Acuaponia

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Un pequeño sistema de acuaponia portátil.

Se conoce como acuaponía al sistema sustentable de producción de plantas y peces que combina la acuicultura tradicional (cría de animales acuáticos) como lo son el pescado, el cangrejo de río y los camarones; con la hidroponía (cultivo de plantas en agua) en un medioambiente simbiótico. En la acuacultura los desechos biológicos se acumulan en el agua incrementando la toxicidad para los peces y otras especies acuáticas. Ésta agua es dirigida al sistema hidropónico donde es filtrado por las plantas que utilizan los nutrientes, dejando así el agua lista para ser recirculada hacia los animales. El término acuaponía es una contracción (portmanteau) de las palabras "hidroponía" y "acuicultura".

Los sistemas acuapónicos varían en tamaño desde pequeñas unidades interiores o exteriores hasta grandes unidades comerciales que utilizan la misma tecnología. Los sistemas comúnmente contienen agua fresca, pero sistemas de agua salada también son factibles dependiendo en el tipo de animal acuático y en qué tipo de plantas pertenencen al sistema.[cita requerida] La ciencia de la acuaponía puede considerarse que está en etapas tempranas.

Función[editar]

La acuaponía consiste de dos partes principales: la acuicultura para criar animales acuáticos y la hidroponía para cultivar plantas.[1] [2] Los desechos acuáticos resultantes de alimentos no comidos o por criar animales como peces, se acumulan en el agua por el sistema cerrado de recirculación de la mayoría de los sistemas de acuicultura. Las aguas de descarga ricas en efluentes y en altas concentraciones pueden ser tóxicas para los animales acuáticos, pero éstos (effluents) son nutrientes esenciales para el crecimiento de las plantas.[1] Aunque primordialmente consiste de dos partes, los sistemas de acuaponía son comúnmente agrupados en diferentes componentes o subsistemas responsables de la remoción efectiva de desechos sólidos, de añadir químicos base para la neutralización de ácidos, ó de mantener el agua aireada y con oxígeno.[1] Los componentes típicos incluyen:

  • Tanque de crianza: el tanque donde crecen y se alimentan los peces;
  • Remoción de sólidos: una unidad para quitar los alimentos no comidos y la biopelícula desprendida, y para sedimentos finos;
  • Bio-filtro: un lugar donde la bacteria de nitrificación puede crecer y convertir amoníaco en nitratos, que son usados por las plantas;[1]
  • Subsistemas hidropónicos: la parte del sistema donde las plantas crecen absorbiendo el exceso de nutrientes del agua;
  • Sump: el punto más bajo del sistema donde el agua fluye y es bombeado de regreso a los tanques de crianza.

Dependiendo en la sofisticación y costo del sistema acuapónico, las unidades de remoción de sólidos, la biofiltración, y/o los subsistemas hydropónicos puede que sean combinados en una unidad o subsistema,[1] lo que evita que el agua fluya directamente de la sección de acuicultura a la sección del sistema de hidroponía.

Nitrificación[editar]

La nitrificación, la conversión aeróbica de amoníaco a nitratos, es una de las funciones más importantes en un sistema de acuaponía, ya que reduce la toxicidad del agua para los peces, y permite que los compuestos de nitrato resultantes sean eliminados por las plantas para su nutrición.[1] El amoníaco es desprendido constantemente en el agua por excreción y branquias del pez como un producto de su metabolismo, pero la mayoría debe ser filtrado del agua puesto que grandes concentraciones de amoníaco (comúnmente entre 0.5 y 1 ppm)[cita requerida] puede matar al pez. Aunque las plantas, hasta cierto grado, pueden absorber amoníaco del agua los nitratos son más fácilmente asimilados,[2] así eficazmente reduciendo la toxicidad del agua para los peces.[1] El amoníaco puede ser convertido en otros componentes nitrógenos a través de poblaciones saludables de:

