5.9 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. 2006; Lennard 2017). La hidropónica y el cultivo de sustratos poseen, dentro de un contexto de ambiente controlado, tasas de producción avanzadas de plantas que mejoran la mayoría de los otros métodos agrícolas y hortícolas (Resh 2013). Por lo tanto, inicialmente, existe un requisito para que la acuapónica produzca peces y plantas a tasas que igualen estas dos tecnologías productivas separadas; de lo contrario, cualquier pérdida de esfuerzo productivo se opone a cualquier argumento de integración. Si la tasa productiva de los peces y plantas en un sistema acuapónico puede igualar, o mejor, la RAS y las industrias hidropónicas, entonces se puede hacer otro caso para otras ventajas que pueden ocurrir debido al proceso de integración.

La hidropónica estándar o el cultivo de sustrato se ha comparado directamente con la acuapónica en términos de las tasas de crecimiento de las plantas de las dos tecnologías. Lennard (2005) comparó la producción de lechuga del sistema aquapónico con un control hidropónico en varios experimentos de laboratorio replicados. Demostró que la producción de lechuga acuapónica fue estadísticamente menor en acuapónica (4,10 kg/msup2/sup) en comparación con la hidroponía (6,52 kg/msup2/sup) cuando se aplicó un enfoque estándar para el diseño y manejo del sistema aquapónico de cama media. Sin embargo, luego realizó una serie de experimentos que aislaron parámetros específicos del diseño (por ejemplo, suministro de agua recíproco frente a constante de la subunidad hidropónica, aplicaron el caudal de agua a la subunidad hidropónica y compararon diferentes subunidades hidropónicas) o compararon controladores específicos de manejo (por ejemplo, amortiguación metodologías y especies y las concentraciones globales de nutrientes iniciales) para lograr la optimización y luego demostró que la acuapónica (5,77 kg/msup2/sup) fue estadísticamente idéntica a la producción hidropónica de lechuga (5,46 kg/msup2/sup) tras la optimización del sistema acuapónico basado en las mejoras sugerido por sus experimentos anteriores, el resultado sugiere que las mejoras en los diseños acuapónicos acoplados o totalmente recirculados pueden igualar las tasas estándar de producción de plantas hidropónicas. Lennard (2005) también demostró supervivencia de peces, SGR, FCR y tasas de crecimiento iguales a las exhibidas en RAS estándar y acuicultura extensiva en estanques para las especies de peces ensayadas (Australian Murray Cod).

Pantanella et al. (2010) también demostraron resultados de producción de lechuga estadísticamente similares en sistemas acuapónicos de alta densidad de pescado (producción de lechuga de 5,7 kg/msup2/sup) y baja densidad de pescado (producción de lechuga de 5,6 kg/msup2/sup) en comparación con un control hidropónico estándar (6,0 kg/msup2/sup).

Lennard (Nichols y Lennard 2010) demostró resultados estadísticamente iguales o mejores para todas las variedades de lechuga y casi todas las variedades de hierbas probadas en un sistema aquapónico de técnica de película nutritiva (NFT) en comparación con un sistema hidropónico NFT dentro del mismo invernadero.

Delaide et al. (2016) compararon el agua de producción de RAS complementada con nutrientes (se agregaron nutrientes para que coincidieran con una mezcla de nutrientes de agua y un ejemplo de fuerza por Rakocy — denotado como un análogo aquapónico), agua de producción de RAS totalmente complementada con nutrientes (agua de producción de RAS con sales nutritivas hidropónicas añadidas a cumplir con una mezcla de nutrientes de agua y una fuerza como se utiliza para la hidropónica estándar — denotado como un análogo disociado) y un control hidropónico (solución nutritiva hidropónica estándar) en términos de tasa de crecimiento de la planta, y mostró que el análogo del agua acuapónica igualaba el control hidropónico y el agua análogo disociada mejoró el control hidropónico. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que estos sistemas aquapónicos no funcionaban plenamente con peces (y el contenido microbiano asociado, completo y activo) que se compararon, sino que simplemente se eliminó agua de un RAS operativo y se complementó, luego se comparó con un agua de control hidropónico.

Rakocy y su equipo de UVI han demostrado con varios estudios que las tasas de crecimiento de peces de Tilapia spp. son iguales a los estándares de la industria establecidos por las prácticas estándar de producción acuícola (Rakocy y Hargreaves 1993; Rakocy et al. 2004a, b, 2006, 2011).

Estos y otros estudios han demostrado que la acuapónica, independientemente de la configuración (acoplada y desacoplada), tiene el potencial de producir tasas de producción de plantas iguales o mejores que las de hidroponía estándar y de producción de pescado de un estándar similar a la RAS. Por lo tanto, el requisito mencionado anteriormente para que la acuapónica sea igual a sus análogos industriales (RAS e hidroponía) parece haber sido adecuadamente probado, y por lo tanto, se deben considerar las otras ventajas de la acuapónica.

