Aqu @teach: Diseñando feeds para acuapónica

Los alimentos para peces para acuapónica pueden ser hechos en casa o comprados a empresas especializadas de piensos que formulan dietas específicas según la especie y la edad de los peces. Normalmente, los productores comerciales utilizan piensos especializados, ya que están garantizados para satisfacer todas las necesidades nutricionales de los peces, y tienden a ser más rentables en comparación con la elaboración y formulación de los propios piensos. Sin embargo, los alimentos formulados no siempre son perfectos y pueden tener efectos variables en la calidad del agua donde viven los peces y excretan desechos. Recientemente científicos e ingenieros han comenzado a estudiar dietas específicas para peces en sistemas de recirculación y en unidades acuapónicas. Teóricamente parece posible proporcionar a los peces alimento granulado, lo que les ayudará a crecer rápidamente, al tiempo que proporciona suficientes nutrientes para las plantas que luego se ‘alimentarán’ de esta agua. En la práctica, sin embargo, las cosas son más difíciles y dependen de muchos parámetros complejos como la temperatura y el pH del agua reciclada, así como de la microbiota en los intestinos de los peces y en los biofiltros. Un practicante de acuapónica debe conocer los conceptos básicos de la composición del alimento para tener alguna manera de juzgar con qué alimento sería mejor empezar. Aunque puede que no sea necesario diseñar feeds desde cero, los estudiantes deben poder elegir la mejor fuente para este sistema después de leer las siguientes secciones.

Crecimiento de peces y retención de nitrógeno

El nitrógeno que eventualmente será eliminado como amoníaco por los peces proviene de la proteína en el alimento. Aunque hay algo de nitrógeno en otros componentes de la alimentación, casi todo el nitrógeno absorbido por los peces y eliminado como residuo proviene de aminoácidos ya que, como su nombre indica, todos contienen nitrógeno en la composición química.

Si conocemos el porcentaje de nitrógeno en el alimento, entonces podemos calcular la cantidad aproximada que se excretará como amoníaco en el agua por un proceso similar al de la micción. Ese amoníaco se convertirá más tarde en nitrato que se proporcionará a las plantas. Cabe señalar aquí, sin embargo, que los peces no orinan realmente, pero, a diferencia de la mayoría de los mamíferos, eliminan los desechos nitrogenados a través de sus branquias (similares a nuestros pulmones). En las siguientes secciones seguiremos la fuente y el destino del nitrógeno en un sistema acuapónico, basado en Seawright et al. (1998), que fue uno de los primeros grupos en publicar estudios sobre el ciclo de nutrientes en sistemas acuapónicos, varias décadas hace. En su trabajo proporcionan una ecuación para calcular el equilibrio de nitrógeno en el sistema, que usaremos como guía. Después de calcular el nitrógeno presente en el alimento, calculamos cuánto se retiene en el pescado, se pierde como alimento no consumido y se pierde en las heces, para terminar con la concentración de amoníaco en el agua circundante.

Fuente de nitrógeno

El alimento es la principal fuente de nitrógeno en nuestro sistema aquapónico. Para calcular la cantidad total de nitrógeno colocado en el tanque a través de la alimentación, primero necesitamos saber la cantidad exacta de alimento utilizado, en gramos o kilogramos. A continuación, necesitamos saber el porcentaje de proteína en la alimentación. Esto se muestra normalmente en la etiqueta de alimentación o está disponible en el productor de piensos. Como se mencionó en secciones anteriores, los piensos para peces tienen altas proporciones de proteína, normalmente entre el 25% y el 50%. Una vez que conocemos el porcentaje de proteína podemos calcular el porcentaje de nitrógeno dividiéndolo por 6,25. Utilizamos ese número ya que los nutricionistas asumen que 1/6.25 o aproximadamente 16% de todas las proteínas es nitrógeno. Por lo tanto, para un alimento para tilapia con 35% de proteína sabemos que tiene 35%\ * 16% = 5.6% de nitrógeno. Si agregamos, por ejemplo, 120 gramos de alimento al tanque en un día, estamos agregando 120\ * 5.6% = 6.72 g de nitrógeno.

Absorción de nitrógeno por los peces

El pez absorberá nitrógeno en sus depósitos de proteínas, que es principalmente su músculo. Sin embargo, la mayor parte del peso corporal de los peces es agua, por lo que el peso tiene que ser descontado, ya que el nitrógeno sólo está presente en lo que se puede llamar el «peso seco del músculo». En general, y sobre la base de los resultados obtenidos en nuestro laboratorio y de los hallazgos de la literatura (por ejemplo, Seawright et al. 1998), el peso seco de la tilapia es aproximadamente el 27% de su peso corporal o, dicho de otra manera, el 73% del músculo de la tilapia es agua.

A continuación, necesitamos conocer la tasa de conversión de piensos (FCR). El RCF es la relación entre el pienso proporcionado dividido por el peso ganado. La inversa de la FCR se denomina eficiencia de alimentación, o la ganancia de peso dividida por la alimentación ingerida. La RCF es típicamente alrededor de 1-2 en peces. La eficiencia de alimentación, por otro lado, puede verse como 1 dividida por la FCR. Es decir, para un índice de conversión de 1.5, la eficiencia de alimentación es 1/1.5 = 66,73%. Para decirlo de otra manera, alrededor de dos tercios de la alimentación consumida por los peces serán absorbidos por el músculo de los peces y contados como crecimiento.