En un sistema de acuaponía, la bacteria responsable de éste proceso forma una biopelícula en todas las superficies sólidas por todo el sistema que estén en contacto constante con el agua. Las raíces sumergidas de los vegetales combinadas tienen un área grande de superficie, permitiendo a mucha bacteria que se acumule ahí. Juntos con la salinidad del amoníaco y los nitratos del agua, el área de la superficie determina la velocidad con la que la nitrificación se lleva a cabo. El cuidado de estas colonias de bacterias es importante para regular la asimilación completa de amoníaco y nitrato. Es por esto que la mayoría de los sistemas de acuaponía incluye una unidad de biofiltración, que ayuda a facilitar el crecimiento de éstos microorganizmos. Típicamente, después de que un sistema haya estabilizado los niveles de amoníaco en un rango entre 0.25 a 2.0 ppm; el rango del nivel de nitrato entre 0.25 a 1 ppm, y niveles de nitrato entre 2 a 150 ppm.[cita requerida] Puede que durante la iniciación del sistema, la presencia de mayores concentraciones en los niveles de amoníaco (hasta 6.0 ppm) y de nitrato (hasta 15ppm) ocurra, con los niveles de nitrato alcanzando posteriormente durante la fase de inicio.[cita requerida] Puesto que el proceso de nitrificación acidifica el agua, bases no-sódicas como lo es el hidróxido de potasio ó el hidróxido de calcio pueden ser añadidas para neutralizar el pH del agua[1] si es que cantidades insuficientes están presentes en el agua para proveer un colchón contra la acidificación. Además, nutrientes y minerales selectos como lo es el hierro pueden ser añadidos en suma a los desechos de los peces que sirve como la principal fuente de nutrición a las plantas.[1]

Una buena forma de tratar con la acumulación de sólidos en la acuaponía es el empleo de gusanos, pues licuifican la materia orgánica sólida para que pueda ser utilizada por las plantas y/o animales.

Subsistemas hidropónicos[editar]

Las plantas son cultivadas como en sistemas hidropónicos con sus raíces imersas en el agua afluente que está llena de nutrientes. Ésto les permite filtrar el amoníaco que es tóxico para los animales acuáticos ó sus metabolitos. Después que el agua haya pasado por el subsistema hidropónico, es limpiada y oxigenada, y puede regresar a los vasos acuicultores, éste ciclo es continuo. Aplicaciones acuapónicas comunes de sistemas hidropónicos incluyen:

  • Balsa acuapónica de aguas más profundas: balsas de poliestireno extruido flotan en agua para acuicultura relativamente profunda.
  • Acuaponía recirculante: material sólido como lo es la grava o pedacitos de barro contenidos en un recipiente que es inundado con agua de la acuicultura. Éste tipo de acuaponía también se le conoce como "acuaponía de circuito cerrado".
  • Acuaponía recíproca: la materia sólida en un contenedor que es alternamente inundado y vaciado utilizando diferentes tipos de sifones de desagüe. Éste tipo de acuaponía también es conocido como "acuaponía de inundación y drenaje" ó "acuaponía de flujo y reflujo".
  • Otros sistemas usan torres que alimentan en una forma vertical, de arriba a abajo, canales de técnica de película nutriente, tubería plástica (PVC) horizontal con hoyos para las macetas, barriles plásticos cortados a la mitad con gravas o con balsas. Cada forma tiene sus propios beneficios.[3]

La mayoría de los vegetales de hoja verde crecen bien en subsistemas hidropónicos, aunque variedades de col china, lechuga, jitomates, ocra, melón y pimiento reditúan más.[2] Otras especies de vegetales que crecen bien en un sistema de acuaponia incluyen: frijoles, chícharos, rábano, fresas, cebollas y hierbas. [cita requerida] Ya que las plantas en diferentes etapas de su crecimiento requieren de diferentes minerales y nutrientes, la cosecha de plantas es intercalada con crecidos/cultivos tiernos al mismo tiempo que plantas maduras. Con ésto se asegura de que haya un contenido estable de nutrientes en el agua por la contínua limpieza simbiótica de toxinas del agua.[4]

