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Acuaponía: Peces, Plantas y Ecosistemas Productivos


 

Objetivo: Mostrar de manera sencilla en que se basa el sistema acuapónico.

 

Acuaponía es el nombre que se da a la integración de la acuicultura (cría de peces) y la hidroponía (técnica de cultivo de hortalizas y otras plantas). Es la producción de peces y plantas en un sistema de recirculación cerrado. Los efluentes ricos en nutrientes de los tanques de los peces son usados para fertilizar la producción hidropónica.

 

 

En este sistema, las raíces de las plantas y la rizobacterias (tipo de bacteria que coloniza las raíces de algunas plantas en una relación beneficiosa para ambas partes) remueven los nutrientes del agua, estos nutrientes (generados por las heces de los peces, algas y la descomposición de los alimentos) son contaminantes que, si no se remueven, podrían alcanzar niveles tóxicos para los peces, pero dentro de un sistema acuapónico, sirve como fertilizante líquido para el crecimiento hidropónico de las plantas. A su vez, las camas hidropónicas funcionan como un biofiltro, mejorando de esta forma la calidad del agua, que será recirculada nuevamente en los tanques de los peces.

 

Esto crea un mini ecosistema, en donde, tanto las plantas como los peces, pueden vivir y prosperar. La acuaponía es una alternativa ideal para solucionar el problema de los acuicultores, de cómo deshacerse del agua cargada de nitrógeno y así mismo, solventar el problema de los agricultores de cómo conseguir el nitrógeno para sus plantas.

 

 

Gracias a esta interacción entre estos dos sistemas de producción (plantas y animales) que forman un tipo de policultivo, la rentabilidad incrementa, ya que adquiere un valor comercial mayor al ser considerados como “productos saludables” (libres de químicos como pesticidas, fertilizantes, etc.) y no se tienen gastos extras por fertilización de plantas, debido a que los nutrientes están contenidos en el flujo de agua que circula por el sistema, las camas hidropónicas funcionan como bio-filtros manteniendo la calidad del agua, brindando una estabilidad y evitando la proliferación de fitoplancton.

• Rendimiento similar o superior al del cultivo hidropónico.

• No se contamina con los residuos del cultivo hidropónico.

• No se necesita preparar soluciones nutritivas.

• Los peces son más saludables que en la acuicultura tradicional.

• El volumen de producción de peces es superior.

• Dos fuentes de ingreso diferentes, plantas y peces, a diferencia del cultivo hidropónico y la acuicultura.

• No se requiere tratar los residuos de los peces como en la acuicultura.

• Está limitado a zonas donde los peces puedan vivir. La mayoría de los peces no prosperan en climas fríos.

• El volumen de producción de las plantas está limitado por la cantidad de peces.

• Se requiere lograr un balance casi perfecto entre el número de plantas y el número de peces para no afectar a ninguno de los dos.

• La cantidad de espacio requerida es más grande, debido a los estanques para los peces y los sistemas de filtrado.

 

1.Tanque para cría de los peces

El tanque para producir los peces es un componente indispensable en un sistema acuapónico. En este componente se desarrollarán los peces que se han escogido, por lo que es necesario que sea de un material resistente, que sus dimensiones sean proporcionales al número y el tamaño de los peces.

 

Así mismo, debe tomarse en cuenta que el área del tanque es más importante que su altura, pues los peces se desplazan más en forma horizontal que vertical. Estos tanques pueden ser desde peceras de vidrio o acrílicas, barriles plásticos, tanques plásticos o piletas de concreto y el volumen puede variar desde pocos litros a varios metros cúbicos.

 

Es esencial que el tanque no haya sido utilizado previamente para el transporte de sustancias tóxicas, ya que estas pueden seguir disolviéndose en el agua y comprometer la salud de los peces y el crecimiento de las hortalizas, además se aconseja que el contenedor a usar, como el tanque, no sea de metal, pues el agua puede corroer, formando herrumbre y perjudicando a los peces.

