Introducción:

La acuaponia se describe como una técnica revolucionaria que integra la producción de peces (acuicultura) y el cultivo de vegetales sin suelo (hidroponia).​

Acuicultura  +  Hidroponia  =  AQUAPONIA

Estos se unen en un único sistema de recirculación, donde los restos de comida y desechos metabólicos generados por los peces, son filtrados y transformados en fertilizante líquido orgánico en un sistema de biofiltros, y seguidamente absorbidos por los vegetales.

De esta forma se genera un producto de valor a través de un subproducto desechable, con la ventaja de que, el agua ya limpia de nutrientes, queda disponible para ser reutilizada. Gracias a esto, los sistemas acuapónicos trabajan sobre dos puntos de gran interés en producción, rentabilidad y tratamiento de desechos (Rakocy, 1999).

En definitiva, se obtienen 2 activos, peces y vegetales (normalmente hortalizas), contribuyendo a una producción más sostenible dentro de una economía circular.

Estos sistemas ofrecen una serie de ventajas sobre aquellos en los que solo se producen peces.

Los desechos metabólicos disueltos en el agua son absorbidos por las plantas, reduciendo así la tasa de recambio de agua diaria a solo un 1,5 % de recambio de agua diario o menos (Mc Murtry, 1997); por el contrario, en el sistema de recirculación tradicional se trabaja con un recambio de agua del 5 al 10 % diario para evitar la acumulación de desechos metabólicos.

Además, en este sistema se obtienen mayores rendimientos. Los vegetales pueden expresar todo su potencial de crecimiento ya que no invierten energía en buscar nutrientes o agua.

En general el tiempo cosecha-producción se reduce a más de la mitad.

El fertilizante es en un 90% orgánico proveniente de las heces de los peces.

Todo esto se traduce en menores costos operativos del sistema, aumentando así, la rentabilidad productiva.

 

Un poco de historia:

Los primeros estudios publicados en acuaponia se remontan a los años 70, donde se demostró que los desechos metabólicos que los peces generaban podían ser utilizados para el cultivo de plantas, en forma hidropónica (Lewis, 1978). Sin embargo, no fue sino hasta la década de los ´90 que se empezó a utilizar la acuaponia a nivel comercial. Ubicado en la Universidad de las Islas Vírgenes, J Rakocy es considerado el pionero en investigar esta área, ya que desarrolló un sistema de cultivo acuapónico que lleva en funcionamiento más de 25 años. Con dichos sistemas fueron realizadas numerosas experiencias, obteniendo valiosos resultados para el desarrollo de la actividad.

En los primeros ensayos de acuaponia, se utilizaron diferentes sustratos, como arena (Lewis, 1978) o grava (Rakocy, 1999). Si bien estos sistemas siguen siendo utilizados actualmente, quedó claro que no son los mejores a la hora de trabajar con altas cargas de peces, tapándose con facilidad y por ello, han sido dejados de lado a la hora de pensar en una escala comercial.

 

El Sistema de Recirculación por Acuicultura –SRA:

 

Un SRA, es un sistema a través del cual se pueden cultivar organismos acuáticos de forma intensiva y reutilizando la misma agua en circuito cerrado. Esto implica utilizar pequeños espacios para lograr altas producciones, a través de la aplicación de tecnologías de tratamiento del agua para poder recircularla.

Existen una gran diversidad de filtros utilizados en el tratamiento de agua; ahora bien, los principales utilizados son los mecánicos y los biológicos.

Los filtros mecánicos se sitúan inmediatamente a continuación del tanque que contendrá los peces y se destinan a eliminar todas las partículas sólidas en suspensión que existan en el sistema. Los sólidos en suspensión son los primeros en eliminarse en un sistema de recirculación.

Los filtros biológicos, se colocan a continuación de los mecánicos y se emplean con el objetivo de transformar biológicamente los desechos metabólicos generados por los peces. A partir de ellos, se obtienen sustancias menos tóxicas que puedan permanecer en el sistema. Este proceso, se lleva a cabo por medio de las bacterias que crecen sobre el filtro y que se alimentan de los desechos metabólicos. Estas bacterias, requieren de una superficie de contacto donde alojarse. En resumen, un filtro biológico es una estructura que posee en muy poco lugar, una gran superficie de contacto, donde con el tiempo, se alojan las bacterias necesarias para la filtración.

Más allá de la filtración que pueda existir en un sistema de recirculación, es necesaria una mínima renovación de agua en el mismo (5% – 10%), con la finalidad de mantener los parámetros físico-químicos en niveles tolerables para los peces.