Sistemas de acuicultura[editar]

Los peces de agua dulce son los animales acuáticos que se crían más comúnmente utilizando acuaponía, aunque también pueden emplearse cangrejos de río y langostinos.[5] En la práctica, la tilapia es el pez más popular para proyectos caseros y comerciales para el consumo alimenticio, aunque también se usa el barramundi, perca plateada Bidyanus bidyanus, Tandanus tandanus o el pez gato tandanus (siluriformes), perca jade y Maccullochella peelii peelii (Murray cod) también se usan.[2] Para climas templados cuando no hay necesidad de mantener la temperatura del agua, el Lepomis macrochirus (bluegill)[6] y el pez gato[7] son buenas opciones para un sistema casero. El Koi[8] y el carpín (o pez dorado)[9] también pueden ser usados si los peces no son para consumo humano.[6]

Operaciones normales[editar]

Los sistemas acuapónicos generalmente no descargan o intercambian agua bajo operaciones normales, pero en lugar, recirculan y reutilizan el agua muy eficazmente. El sistema se apoya en la relación entre los animales y las plantas para mantener un medioambiente acuático estable que viva un mínimo de fluctuación en niveles de oxígeno y ambiente nutriente. Se añade agua solo para rellenar la pérdida de agua a causa de la absorción y transpiración de las plantas, y por la evaporación del agua superficial, por el desbordamiento del sistema a causa de la lluvia y la remoción de biomasa como lo es el desecho sólido del sistema. Como resultado, la acuaponía utiliza aproximadamente 2% del agua que una granja convencional requiere para irrigar para la misma producción de vegetales.[cita requerida] Ésto permite la producción acuapónica de ambas: cosecha y pescado en áreas donde el agua ó tierra fértil son escasas. Los sitemas acuapónicos también pueden ser usados para replicar las condiciones controladas de tierras aguadas (wetland) que son útiles para tratamiento de agua al reclamar el agua potable del agua de desecho común de casa.[cita requerida] El agua llena de nutrientes que se derrame puede ser acumulada en tanques receptores y reutilizada para acelerar el crecimiento de la hortaliza plantada, o puede ser bombeada de regreso al sistema acuapónico para rellenar a tope el nivel de agua.

Las tres entradas principales al sistema son: agua, alimentación dada a los animales acuáticos, y la electricidad para bombear el agua entre los subsistemas de acuicultura y los sistemas de hidroponía. Se puede añadir freza para reemplazar los peces ya crecidos que van a ser sacados del sistema para mantenerlo estable. En términos de resultados, un sistema acuapónico ha de brindar continuamente plantas como vegetales crecidos en hidroponía y especies de animales acuáticos comestibles criados en acuicultura.

Historia[editar]

Antigüedad[editar]

La acuaponía tiene raíces antiguas, pero no hay unacuerdo en donde y cuando se originó.

  • Los aztecas cultivaron islas agrícolas conocidas como "chinampas" y para algunos son consideradas como la primera forma de acuaponía para uso agrícola[10] [11] donde plantas fueron cultivadas en islas estacionarias (y ocasionalmente móbiles) en partes no profundas de lagos, y los materiales de deshecho fueron dragados de los canales chinamperos.[12] [13]
  • Al sur de China y Tailandia se cultivo arroz en arrozales en combinación con peces, esto es referido como ejemplos de acuaponía temprana. Estos sistemas policulturales de cultivo existieron en muchos países de Lejano Oriente y criaron peces como el Misgurno de Asia (泥鳅, ドジョウ),[14] anguilas de lodo (黄鳝, 田鰻), carpa común (鯉魚, コイ) y carpa cruciana (鯽魚)[15] así como también caracoles de estanque (田螺) en los arrozales.[16] [17]

Regiones[editar]

América del Norte[editar]

Estados Unidos de Norteamérica[editar]

A pesar de que el desarrollo de la acuaponía se le atribuye frecuentemente a varios trabajos por parte del Instituto de Nueva Alquimia (New Alchemy Institute) y a las obras del Dr. Mark McMurtry et al. de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, muchos papeles del desarrollo inicial en conceptos de acuaponía anteceden a ambos por aproximadamente una década.