 

 

En cuanto a la relación volumen de agua con el tamaño o peso de los peces, se recomienda un litro de agua por cada 5 centímetros de peces o 10-15 gramos de peces por litro de agua, también se debe considerar la longitud o peso final de los peces. Además, el tanque de producción debe ser lo suficientemente grande para asegurar el llenado del sistema hidropónico y al mismo tiempo garantizar un adecuado volumen de agua para que los peces puedan nadar libremente.

 

2. Aireación mecánica o automatizada

 

Los peces necesitan la presencia de oxígeno disuelto en el agua para su sobrevivencia y desarrollo. También las raíces de las plantas se ven beneficiadas por la presencia de oxígeno disuelto en el agua del sistema, ya que previene la pudrición de las raíces al estar sumergidas a través del sistema hidropónico.

 

La concentración mínima de oxígeno disuelto varía según la especie cultivada. Se puede oxigenar el sistema al permitir la caída del agua recirculante en el contenedor de los peces, otra forma es colocando una bomba de oxigenación, la cual se recomienda cuando las caídas de agua no son suficiente debido a que la cantidad de peces y plantas es demasiada, ocasionando una escasez de oxígeno en el sistema. Se recomienda que la bomba de aireación esté funcionando las 24 horas, sin interrupciones.

 

 

3. Bomba de agua

 

La bomba de agua e es el motor del sistema acuapónico, dirige el agua desde el tanque de los peces, a los cultivos hidropónicos y de estos la envía de vuelta al tanque en un sistema cerrado de recirculación. La circulación del agua generada por la bomba, garantiza que las plantas y las bacterias reciban sus nutrientes, de esta forma se filtra y mejora la calidad del agua que los peces recibirán una vez que el agua complete su recorrido al regresar al tanque. La bomba de agua se puede activar manualmente y a través de un Temporizador (“timer”) el cual se programa según las necesidades y características del sistema. El mercado ofrece una gran variedad de bombas de agua, desde sumergibles o externas, de diferentes potencias, caudales y alturas máximas de bombeo, por lo que la elección del tipo de bomba dependerá de las particularidades del sistema acuapónico, esto es, número de tanques y camas, distancia entre estos, etc.

 

 

4. Biofiltro

 

El biofiltro es un contenedor que alberga materiales porosos como piedra, paja, pasto, madera, turba, esponjas o bio-bolas. El efluente (que puede ser aguas servidas o residuos líquidos orgánicos), es rociado en la superficie del Biofiltro y escurre por el medio filtrante que ofrece una considerable superficie, quedando retenida la materia orgánica, la cual es consumida por la actividad microbiológica, oxidándola y degradándola.

 

 

El biofiltro alberga las bacterias nitrificadoras (Nitrosomonas sp. y Nitrobacter sp.) que convierten el amonio (molécula presente en las excretas de los peces) en nitrito y luego este en nitrato. El amonio y el nitrito son perjudiciales para los peces y en altas concentraciones pueden producir la muerte, pero el nitrato es menos tóxico para los peces y más aprovechable para las plantas. Es un componente opcional en aquellos sistemas acuapónicos que usan camas con sustratos sólidos, pero resulta indispensable para los sistemas de raíz flotante o los de solución nutritiva recirculante (N.F.T.)

En las camas con sustrato sólido las bacterias se adhieren al sustrato, cuanto más poroso es el sustrato mejor es la biomasa y el desempeño de las bacterias. Los sistemas de raíz flotante o de solución nutritiva recirculante, no ofrecen suficiente superficie para el desarrollo de las bacterias, por lo tanto, es necesario suplir este faltante de superficie con un biofiltro.

 

5. Los sistemas de cultivos hidropónicos

 

Los principales sistemas de cultivos hidropónicos utilizados de acuaponía son: sistema de camas con sustrato sólido, sistemas de raíz flotante y técnicas de solución nutritiva recirculante.

