aquaponics
7.2 Desarrollo histórico de la acuapónica acoplada
La mayoría de los esfuerzos de investigación originales sobre sistemas acuapónicos acoplados tuvieron lugar en los Estados Unidos, con una presencia cada vez mayor en la UE iniciada en parte por COST Action FA1305, The EU Aquaponics Hub y otros centros de investigación europeos. Hoy en día, los diseños de sistemas acuapónicos totalmente recirculantes dominan casi por completo la industria acuapónica estadounidense, con estimaciones de que más del 90% de los sistemas aquapónicos existentes en los Estados Unidos son de un diseño totalmente recirculante (Lennard, pers.
· Aquaponics Food Production Systems7.1 Introducción
Fig. 7.1 Diagrama del primer sistema de Naegel (1977) cultivando Tilapia y carpa común en combinación con lechuga y tomates en un sistema cerrado de recirculación La combinación de cultivo de peces y plantas en acuapónica acoplada se remonta al primer diseño de Naegel (1977) en Alemania, utilizando un sistema de escala hobby de 2000 L (Fig. 7.1) ubicado en un invernadero de ambiente controlado. Este sistema fue desarrollado con el fin de verificar el uso de nutrientes procedentes de aguas residuales de peces en condiciones de recirculación de agua totalmente controladas destinadas a la producción de plantas, incluido un sistema de lodos dual (tratamiento aeróbico y anaeróbico de aguas residuales).
· Aquaponics Food Production Systems6.7 Conclusiones
Antiguamente el dominio de los productores en pequeña escala, los avances tecnológicos están trasladando cada vez más la acuapónica hacia una producción comercial a mayor escala, centrándose en mejorar la recuperación de macro y micronutrientes, al tiempo que proporcionan innovaciones técnicas para reducir las necesidades de agua y energía. Sin embargo, la ampliación de la acuapónica a escala industrial requiere una comprensión y mantenimiento mucho mejores de los conjuntos microbianos, y la aplicación de fuertes medidas de biocontrol que favorezcan la salud y el bienestar tanto de los peces como de los cultivos, al tiempo que siguen cumpliendo las normas de inocuidad alimentaria para los seres humanos consumo.
· Aquaponics Food Production Systems6.6 Sólidos y lodos suspendidos
Los parámetros para operar la acuapónica en una escala determinada, incluidos el volumen del agua, la temperatura, los caudales y los caudales, el pH, las edades y densidades de los peces y los cultivos, afectan a la distribución temporal y espacial de las comunidades microbianas que se desarrollan dentro de sus compartimentos, para revisiones: RAS (Blancheton et al. 2013); hidroponía (Lee y Lee 2015). Además de controlar el oxígeno disuelto, los niveles de dióxido de carbono y el pH en acuapónica, también es esencial controlar la acumulación de sólidos en el sistema RAS, ya que las partículas finas en suspensión pueden adherirse a las branquias, causar abrasión y dificultad respiratoria y aumentar la susceptibilidad a la enfermedad (Yildiz et al.
· Aquaponics Food Production Systems6.5 Funciones bacterianas en el ciclo de nutrientes y biodisponibilidad
Se han realizado investigaciones considerables para caracterizar las bacterias heterotróficas y autotróficas en sistemas RAS y para comprender mejor su papel en el mantenimiento de la calidad del agua y el ciclo de nutrientes (para revisiones, ver Blancheton et al. (2013); Schreier et al. (2010). Los heterótrofos no patógenos, típicamente dominados por Alphaproteobacteria y Gammaproteobacteria, tienden a prosperar en biofiltros, y sus contribuciones a las transformaciones del nitrógeno son bastante comprendidas porque el ciclo del nitrógeno (NC) ha sido de suma importancia en el desarrollo del cultivo recirculante (Timmons y Ebeling 2013).
· Aquaponics Food Production Systems6.4 Equilibrio microbiano y mejora en unidades acuapónicas
La productividad en el sistema acuapónico implica el monitoreo y la gestión de parámetros ambientales para proporcionar a cada componente, ya sea microbiano, animal o vegetal, condiciones óptimas de crecimiento. Aunque esto no siempre es posible dadas las compensaciones en los requisitos, uno de los objetivos clave de la acuapónica gira en torno al concepto de homeostasis, en el que mantener la estabilidad del sistema implica ajustar los parámetros operativos para minimizar las perturbaciones innecesarias que causan estrés dentro de una unidad, o efectos perjudiciales en otros componentes.
· Aquaponics Food Production Systems6.3 Consideraciones de bioseguridad para la seguridad alimentaria y el control de patógenos
6.3.1 Seguridad Alimentaria Una buena inocuidad de los alimentos y garantizar el bienestar de los animales son prioritarios para obtener apoyo público a la acuapónica. Una de las cuestiones más frecuentes planteadas por los expertos en seguridad alimentaria en relación con la acuapónica es el riesgo potencial de contaminación con patógenos humanos cuando se utilizan efluentes de peces como fertilizante para plantas (Chalmers 2004; Schmautz et al. 2017). Una reciente búsqueda bibliográfica para determinar los riesgos zoonóticos en acuapónica concluyó que los patógenos en el agua contaminada de ingesta, o los patógenos en los componentes de los piensos procedentes de animales de sangre caliente, pueden asociarse a la microbiota intestinal de los peces, que, aunque no sea perjudicial para los propios peces, puede potencialmente pasar la cadena alimentaria a los seres humanos (Antaki y Jay-Russell 2015).
· Aquaponics Food Production Systems6.2 Herramientas para el Estudio de Comunidades Microbianas
Las nuevas tecnologías para estudiar cómo cambian las comunidades microbianas con el tiempo, y qué grupos de organismos predominan en condiciones ambientales particulares, han ofrecido cada vez más oportunidades de anticipar resultados adversos dentro de los componentes del sistema y, por lo tanto, conducir al diseño de mejores sensores y pruebas para la vigilancia eficaz de las comunidades microbianas en los cultivos de peces o plantas. Por ejemplo, varias tecnologías «ómicas» (metagenómica, metatranscriptomía, proteómica comunitaria, metabolómica) están permitiendo cada vez más a los investigadores estudiar la diversidad de microbiota en RAS, biofiltros, hidroponía y sistemas digestores de lodos, donde el muestreo incluye conjuntos microbianos enteros en lugar de un genoma dado.
· Aquaponics Food Production Systems6.1 Introducción
El agua de recirculación en la porción acuícola de un sistema acuapónico contiene partículas y materia orgánica disuelta (POM, DOM) que ingresan al sistema principalmente a través de piensos para peces; la porción de pienso que no se come ni metaboliza por los peces permanece como residuo en el agua del sistema acuícola recirculante (RAS) , ya sea en forma disuelta (por ejemplo, amoníaco) o como sólidos suspendidos o asentados (por ejemplo, lodos).
· Aquaponics Food Production Systems5.9 Ventajas de la acuapónica
Debido a que existen dos tecnologías análogas separadas que producen peces y plantas a altas tasas (cultivo de peces RAS y producción de plantas de cultivo hidropónico y sustrato), una razón para su integración parece pertinente. El RAS produce peces a tasas productivas en términos de ganancia de biomasa individual, por el peso de pienso añadido, que rivaliza, si no es mejor, con otros métodos de acuicultura (Lennard 2017). Además, las altas densidades de peces que permite RAS conducen a mayores ganancias colectivas de biomasa (Rakocy et al.
· Aquaponics Food Production Systems