Tom y Paula Speraneo, dueños de un pequeño invernadero operacional cerca de West Plains, Misuri, modificaron el método de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y criaron tilapia en tanques sobre el suelo, dentro del invernadero solar. El agua saliente (effluent) de los tanques se usó para nutrir vegetales crecidos en bancas alzadas y cultivados en grava.

Además, los Speraneos manipularon el ciclo de agua, y ésta metodología de los Speranos forma la base para el estilo de "inindación y drenaje" en contenedores de crecimiento de sistemas acuapónicos que han sido ampilamente adoptados en Australia basados en modelos promovidos por Joel Malcolm y Murray Hullman, y ahora ganan popularidad en los Estados Unidos.

Inspirados por los éxitos en acuaponía por parte del Instituto Nueva Alquimia (New Alchemy Institute) y la Universidad Estatal de Carolina del Norte, otros institutos siguieron el ejemplo. Además de las técnicas alternativas de acuaponía desarrolladas por el Dr. Mark McMurtry et al. de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, el Dr. James Rackocy y sus coelgas de la Universidad de las Islas Virgenes investigaron y desarrollaron el concepto de "Aguas profundas." El sistema combina tialpia con otros varios vegetales.

En 1997 Rebecca L. Nelson y John S. Pade comenzaron a publicar "Aquaponics Journal", una publicación científica cuatrimestral que reúne investigación y varias aplicaciones de acuaponía de alrededor del mundo. En 2008, ellos escribieron y publicaron el primer libro en acuaponía, Aquaponic Food Production.

En 2010 la Comunidad de Jardinería Acuapónica se inauguró, la que se ha convertido en el lugar más grande para la reunión de entusiastas interesados en la acuaponía en Norteamérica. Miembros de esa comunidad comenzaron la Asociación de Acuaponía (Aquaponics Association) en el año 2011 después de la primera conferencia en Acuaponía que se llevó a cabo en Orlando, Florida, en sepetiembre de ese año

En años recientes se ha visto una tendencia hacia la integración de acuaponía en las comunidades, como con la fundación de no lucro Growing Power que ofrece a la juventud en Milwaukee oportunidades de trabajo y entrenamiento mientras cultivan comida para la comunidad. El modelo ha llevado a que broten varios proyectos satélite en otras ciudades, cómo lo es en Nueva Orleans donde la comunidad de pescadores vietnamitas ha sufrido del desastre de la plataforma petrolífera Horizon.[18] Además, jardines acuapónicos por todas partes del mundo se han unido en una comunidad de sitios en línea y foros para compartir abiertamente sus experiencias y avanzar esta gran forma de jardinería.

Canadá[editar]

Tanque del invernadero de CDC South Aquaponics en Brooks, Alberta.

La primera investigación en Canadá fue un pequeño sistema añadido a una investigación existente referente a acuicultura en una estación de investigación en Lethbridge.[cita requerida] Canadá vio un alza en instalaciones de acuaponía en la década de 1990, predominantemente como instalaciones comerciales, que por ejemplo, combinan trucha con producción de lechuga flotante.[19]

América del Sur y Mar del Caribe[editar]

Barbados[editar]

Barbados es una isla densa en población con el dilema de escasez de agua.[20] El enfoque en cuarenta años ha ido cambiando de producción de fruta doméstica y vegetales en granjas chicas a importación al 80% de todas las frutas y vegetales[20] por razones de costo.[21] Acuaponía haría de Barbados y de otras islas caribeñas menos dependiente en los mercados de comida del mundo y reduciría la carga en las fuentes disminuyentes de pescado. Un proyecto inter-organizacional que comenzó a finales del año 2009 emprendió a animar y a habilitar a los barbadenses a iniciar acuaponía en sus hogares, con ganancias generadas de las ventas al vender el producto a turistas.[20]

Asia[editar]