-Sistema de camas con sustrato sólido

En este sistema se utiliza un medio sólido (sustrato) para el soporte de las raíces de las plantas además, protege sus raíces de la luz solar, retiene cierta cantidad de humedad y solución nutritiva y permite la oxigenación de las raíces por medio de los espacios que se forman entre las partículas. Además en los sistemas acuapónicos, el sustrato suficientemente poroso es el lugar donde se desarrollan las bacterias nitrificadoras. Los contenedores más utilizados en este sistema se llaman camas. La utilización del sustrato sólido evita la necesidad de construir un biofiltro, bajando así los costos de producción.

 

 

6. Sistema de raíz flotante

 

Esta técnica no requiere de sustrato sólido, las raíces de las plantas permanecen en contacto con el agua que debe ser oxigenada diariamente. La oxigenación puede ser aplicada manualmente o a través de bombas de aire. Una lámina de unicel cubre la totalidad de la superficie de la cama. A dicha lámina se le han perforado unos orificios para colocar las plantas que a la vez son sostenidas con esponjas. Este sistema es utilizado en acuaponía a mediana y larga escala y si bien no necesita de sustrato sólido, es necesario añadirle un biofiltro. Además, a diferencia de las camas hidropónicas de raíz flotante, las utilizadas en acuaponía necesitan una entrada y una salida de agua, para la recirculación de la misma. Para su uso como sistema acuapónico, es necesario añadir un biofiltro, ya que carece del sustrato sólido en el que pueden albergarse las bacterias nitrificadoras

 

7. Sistema de solución nutritiva recirculante (NFT)

 

Es el sistema de cultivo hidropónico más utilizado a nivel comercial. En la producción a gran escala es de alta eficacia, pero al mismo tiempo es el más complejo y costoso. Para el correcto funcionamiento de este sistema se necesita de un tanque para almacenar la solución nutritiva, un sistema automatizado de bombeo y de un sistema de tubos interconectados, a los cuales se le han realizados orificios para asentar las canastitas que sostienen a las plantas. Es el único sistema hidropónico donde el agua recircula, sale del tanque, se distribuye a las plantas para luego regresar nuevamente al tanque. Para su uso como sistema acuapónico, es necesario añadir un biofiltro al igual que en el sistema de raíz flotante, porque también carece del sustrato sólido en el que pueden albergarse las bacterias nitrificadoras.

 

 

8. Especies para cultivos

 

Las especies que pueden ser cultivadas en sistemas acuapónicos, son variadas. No obstante, la combinación de ambas (peces y plantas) deberán ser seleccionadas con atención a la hora de realizar la operación. Debe considerarse que las dos especies tengan requerimientos similares en cuanto a temperatura y pH, ya que así se lograrán los mejores resultados. Siempre habrá algún compromiso con cualquiera de las especies, y esto se debe a que la mayoría de las plantas prefieren un pH entre 5.5 y 6.5, mientras que los peces prefieren un pH de entre 6.5-7.5 dependiendo de la especie a utilizar.

Se han realizado pruebas de cultivo con varias especies de peces en sistemas acuapónicos: Pacú; Murray Cod; Randiá; Channel catfish; Tilapia; Large mouthbass; Sunfish; Carpa koi; Carpa común y peces ornamentales (guppies, espadas, carassius, pez ángel, mollys, etc.)

 

 

Estos sistemas se han probado de forma práctica en todo tipo de plantas: hortalizas (lechuga, acelga, radicheta, rúcula, perejil, escarola, espinaca, etc.) vegetales varios (tomate, pimientos, melón, coliflor, brócoli, arvejas, zanahoria, cebolla, etc.) hierbas aromáticas (Menta, albahaca, cilantro, orégano, etc.) plantas acuáticas (loto, lemna, elodea, vallisneria, etc.) y ornamentales (helechos, florales, etc.)