El uso eficiente del agua se atribuye regularmente a la acuapónica. Lennard (2005) declaró que el ahorro de agua asociado a un sistema de ensayo acuapónico optimizado (laboratorio) fue del 90% o mayor si se compara con un sistema de control de acuicultura estándar RAS en el que se intercambiaba agua para controlar las acumulaciones de nitratos, mientras que las plantas de la acuapónica realizaron el mismo requisito. Por lo tanto, demostró que la acuapónica proporciona un importante beneficio de ahorro de agua en comparación con la acuicultura estándar RAS. Curiosamente, esta cifra de ahorro de agua del 90% se ha expresado posteriormente ampliamente dentro de la comunidad acuapónica mundial en un contexto de uso vegetal (por ejemplo, la acuapónica utiliza un 90% menos de agua que la producción vegetal basada en el suelo (Graber y Junge 2009)), un ejemplo de cómo el argumento científico puede ser adoptado incorrectamente por participantes no científicos de la industria.

McMurtry (1990) demostró una tasa de consumo de agua en su sistema aquapónico de aproximadamente el 1% de la requerida en un sistema similar de cultivo de estanques. Rakocy (1989) ha demostrado tasas similares de consumo de agua del 1% en comparación con la acuicultura basada en estanques. Rakocy y Hargreaves (1993) afirmaron que la tasa diaria de reemplazo de agua para el sistema acuapónico UVI era aproximadamente el 1,5% del volumen total del sistema y Love et al. (2015a, b) indicaron un 1% aproximado de la tasa de pérdida de agua del volumen del sistema por día para su sistema de investigación acuapónica.

La comparación de la acuapónica con la RAS puede lograr un ahorro sustancial de agua y la acuapónica utiliza pequeñas cantidades de agua de reemplazo diariamente. Un sistema aquapónico bien diseñado tratará de utilizar el agua de la manera más eficiente posible y, por lo tanto, solo sustituirá el agua perdida por evapotranspiración vegetal (Lennard 2017). De hecho, se ha propuesto que el agua puede incluso recuperarse de la pérdida debido a la evapotranspiración de las plantas mediante el empleo de algún tipo de esquema o tecnología de recolección de contenido de agua de aire (Kalantari et al. 2017). Los sistemas aquapónicos acoplados parecen proporcionar un mayor potencial para conservar y reducir el uso del agua (Lennard 2017). Si la dinámica de nutrientes entre la producción de peces y el uso de plantas puede equilibrarse, la única pérdida de agua es a través de la evapotranspiración de las plantas, y debido a que el agua se comparte integralmente entre los componentes de peces y plantas, los volúmenes diarios de agua de maquillaje simplemente representan toda la pérdida de agua de las plantas del sistema (Lennard 2017 ). Los diseños aquapónicos desacoplados presentan una propuesta más difícil porque los dos componentes no están integrados y el uso diario de agua del componente de pescado no coincide con el uso diario de agua del componente vegetal (Goddek et al. 2016; Goddek y Keesman 2018). Por lo tanto, el uso del agua y las tasas de sustitución de los sistemas acuapónicos no están completamente resueltas y probablemente nunca se deban a las grandes diferencias en los enfoques de diseño de sistemas.

La utilización eficiente de nutrientes se asigna al método aquapónico y se cita como una ventaja del enfoque aquapónico (Rakocy et al. 2006; Blidariu y Grozea 2011; Suhl et al. 2016; Goddek et al. 2015). Esto se debe generalmente a que la acuicultura estándar de RAS utiliza los nutrientes dentro de la alimentación de los peces para cultivar los peces, y el resto se envía a los desechos. Los peces metabolizan gran parte de los piensos que se alimentan, pero solo utilizan aproximadamente el 25-35% de los nutrientes añadidos (Timmons et al. 2002; Lennard 2017). Esto significa que hasta el 75% de los nutrientes añadidos al RAS solo para peces se desperdician y no se utilizan. La acuapónica busca utilizar los nutrientes desperdiciados en RAS para la producción de plantas, y por lo tanto, se dice que la acuapónica usa los nutrientes añadidos de manera más eficiente porque dos cultivos se producen a partir de una fuente de entrada (Rakocy y Hargreaves 1993; Timmons et al. 2002; Rakocy et al. 2006; Lennard 2017). El grado de uso de nutrientes de residuos de pescado difiere entre los diversos métodos acuapónicos. El modelo UVI totalmente recirculante no utiliza la mayoría de los residuos sólidos de peces generados en el componente de pescado y los envía a residuos (Rakocy et al. 2006), el modelo Lennard totalmente recirculante lleva esto un paso más allá al utilizar todos los residuos generados por el componente de pescado (residuos disueltos directamente y sólidos mediante remineralización microbiana externa con sustitución del sistema principal) (Lennard 2017). Muchos enfoques desacoplados también intentan utilizar todos los residuos generados por el componente de pescado, a través del uso directo de residuos disueltos y, de nuevo, a través de la remineralización microbiana externa con sustitución del sistema principal (Goddek et al. 2016; Goddek y Keesman 2018). Todos estos métodos y enfoques demuestran que un factor principal para el método aquapónico es utilizar la mayor cantidad posible de los nutrientes añadidos y, por lo tanto, intentar utilizar los nutrientes añadidos de la manera más eficiente posible.