Bangladesh[editar]

Producción de vegetales como parte de un sistema de bajo costo de acuaponia de patio trasero desarrollado en la Universidad Agricultural de Bangladesh

Bangladesh es el país más densamente poblado. La mayoría de sus granjeros utilizan mal los químicos que sirven para la mejora de la agricultura y la producción de comida y su vida de almacenaje. Pero el país todavía no ha establecido un buen sistema de monitoreo que asegure que la comida ofrecida en el mercado sea segura y no tenga residuos químicos,[22] habitantes capacitados están buscando mejores maneras de producir sus propios alimentos de una manera más sana y segura para su consumo. Para apoyar a los grupos o personas que viven en condiciones climaticas adversas un modelo de bajo costo con el sistema de acuaponía de patios traseros fue desarrollado por el Dr. M.A. Salam del deprtamentoo de Acuicultura de la Universidad Agrícola de Bangladesh. El modelo inicial ha sido desarrollado en 2011 y demostrado ante la prensa en enero de 2012.

Taiwán[editar]

Taiwán es una isla densamente poblada que se enfrenta a escacez de agua dulce. El surtido de agua es controlado por el gobierno. Los sistemas acuapónicos de circuito cerrado son utilizados por granjeros agrícolas para ahorrar agua mientras también crian peces, y los granjeros de peces pruducen plantas que filtran el agua de los tanques de peces.

Estados Unidos de América[editar]

Tom y Paula Speraneo, dueños de un invernadero cerca de West Plains, Misuri, modificaron el método de la Universidad Estatal de Carolina del Norte desarrollado por Mark McMurtry et al., y criaron tilapia en tanques sobre el piso dentro de un invernadero solar. El agua desbordante que lleva nutrientes de los tanques fue usada para servir a los vegetales crecidos en grava sobre bancas alzadas de agua.

Además, los Speraneo manipularon el ciclo de riego, que constituye la base para el estilo de "inundación y drenaje" estos sistemas de acuaponia han sido ampliamente utilizados en Australia basados en los modelos de Joel Malcolm y Murray Hullam, los cuales también están ganando popularidad en los Estados Unidos.

Ventajas y desventajas[editar]

Las ventajas particulares de los sistemas acuapónicos son:

  • Conservación por medio de constante reutilización del agua y de reciclado.
  • Fertilización orgánica de plantas con emulsión natural de peces.
  • La eliminación de desechos sólidos producto de intensa acuicultura.
  • La reducción de tierra de cultivo necesaria para la producción de cosechas.
  • La reducción en general de la huella causada al medioambiente por la producción de cosechas.
  • El que se construyan pequeñas instalaciones comerciales eficientes cercanas a los mercados reduce el millaje de transporación de alimentos.
  • La reducción de patógenos que frecuentemente plagan los sistemas de producción en la acuicultura.

Algunas desventajas posibles de la acuponia son:

  • El costo inicial de la instalación, de tanques de plomería y bombas y de cajas para el sembradío.
  • El gran número de formas que el sistema puede ser configurado tiende a llevar a resultados igual de variados, investigación conflictiva y a éxitos o a fracasos.
  • Algunas instalaciones acuapónicas dependen bastante de energías generadas por el hombre, soluciones tecnológicas y el control del medioambiente para lograr la recirculación y temperaturas del agua y del ambiente. Aunque si un sistema está diseñado con la conservación de energía en mente, el utilizar energía alternativa y un número de bombas reducido dejando correr el agua hacia abajo lo más posible, puede ser muy eficiente en la utilización de la energía.
  • Es cierto que un diseño cuidadoso minimiza riesgos, pero los sistemas de acuaponia pueden tener múltiples 'puntos de falla' en donde los problemas como una falla eléctrica o un bloqueo de tubería puede llevar a la pérdida completa de los peces.
  • Como todo sistema basado en acuicultura, el alimento para los animales generalmente consiste de comida para peces derivada de especies de menor valor comercial. El continuo agotamiento de peces libres hace que ésta práctica sea insustentable. La alimentación orgánica para peces puede probar ser una buena alternativa. Otras alternativas incluyen crecer lemnaoideae con un sitema acuapónico que alimente a los mismos peces criados en el sistema,[23] exceso de gusanos criado por compuesto de vermicultura (composting), al igual que criar larva de mosca soldado negro para alimentar a los peces utilizando composting grub growers.[24]