 

 

Para la elección de los vegetales a cultivar, debe tenerse en cuenta que cuanto mayor demanda nutricional necesite una planta (por ejemplo, las plantas frutales), los sistemas deberán mantener una mayor carga de peces que generen nutrientes suficientes. También es importante para estos cultivos de gran demanda nutricional, utilizar sistemas que se encuentren maduros, esto significa, sistemas que lleven funcionando más de 6 meses y preferentemente un año. Un sistema maduro podrá generar mejor calidad de nutrientes y de una forma más estable.

Un factor que debemos tomar en cuenta para que se desarrollen adecuadamente nuestros organismos en el sistema acuapónico, es la calidad del agua, ya que es un elemento esencial en esta técnica de cultivo.

 

9. Calidad de agua

 

Debe tener la mayor atención debido a que este es el medio en el cual conviven peces y bacterias y del cual las plantas obtienen sus nutrientes. Es por esto que el agua debe tener la calidad suficiente como para mantener adecuadamente a las tres comunidades existentes en el sistema acuapónico. Algunos parámetros físico-químicos del agua, deben ser medidos de forma diaria (temperatura, oxígeno disuelto y pH), mientras que otros pueden ser medidos de manera periódica (nitrógeno amoniacal “NAT”, nitritos y nitratos).

 

10. PH

 

El pH es un factor que interviene en varios procesos. El primero, es el mencionado con anterioridad, llamado nitrificación. Este puede ocurrir en un rango muy variado de pH como 6 a 9 pero algunos autores sostienen que el rango óptimo se encuentra entre 7,2 a 7,8.

 

También interviene en la disponibilidad de nutrientes para las plantas, ya que nutrientes esenciales como el hierro, manganeso, cobre, zinc y boro, se encuentran menos disponibles para las plantas a pH mayores de 7,5; mientras que la solubilidad del fósforo, calcio y magnesio, disminuye con pH menor a 6. Por último, el pH debe ser adecuado para la especie de pez que se desee cultivar, siendo en general, valores dentro de un rango de 7 a 7,5, para todas las especies.

 

 

Mantener en nuestro sistema acuapónico un pH de 7 hará que funcione de forma correcta. No obstante, no se debe dejar de tener en cuenta que una precisa nitrificación, resultará en ácido carbónico, que hará que el sistema tienda a disminuir su pH. Normalmente, en sistemas de recirculación esto se resuelve añadiendo bicarbonato de sodio, pero en un sistema acuapónico, no debe ser utilizado.

 

La acumulación de Sodio, combinado con la presencia de Cloro, es tóxica para las plantas. El descenso de pH en sistemas acuapónicos puede ser subsanado con Hidróxido de Calcio, Hidróxido de Potasio, Carbonato de Calcio o Carbonato de Potasio, según la conveniencia del productor.

 

11. Oxígeno disuelto

 

El oxígeno disuelto no requiere de tantos detalles como el pH. Simplemente este gas, debe mantenerse por encima de 3 mg/L, siendo preferible una concentración igual o mayor a 5 mg/L. De encontrarse disminuido el oxígeno en el sistema, no se realizará una buena nitrificación, restando desechos metabólicos sin filtrar y acumulándose en concentraciones tóxicas para los peces. Los peces y plantas ante la ausencia de oxígeno, dejan de crecer, y en el caso particular de los peces, pueden dejar de alimentarse y morir. Un buen momento para la medida del oxígeno, es después de alimentar, cuando el metabolismo de los peces se incrementa.

 

 

12. Hierro

 

Los sistemas acuapónicos suelen tener deficiencias en hierro, y esto se debe a que dentro de los nutrientes, es el que menor pH requiere para permanecer disponible. Por eso, es muy común tener que suplementar el hierro en sistemas acuapónicos. El hierro debe ser agregado al sistema de manera quelada para que sea asimilado por las plantas (EDTA-Fe, DTPA-Fe, etc.). Agregando hierro cada 3 semanas para lograr una concentración de 2 mg/l, se obtienen buenos resultados en los sistemas de balsas flotantes (Rakocy). Para otros sistemas, deberán determinarse en cada caso cuales son las necesidades. La deficiencia en hierro se observa por el color amarillento de las hojas de las plantas, aunque con experiencia, puede notarse que el crecimiento disminuye. Lo importante es la observación diaria para detectar cualquier deficiencia.