La independencia del suelo ha sido citada como una ventaja del método aquapónico (Blidariu y Grozea 2011; Love et al. 2015a, b). La ventaja percibida es que debido a que no se requiere suelo, el sistema o instalación acuapónica puede ubicarse donde el operador elija, en lugar de donde el suelo adecuado está presente (Love et al. 2015a, b). Por lo tanto, el método acuapónico es independiente de la ubicación en función de la disponibilidad del suelo, lo cual es una ventaja sobre la agricultura basada en el suelo.

Se ha argumentado que la acuapónica proporciona una ventaja al imitar los sistemas naturales (Blidariu y Grozea 2011; Love et al. 2014). Esto está respaldado por la naturaleza ecológica del acerca/método aquapónico, como se describe en [Sect. 5.7](/comunidad/artículos/5-7-fuentes de nutrientes) anterior, con las ventajas asociadas relacionadas con comunidades microflorales diversas y densas (Lennard 2017).

La acuicultura tiene un potencial impacto ambiental directo debido a la liberación de aguas residuales ricas en nutrientes en el medio ambiente circundante, generalmente los ambientes acuáticos (Boyd y Tucker 2012). Algunos métodos hidropónicos también pueden poseer este potencial. Sin embargo, la acuapónica puede presentar un impacto ambiental directo reducido o negado de los flujos de residuos ricos en nutrientes porque el principal componente generador de residuos (es decir, los peces) está integrado con un componente de uso de nutrientes (es decir, las plantas) (Rakocy et al. 2006; Blidariu y Grozea 2011; Goddek et al. 2015; Lennard 2017) . Sin embargo, algunos métodos acuapónicos producen desechos (por ejemplo, el modelo UVI); pero generalmente se tratan y reutilizan para otras prácticas agrícolas en el sitio de la instalación acuapónica (Timmons et al. 2002; Rakocy et al. 2006). Muchos métodos acuapónicos se basan en el uso de piensos estándar de acuicultura, que contienen concentraciones variables de sodio, generalmente mediante el uso de harina de pescado o aceite de pescado como ingrediente (Timmons et al. 2002). El sodio no es utilizado por las plantas y, por lo tanto, puede acumularse con el tiempo en sistemas acuapónicos, lo que puede conducir a la necesidad de algún tipo de reemplazo de agua para que el sodio no se acumule a concentraciones que afectan a las plantas (Lennard 2017). Sin embargo, se ha reportado que algunas especies de lechuga tenían la capacidad de absorber sodio, cuando estaban expuestas al agua de acuicultura (Goddek y Vermeulen 2018).

Los sistemas acuapónicos acoplados o totalmente recirculantes comparten integralmente el recurso hídrico entre los dos componentes principales (peces y plantas). Debido a esta naturaleza acuática totalmente conectada y recirculante, los sistemas acuapónicos acoplados exhiben un mecanismo de autocontrol en términos de incapacidad para aplicar herbicidas y pesticidas de forma segura a las plantas; si se aplican, su presencia puede afectar negativamente a los peces (Blidariu y Grozea 2011). Los defensores de la recirculación completa ven esta incapacidad para aplicar pesticidas y herbicidas como una ventaja, con el argumento de que garantiza un producto libre de pulverización (Blidariu y Grozea 2011). Los defensores de la acuapónica desacoplada también buscan no aplicar herbicidas o pesticidas; sin embargo, debido al hecho de que el agua no se recircula de nuevo a los peces de las plantas, la capacidad de aplicar pesticidas y herbicidas a las plantas está presente (Goddek 2017). Por lo tanto, la aplicación o la falta de aplicación de plaguicidas y herbicidas al componente vegetal de los diseños acuapónicos es vista de manera diferente por grupos que abogan por diferentes enfoques de diseño.

Existe la percepción de que la presencia de peces y plantas en un mismo sistema acuático proporciona efectos sinérgicos positivos para la salud de los peces y las plantas (Blidariu y Grozea 2011). Esto se ha demostrado indirectamente por la capacidad de la acuapónica en algunos estudios para producir tasas de crecimiento de plantas superiores a las observadas en hidroponía estándar (Nichols y Lennard 2010; Delaide et al. 2016). Sin embargo, no se ha establecido ningún vínculo causal directo entre la presencia de peces y plantas y cualquier resultado positivo para la sanidad de los peces o las plantas.