 

El sistema hidropónico:

Un cultivo hidropónico es un cultivo vegetal en el que no se emplea suelo alguno. Para lograrlo, se emplean diferentes técnicas para fijación de las plantas, las que mantendrán sus raíces en contacto con una solución nutritiva. Los nutrientes presentes en el agua son absorbidos por ellas a medida que crecen. En el agua, deberán mantenerse los parámetros fisicoquímicos que favorezcan el crecimiento de las plantas y mantengan un equilibrio entre los diferentes componentes de la solución nutritiva. Esta técnica de cultivo permite lograr mejores rendimientos por unidad de área, en comparación con los cultivos en tierra, además de obtención de productos de mejor calidad que los obtenidos en ella.   Existen tres sistemas basicos de cultivos hidropónicos:

 

• NFT: por su nombre en inglés, “Nutrient Film Technique”, estos sistemas consisten en hacer correr una película de solución nutritiva muy fina a lo largo de un canal de cultivo, lo que permite sembrar plantas en menos espacio y obtener rendimientos altos por unidad de superficie. Existen incluso diseños de sistemas NFT verticales donde se aprovechan muros, creando así, cultivos verticales. Al atravesar todo el canal de cultivo, el agua retorna al reservorio. Las plantas son contenidas en algún recipiente plástico ranurado o similar suspendido sobre el canal, permitiendo que sus raíces alcancen el nivel del agua.
• Balsas flotantes: Los sistemas de balsas flotantes se caracterizan por no necesitar reservorio de agua aparte de la zona de cultivo, constituyendo por si misma el reservorio. Se utilizan contenedores similares a los de lecho de sustrato pero en este caso se encuentran enteramente llenos de solución nutritiva. Flotando sobre esta, se coloca una plancha de poliestireno expandido o similar de espesor adecuado (4-5 cm), en la que se efectúan perforaciones donde se colocan las plantas, sostenidas por vasos plásticos ranurados. De esta forma, las raíces quedan inmersas en la solución nutritiva. La solución debe ser aireada mediante burbujeo de manera continua, asegurando así, una buena oxigenación a la solución.
• Lecho de sustrato: Se trata de contenedores llenos de un sustrato inerte que sirve de sostén a las plantas. Estos cajones no suelen tener más de 30 cm de profundidad, con una entrada de agua y una salida por el otro extremo, retornando así al reservorio o “sump”. Son utilizados para todo tipo de plantas, pero en especial, son muy útiles para aquellas plantas que necesitan buen sostén por su peso, como son los tomates, pimientos, etc., o bien, son empleados en condiciones climáticas adversas, como vientos fuertes. Además, proporcionan un excelente medio de cultivo para especies rastreras o con tubérculos como melones, cebollas, remolachas, zanahorias, etc. En estos sistemas, se emplean diferentes tipos de sustratos: LECA (Light Expanded Clay Agreggate), grava, canto rodado, arena, aserrín, viruta, turba, perlita, vermiculita, etc.

El sistema acuapónico:

Junto con los fundamentos descritos anteriormente, el sistema acuapónico necesita una configuración especial para poder conectar sus componentes. Generalmente esta conformación incluye los siguientes:

Filtro mecánico: donde se lleva a cabo la remoción de sólidos en suspensión. Los sólidos en suspensión pueden obstruir el biofiltro, tuberías, o bien la cutícula de las raíces de las plantas, impidiendo una correcta absorción de nutrientes.

Biofiltro: Solo un 35 a 40 % del alimento consumido es asimilado por los peces y transformado en carne, mientras que el resto se excreta hacia la columna de agua (Jchapell, 2008).

La biofiltración cumple con dos objetivos en el sistema acuapónico. Ambos obtenidos a partir de un mismo proceso: la nitrificación.

• Transformar el nitrógeno amoniacal (NAT) excretado por los peces como desecho metabólico, en un compuesto menos tóxico para ellos.
• La obtención de un compuesto asimilable por las plantas. Dichos procesos, son realizados por un grupo de bacterias nitrificantes que se alojan en los filtros biológicos (así como en cualquier superficie del sistema) obteniéndose como resultado final, nitratos (NO3-). Este componente inorgánico es el menos tóxico nitrogenado (hasta 300 mg/l, DL50, según la especie) y constituye la forma de nitrógeno asimilada por las plantas.

En general, la cantidad de plantas que pueda sostener un sistema acuapónico, estará supeditada a la cantidad de alimento que los peces presentes, ingieran. Por su parte, cada sistema tendrá una capacidad determinada para filtrar biológicamente los desechos metabólicos y esta capacidad de filtración será la que impondrá la cantidad de alimento que pueda ofrecerse como máximo a los peces.