Para entender cómo se lleva a cabo el proceso que ayuda a sustentar nuestro sistema acuapónico debemos saber qué es la mineralización de los compuestos, así como la nitrificación.

 

 

Mineralización

 

Es la transformación de la materia orgánica (proteína, azúcares, etc.) en compuestos sencillos como el amoniaco, anhídrido carbónico, fosfato, etc. Este proceso es realizado por las bacterias mineralizantes, las cuales son capaces de degradar la materia orgánica en un medio oxigenado produciendo como desecho principal CO2 y el nitrógeno en forma de amoniaco o amonio

 

 

Es importante señalar que las bacterias que degradan los restos orgánicos y las que llevan a cabo la nitrificación tienen necesidades diferentes; para las primeras es fundamental la materia orgánica y para las segundas, esta constituye un veneno. Todas requieren oxígeno, pero las primeras son mucho más capaces de absorberlo que las nitrificantes, por lo tanto, si la concentración de oxígeno es baja, las Nitrosomonas y las Nitrobacter no pueden sobrevivir. En cambio las desnitrificantes mueren rápidamente en presencia de oxígeno

 

Siguiendo la tendencia del mercado por una demanda de productos saludables, frescos y orgánicos, los sistemas de producción agropecuarios buscan objetivos que satisfagan dichas necesidades. Una de las mayores metas a alcanzar en nuestro sistema de Acuaponía es la conversión a orgánico, tanto para el pez como para la planta.

 

Debido a que 13 de los 16 elementos esenciales que requiere la planta para su crecimiento son producidos en los tanques de peces, y los 3 restantes (C, H, O) provienen del agua y dióxido de carbono, se puede decir que prácticamente todos los nutrientes dependen del alimento que ingiere el pez. Es por ello que si se nutre al pez con alimento equilibrado certificado orgánicamente y se utilizan crías sin la necesidad de hormonar y sin necesidad de químicos, podremos lograr una certificación orgánica para ambos organismos, lo cual representa un gran valor para nuestros productos.

 

 

Nitrificación.

 

El nitrógeno se presenta en forma de nitratos, que son los productos finales de la actividad biológica, representan la forma nitrogenada más utilizada por las plantas. Para entender cómo se transforman los nutrientes de la solución, hay que remitirse al ciclo del nitrógeno. El nitrógeno se puede encontrar formando varias combinaciones químicas, además de ser constituyente de moléculas orgánicas. Las que aquí nos interesan son: el amoniaco (NH3), el amonio (NH4, forma iónica de carácter básico), el nitrito (NO2) y el nitrato (NO3, forma iónica de carácter ácido).

 

 

Estas combinaciones se encuentran disueltas en el agua de los acuarios y pueden ser empleadas por las plantas, a excepción del nitrito, para la síntesis de sus proteínas. Todas estas formas pueden interactuar y convertirse de modo espontáneo tanto el amonio como el amoniaco, en los casos restantes se requiere la acción de organismos.

 

 

Todos estos compuestos son tóxicos en mayor o menor medida. Hay que entender que para los peces, el amonio tiene una toxicidad baja, pero el amoníaco puede causar lesiones en las branquias y el intestino, causando hemorragias y atacando al sistema nervioso del pez. El pH influye de una manera importantísima en la proporción relativa de amoniaco/amonio existente en el acuario. Con un pH ácido o neutro no hay prácticamente amoniaco, con pH básicos o alcalinos todo el amonio se transforma espontáneamente en amoniaco, al ser 500 veces más tóxico todos los peces empiezan a bloquear inmediatamente. Los cambios de pH son fácilmente provocados por el cambio de agua, es por esto que es muy importante mantener un pH estable con una acidez del pH de 6,5.

 

 

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