Por supuesto, sería mejor tener una alta eficiencia de alimentación (cerca del 100%); cuanto más alto sea, más ventajoso es económicamente. Sin embargo, los peces tienen un límite máximo para la cantidad de músculo que pueden acumularse con el tiempo. A medida que crece el músculo, la cantidad de proteína crecerá (así como la cantidad de nitrógeno total en el músculo), pero la proporción de proteína en el músculo se mantendrá más o menos estable. El porcentaje total de nitrógeno con respecto al peso corporal es de alrededor del 8,8% en tilapia. Esto puede variar entre las especies, pero es un buen número aproximado.

Por lo tanto, dependiendo del alimento proporcionado, podemos estimar la cantidad de nitrógeno que se retendrá en los peces. Si proporcionamos 120 g de alimento utilizando los valores sugeridos anteriormente, entonces el nitrógeno retenido en los peces se encontrará multiplicando el alimento por el peso seco, por la eficiencia del alimento y por el porcentaje de nitrógeno en el músculo de los peces, es decir, 120g\ * 27%\ * 66,73%\ * 8,8% = 1,90 gramos de nitrógeno del alimento permanecerán en los peces.

Nitrógeno perdido en sólidos

Aparte de perderse como orina, los residuos de nitrógeno pueden perderse a través de las heces. Podemos medir el contenido de proteínas o nitrógeno de las heces, ya que se acumula en el filtro de sólidos de nuestro sistema, o podemos extraerlo diariamente y almacenarlo. Los residuos sólidos también podrían contener piensos que no fueron ingeridos pero, como se mencionó anteriormente, es difícil medir exactamente cuánto alimento no consumió el pescado, por lo que agrupamos las heces y los piensos no consumidos como residuos sólidos. Antes del análisis, los residuos sólidos se secan para calcular el peso seco, y luego se mide el contenido de nitrógeno. En un sistema RAS, la cantidad total de sólidos es de alrededor del 10%, es decir, el 10% de los piensos suministrados a los peces termina como residuos sólidos (incluidas las heces de pescado y los pellets que no se ingieren). Al analizar se encontró que el contenido de nitrógeno de las heces fue del 4,8%.

Como explicamos anteriormente, la proteína es 16% de nitrógeno, o eso es lo que estiman los nutricionistas. Por lo tanto, si sólo tenemos una medida de nitrógeno, para obtener la cantidad de proteína de la que provenía originalmente necesitamos volver a calcular dividiendo la cantidad de nitrógeno por 16%, que es lo mismo que multiplicarla por 6,25% (1/16 = 0,0625 o 6,25%). Por lo tanto, en el caso en que el contenido de nitrógeno de las heces fuera de 4.8%, la cantidad de proteína sería 4.8%\ * 6.25% = 30%.

Finalmente, para calcular el total de gramos de nitrógeno perdidos en sólidos por la cantidad de alimento que proporcionamos al tanque, necesitamos multiplicar la cantidad de alimento (120 g) por el porcentaje de alimento que se pierde en sólidos (heces y piensos no consumidos), y el porcentaje de nitrógeno en los sólidos (4,8%). Digamos que el porcentaje de alimento perdido en sólidos es del 10%, el nitrógeno perdido en sólidos en ese caso sería: 120g\ * 10%\ * 4.8% = 0.576 g de nitrógeno en el pienso se pierde como sólidos. De nuevo, esto es sólo un ejemplo, y ese porcentaje puede variar dependiendo del sistema y otras condiciones.

Nitrógeno disuelto en agua como amoníaco

A continuación podemos utilizar los cálculos anteriores para cuantificar el nitrógeno disuelto en el agua, que esencialmente se pierde como desperdicio de amoníaco. Primero añadimos el nitrógeno absorbido por los peces y perdido en las heces, y luego lo restamos del nitrógeno aplicado a través de la alimentación. El nitrógeno restante es la cantidad perdida o disuelta en el agua. En el caso anterior, 6,72 — (1,90 + 0,576) = 4,24 g NH₃. Es decir, el 63,1% (4,24/6,72) del nitrógeno del pienso se convierte en NH₃. Se excreta por la branquia como NH₃ pero, dependiendo del pH del agua, se convierte en NH₄ . El término TAN denota nitrógeno amoniaco total, o la combinación de NH₃ + NH₄ . En la Figura 6 proporcionamos un ejemplo de los resultados de nuestro laboratorio donde el nitrógeno total se calculó en los piensos, y luego se midió en los peces, las heces y el agua.

Figura 5: Ejemplo de un análisis del ciclo de nitrógeno en tilapia utilizando cuatro alimentos diferentes basados en diferentes fuentes proteicas (harina de pescado, soja, gluten de maíz y concentrado de guisantes)

*Copyright © Socios del Proyecto Aqu @teach. Aqu @teach es una asociación estratégica Erasmus+ en educación superior (2017-2020) dirigida por la Universidad de Greenwich, en colaboración con la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zúrich (Suiza), la Universidad Técnica de Madrid (España), la Universidad de Liubliana y el Centro Biotécnico Naklo (Eslovenia) . *