aquaponics
11.2 Antecedentes
Hay muchas definiciones de un sistema disponibles, que van desde descripciones sueltas hasta formulaciones matemáticas estrictas. En lo que sigue, un sistema es considerado como un objeto en el que diferentes variables interactúan en todo tipo de escalas de tiempo y espacio y que produce señales observables. Estos tipos de sistemas también se llaman sistemas abiertos. En la Fig. 11.2 se representa una representación gráfica de un sistema abierto general (S) con señales de entrada y salida valoradas por vectores.
· Aquaponics Food Production Systems11.1 Introducción
En general, los modelos matemáticos pueden adoptar formas muy diferentes dependiendo del sistema estudiado, que pueden variar desde sistemas sociales, económicos y ambientales hasta sistemas mecánicos y eléctricos. Por lo general, los mecanismos internos de los sistemas sociales, económicos o ambientales no son muy conocidos ni comprendidos y, a menudo, sólo se dispone de pequeños conjuntos de datos, mientras que el conocimiento previo de los sistemas mecánicos y eléctricos es de alto nivel, y los experimentos se pueden realizar fácilmente.
· Aquaponics Food Production Systems10.6 Conclusiones
El tratamiento de lodos de peces para la reducción y la recuperación de nutrientes se encuentra en una fase temprana de aplicación. Se necesitan más investigaciones y mejoras, que verán el día con la creciente preocupación de la economía circular. De hecho, los lodos de peces deben considerarse más como una fuente valiosa en lugar de un residuo desechable.
· Aquaponics Food Production Systems10.5 Metodología para cuantificar el rendimiento de reducción de lodos y mineralización
Para determinar la digestión del tratamiento de lodos acuapónicos en biorreactores aeróbicos y anaeróbicos, es necesario seguir una metodología específica. En este capítulo se presenta una metodología adaptada para el tratamiento de lodos acuapónicos. Se han desarrollado ecuaciones específicas para cuantificar con precisión su desempeño (Delaide et al. 2018), y estas deben ser utilizadas para evaluar el desempeño del tratamiento aplicado en una planta acuapónica específica. Para evaluar el rendimiento del tratamiento, es necesario lograr un enfoque de equilibrio de masas.
· Aquaponics Food Production Systems10.4 Tratamientos anaeróbicos
La digestión anaeróbica (DA) se ha utilizado durante mucho tiempo para la estabilización y reducción del proceso de masa de lodos, principalmente debido a la simplicidad de operación, los costos relativamente bajos y la producción de biogás como fuente de energía potencial. La representación estequiométrica general de la digestión anaeróbica puede describirse de la siguiente manera: $cnhaOB+ (n-a/4-b/2)\ cpunto H_2O\ rarr (n/2-a/8+b/4)\ cpunto CO_2+ (n/2+a/8-b/4)\ cdot CH4$ (10.4) Ecuación 10.4 Balance general de masa de biogás (Marchaim 1992).
· Aquaponics Food Production Systems10.3 Tratamientos aeróbicos
El tratamiento aeróbico mejora la oxidación del lodo al apoyar su contacto con el oxígeno. En este caso, la oxidación de la materia orgánica es impulsada principalmente por la respiración de microorganismos heterotróficos. El COSub2/sub, el producto final de la respiración, se libera como se muestra en la Eq. (10.1). $C_6H_ {12} O_6 + 6\ O_2\ rarr 6\ CO_2+6\ H_2O +energía$ (10.1) Este proceso en los reactores aeróbicos se logra principalmente inyectando aire en la mezcla de lodo y agua con sopladores de aire conectados a difusores y hélices.
· Aquaponics Food Production Systems10.2 Implementación del tratamiento de aguas residuales en acuapónica
En acuapónica, las aguas residuales cargadas de sólidos (es decir, el lodo) son una valiosa fuente de nutrientes, y es necesario llevar a cabo los tratamientos adecuados. Los objetivos de tratamiento difieren del tratamiento convencional de aguas residuales porque en acuapónica es de interés la conservación de sólidos y agua. Además, independientemente del tratamiento de aguas residuales aplicado, su objetivo debe ser reducir los sólidos y, al mismo tiempo, mineralizar sus nutrientes.
· Aquaponics Food Production Systems10.1 Introducción
El concepto de acuapónica se asocia a ser un sistema de producción sostenible, ya que reutiliza aguas residuales del sistema acuícola recirculante (RAS) enriquecidas en macronutrientes (nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg) y azufre (S)) y micronutrientes (es decir, hierro (Fe (Fe)), manganeso (Mn), zinc (Zn), cobre (Cu), boro (B) y molibdeno (Mo)) para fertilizar las plantas (Graber y Junge 2009; Licamele 2009; Nichols y Savidov 2012; Turcios y Papenbrock 2014).
· Aquaponics Food Production Systems1.5 El futuro de la acuapónica
La tecnología ha permitido que la productividad agrícola crezca exponencialmente en el siglo pasado, apoyando así también un importante crecimiento demográfico. Sin embargo, estos cambios también pueden socavar la capacidad de los ecosistemas para sostener la producción de alimentos, mantener los recursos hídricos y forestales y ayudar a regular el clima y la calidad del aire (Foley et al. 2005). Uno de los desafíos más acuciantes en la producción innovadora de alimentos, y por lo tanto en la acuapónica, es abordar las cuestiones reglamentarias que limitan la expansión de las tecnologías integradas.
· Aquaponics Food Production Systems1.4 Desafíos económicos y sociales
Desde una perspectiva económica, hay una serie de limitaciones inherentes a los sistemas acuapónicos que hacen más o menos viables diseños comerciales específicos (Goddek et al. 2015; Vermeulen y Kamstra 2013). Una de las cuestiones clave es que los sistemas hidropónicos independientes y de acuicultura son más productivos que los sistemas acuapónicos tradicionales de un bucle (Graber y Junge 2009), ya que no requieren compensaciones entre los componentes de peces y plantas.
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