productividad del sistema. En Graber et al. analizaron cuatro cultivos de tomate diferentes y descubrieron que sus rendimientos eran mayores en los sistemas acuapónicos en comparación con los hidropónicos (Fig. 6).

Para obtener el mayor beneficio económico a través de la mayor absorción de nutrientes, un estudio descubrió 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 los nutrientes disueltos subsiguientes eran mayores. En ese sistema, la producción de biomasa de pasto cordón -Spartina fue un 25% mayor que en los pantanos construidos y la absorción de nitrógeno fue el doble que en los pantanos naturales. El análisis económico preliminar mostró que la producción de plantas puede generar ingresos complementarios ya que las plantas tienen un valor relativamente alto". ^[23]

Impactos

Diferentes organizaciones de todo el mundo han establecido sistemas acuapónicos en partes del mundo en desarrollo para proporcionar plantas frescas y peces a comunidades subrepresentadas. Una de esas 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 las comunidades urbanas, la acuaponía se ha utilizado para proporcionar productos frescos baratos a personas que no pueden acceder a ellos fácilmente y, en algunos casos, las personas han obtenido beneficios gracias a los sistemas acuapónicos urbanos. ^[31] Actualmente, la Universidad de Amherst, Massachusetts, está trabajando en un proyecto de acuaponía en Uganda que proporcionará proteínas de alta calidad a los residentes de la comunidad. ^[32] Véase el vídeo en https://www.cns.umass.edu/about/news/2012/danylchuk-holingsworth-develop-aquaponics-for-developing-countries . El Instituto Tecnológico de Massachusetts también está trabajando en un proyecto en Vietnam que proporciona tilapia y arroz a una provincia local llamada Hoa Binh. ^[33]

Diseminación

Se pueden encontrar datos e información sobre la acuaponía en 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 actores en el avance de la tecnología. ^[5] Los países de América del Sur, muchos de los cuales sufren una falta 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 de manera económica en un espacio condensado. En Australia, los científicos han estado experimentando con diferentes especies de peces para cultivar debido a la prohibición de la tilapia (el pez más comúnmente 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 caen dentro de una de las siguientes categorías: investigación, educativa, sin fines de lucro, comerciales o aficionados privados (la mayoría de los sistemas son de 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 generalmente 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 en nitrógeno que las plantas pueden aprovechar (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 las ciencias de la vida. Invertir en un sistema construido en casa para fines de producción de alimentos es algo completamente diferente. Hay muchas cosas que pueden salir mal en un sistema de acuaponía porque hay muchas variables en el sistema. La calidad del agua es la principal preocupación en acuaponía y puede sufrir cambios importantes si solo una parte del sistema está desequilibrada o funciona mal. Por lo tanto, es importante con esta inversión, como con cualquier otra, comprender cuáles son los riesgos antes de comenzar un proyecto. A continuación se describen algunas cosas a tener en cuenta y formas de ayudar a diseñar un sistema eficiente. Pero este, como cualquier documento, está incompleto. Si decide construir su propio sistema, sin duda se encontrará con nuevos problemas. Sin embargo, no se desanime, existen soluciones y, si sigue leyendo y trabajando, las respuestas para una producción de alimentos asequibles están ahí.

Para armar un sistema de acuaponía, necesitará algunos elementos. Puede comprar 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, un tubo de PVC para mover el agua desde la bomba hasta la cámara de bacterias, 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 los ciclos naturales, la nitrificación, la biología, la anatomía de los peces, la nutrición, la agricultura, las matemáticas y los negocios. Las escuelas de todo Estados Unidos y otros países están utilizando la acuaponía para experiencias educativas desde la escuela primaria hasta la universidad. ^[14]

Barrelpónicos

Manual de barrelpónica . La barrelpónica es acuaponía en un barril. Pequeña, pero escalable. Si desea una descripción completa de cómo construir un sistema barrelpónico, pdf [1] ofrecido por Hughey. ^[40]

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

Sistema de acuaponía de Sierra Nevada College

Fuente de la granja

Farm Fountain combina la acuaponía y la escultura. Aplica la acuaponía como método de cultivo vertical para ahorrar espacio. Cómo construir tu propia fuente

Consejos finales

Al diseñar un nuevo sistema, es importante entender que la calidad del agua va a ser literalmente el elemento vital del sistema. Sin el caudal y la conducción de agua adecuados, el sistema funcionará mal o no funcionará en absoluto. En su video instructivo Aquaponics Made Easy, Murry Hallam señala que en los sistemas de acuaponía pequeños es mejor no tener un sistema de menos de 1000 litros (265 galones). Esto se debe a que por debajo de ese límite 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 los desechos de los peces.

Mover esa cantidad de agua también puede consumir mucha energía, por lo que al diseñar un sistema construido en casa, concéntrese en las formas de utilizar la gravedad para promover la transferencia de agua de una parte del sistema a la otra. Una buena forma de hacer esto en 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 ordenar las cosas y, al final del diagrama, cuánta elevación vertical necesitará lograr para mover el agua a través del sistema.

Proyectos relacionados

Lectura adicional

• Información sobre acuaponía en FAST
• Acuaponia en el patio trasero . Incluye un foro activo
• 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 revistas de acuaponía
• Artículo de Wikipedia sobre acuaponía , sección Lectura adicional
• Sistema básico de acuaponía (DIY) (Wikiversidad)
• Ayuda con acuaponía Contiene planes para construir y operar sistemas de acuaponía.
• El blog Aquaponics Ideas ofrece información e ideas sobre acuaponía.
• Cultivo de acuaponía: recurso n.° 1 para guías de acuaponía

Referencias

Datos de la página

Parte de	Engr308 Tecnología y Medio Ambiente
Palabras clave	producción de alimentos , agricultura , agricultura sostenible , agua
ODS	ODS02 Hambre cero
Autores	Kristine Nachbor , Cassandra Ruff , Ibrahim Sail , Alison Morse
Licencia	Licencia CC BY-SA 3.0
Organizaciones	Licenciatura en Ciencias Biológicas
Idioma	Inglés (es)
Traducciones	vietnamita , español , griego , turco , ruso , coreano , lituano , chino , alemán , árabe
Relacionado	11 subpáginas , 53 páginas enlazadas aquí
Alias	Sistema acuapónico
Impacto	18.420 páginas vistas ( más )
Creado	20 de septiembre de 2007 por Anonymous1
Última modificación	18 de junio de 2024 por Felipe Schenone
Citar como	Kristine Nachbor , Cassandra Ruff , Ibrahim Sail , Alison Morse (2007–2024). «Aquaponics» (Acuaponía) . Appropedia . Consultado el 25 de octubre de 2024 .
Consultas API	básico , semántico , html , archivos , más