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. a b c d e f g h i Rakocy, James E.; Masser, Michael P.; Losordo, Thomas M. (2006), Recirculating aquaculture tank production systems: Aquaponics — integrating fish and plant culture, Southern Region Aquaculture Center., http://www.aces.edu/dept/fisheries/aquaculture/documents/309884-SRAC454.pdf 
  2. a b c d Diver, Steve (2006), «Aquaponics — integration of hydroponics with aquaculture», ATTRA - National Sustainable Agriculture Information Service (National Center for Appropriate Technology), http://www.backyardaquaponics.com/Travis/aquaponic.pdf 
  3. Lennard, Wilson A.; Leonard, Brian V. (2006), «A comparison of three different hydroponic sub-systems (gravel bed, floating and nutrient film technique) in an Aquaponic test system», Aquacult Int (14): 539–550 
  4. Rakocy, James E.; Shultz, R. Charlie; Bailey, Donald S.; Thoman, Eric S. (2004), M.A. Nichols, ed., «Aquaponic production of tilapia and basil: Comparing a batch and staggered cropping system», Acta Hort (ISHS) (648) 
  5. Backyard Aquaponics. «Fish Page: Other Species». Consultado el December 2011. 
  6. a b Aquaponics Community. «Bluegill or Bream Growers». Consultado el December 2011. 
  7. Aquaponics Community. «Catfish Growers». Consultado el December 2011. 
  8. Aquaponics Community. «Koi Growers». Consultado el December 2011. 
  9. Aquaponics Community. «Goldfish Growers». Consultado el December 2011. 
  10. Boutwell, J. (2007, December 16). Aztecs' aquaponics revamped. Napa Valley Register.
  11. Rogosa, E. (2010). Aquaponics: How does aquaponics work? Retrieved November 26, 2010.
  12. Crossley, Phil L. (2004), «Sub-irrigation in wetland agriculture», Agriculture and Human Values (21): 191–205 
  13. BOUTWELL, JUANITA (december 15, 2007), «Aztecs’ aquaponics revamped», Napa Valley Register 
  14. «Space agriculture for habitation on mars and sustainable civilization on earth», Recent Advances in Space Technologies, 2009. RAST '09: 68–69, 2009 
  15. [1]
  16. McMurtry, M. R., Nelson, P.V., & Sanders, D.C. (1988). Aqua-vegeculture systems. International Ag-Sieve, 1(3), article 7.
  17. Bocek, A. (2010). Water harvesting and aquaculture for rural development. Retrieved December 24, 2010.
  18. Harris, L. Kasimu. . Louisiana Weekly. Consultado el 13 de febrero de 2012.
  19. Nelson, R. L. (2007). 10 systems around the world. Aquaponics Journal, 46(3), 8.
  20. a b c Bishop, M., Bourke, S., Connolly, K., & Trebic, T. (2009). Baird’s Village aquaponics project: AGRI 519/CIVE 519 Sustainable Development Plans. Holetown, Barbados: McGill University.
  21. Závodská, A., & Dolly, D. (2009). A comparison of small scale farming in Barbados, Dominica, and Trinidad and Tobago. San Juan: Association for International Agricultural and Extension Education (AIAEE).
  22. Some important talks on pest management (বালাই দমন সংক্রান্ত জরুরি কিছু কথা). In Bengali. The Daily Sangbad, 29 January 2011
  23. Rogosa, E. (2010). Organic aquaponics. Retrieved November 27, 2010.
  24. Royte, Elizabeth (5 de julio de 2009). «Street Farmer». The New York Times Company. Consultado el 8 de marzo de 2011. 

Enlaces externos[editar]