Especies potenciales para la acuaponía:

Las especies que pueden ser cultivadas en sistemas acuapónicos, tanto de plantas, como de peces son variadas, y a priori no existe limitación alguna.

No obstante, su combinación es importante ya que se deben seleccionar aquellas especies que compartan parámetros fisicoquímicos más similares. Los factores principales son sin duda temperatura y pH. Esta concordancia nunca llega a ser del 100% y esto se debe a que la mayoría de las plantas requieren de un pH 5,5, mientras que los peces prefieren un pH de 7,5.

 

Especies de peces en sistemas acuapónicos:

• Tilapia
• Pez gato
• Carpa común
• Trucha arcoiris
• Murray cod
• Black bass
• Peces ornamentales…

Especies vegetales en sistemas acuapónicos:

• hortalizas : lechuga, acelga, rúcula, perejil, escarola, espinaca, tomate, pimientos, melón, coliflor, brócoli, arvejas, zanahoria, cebolla, etc.
• hierbas aromáticas: Menta, albahaca, cilantro, orégano, etc.
• plantas acuáticas: loto, lemna, elodea, vallisneria, etc.
• Ornamentales: helechos, florales, etc.

 

Profilaxis en acuaponía:

La prevención de enfermedades tanto de peces como de los vegetales, es una prioridad en el manejo de plagas en los sistemas acuapónico. Esto se debe a que no es posible la utilización de ningún producto químico o medicamento o bien pesticida. Ello comportaría la muerte de uno de los dos componentes del sistema. Por ejemplo, si se trata a los peces con antibiótico, afectaría a las bacterias del filtro y acabarían muriendo las plantas, y viceversa con un tratamiento de pesticidas en los vegetales, afectaría a los peces.

Es por esto, que todos los métodos de control y cura de las plagas o las enfermedades deberán ser de carácter orgánico.

 

Suplementos en acuaponía:

Desgraciadamente es muy difícil conseguir que todos los micro y macronutrientes estén presentes en el agua con la aportación de ellos mediante las heces y restos de comida de los peces. Es por eso que debemos suplementar algún elemento indispensable para el buen crecimiento de las plantas. Aunque existen diversos nutrientes que pueden ser suplementados, el más importante es el hierro.

Esto se debe a que su forma química de absorción radicular por parte de las plantas está en un rango de pH ácido para permanecer disponible.

Las plantas pueden absorber el hierro en sus estados de oxidación Fe²⁺ (hierro ferroso) y Fe³⁺ (hierro férrico), pero, aunque la mayoría del hierro está en forma férrica, la forma ferrosa es fisiológicamente más importante para las plantas. Esta forma es relativamente soluble, pero se oxida fácilmente al Fe3+, que tiende a precipitarse.

El Fe3+ es insoluble en un pH neutral y en un pH alto, y por lo tanto no es disponible para las plantas en agua alcalinas o en aguas duras. Además, el hierro se combina fácilmente con los fosfatos, los carbonatos, el calcio, el magnesio y con los iones de hidróxido.

Las plantas usan diversos mecanismos para absorber el hierro. Uno de ellos es el mecanismo de quelación – la planta excreta compuestos llamadas sideróforos, que forman un complejo con el hierro y aumentan su solubilidad. Este mecanismo también implica bacterias.

Otro mecanismo implica la extrusión de protones (H+) y de compuestos reductores por las raíces de la planta, para reducir el pH en la zona de raíces. El resultado es un aumento en la solubilidad del hierro.

En este sentido, la elección de la forma de los fertilizantes nitrogenados es importante. El nitrógeno amoniacal (NH4+) aumenta la extrusión de los protones por las raíces, el pH baja, y el hierro se absorbe mejor por la planta.

El nitrógeno nítrico (NO3-) aumenta la extrusión de iones de hidróxido, que aumentan el pH en la zona de raíces y contrarrestan la absorción eficiente de hierro.  

Las raíces laterales jóvenes son más activas en la absorción de hierro y, por lo tanto, es imperativo mantener un sistema de raíces sano y activo. Cualquier factor que interfiera con el desarrollo de las raíces, interfiere con la absorción del hierro.

Por ello, es muy común tener que suplementar el hierro en sistemas acuapónicos. El hierro debe ser agregado al sistema de manera quelada para que este sea asimilado por las plantas (EDTA-Fe, DTPA-Fe, etc.)

 

Jordi Carreras Vilariño

Biólogo y director del proyecto The Greenfish Farm

Bibliografía

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McMurtry, M. R.; Sanders, D. C.; Cure, J. D.; Hodson, R. G.; Haning, B. C.; St. Amand, P. C.,1997. Efficiency of water use of an integrated fish/vegetable co-culture system. J. World Aquaculture Soc. 28:420–428

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