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Un sistema aquapónico es la integración de un sistema de recirculación en acuicultura con hidroponía en un sólo sistema de producción. En un sistema acuapónico, los efluentes de la acuicultura no se liberan en el medio ambiente, sino que se redirigen a las raíces de las plantas, al mismo tiempo que los nutrientes suministrados a las plantas provienen de una fuente sostenible, rentable y no química. Esta integración elimina algunos de los factores no sostenibles presentes en la hidroponía y acuacultura como sistemas independientes. La tecnología presentada en este documento tiene como objetivo proporcionar los conceptos básicos de acuiponía y, describe tres métodos de acuiponía en los cultivos actuales más comunes. La siguiente descripción también detalla los factores a considerar, al elegir dónde instalar el sistema de acuiponía y los elementos esenciales que deben tenerse en cuenta para implementar esta instalación, con independencia del tipo de acuiponía.
Acuiponía es una técnica que combina la acuicultura y la hidroponía en un único sistema que funciona en circuito cerrado: las plantas se cultivan mediante el reciclaje del agua de la piscicultura (o cualquier otro organismo acuático) (Figura 1).
Figura 1: Representación de un sistema de acuiponía sencillo
| La hidroponía es el método más común de la producción de plantas sin suelo (la agricultura de cultivos sin uso de la tierra), que consiste en cultivar plantas en un sustrato en contacto con una solución acuosa. El sustrato sirve para soportar la planta y hace posible retener la humedad. El sistema de riego está integrado dentro del sustrato para proporcionar a la raíz los nutrientes necesarios para el crecimiento de la planta. |
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La acuicultura es la cría de peces en cautiverio o la producción de otros animales y plantas acuáticas en condiciones controladas. En los sistemas de acuicultura se distinguen cuatro categorías:
1. El sistema de circuito abierto (ej. Las jaulas o corrales abiertos al medio ambiente natural)
2. Sistema de cultivo en estanques
3. Sistema de «canalización» (tipo de canaleta, generalmente de hormigón, con circulación de agua),
4. Sistema de recirculación de agua (Sistemas de recirculación en acuicultura – RAS).
El RAS es la técnica más utilizada para el diseño de un sistema de acuiponía ya que permite el uso de subproductos (por ejemplo: nutrientes, materia orgánica, etc.) del agua de los tanques de cría, para la producción de cultivos vegetales. |
La acuaponía es una forma de agricultura integrada que combina dos importantes técnicas: acuicultura e hidroponía. En una unidad de acuiponía que opera en circulación continua (RAS), el agua sale del tanque conteniendo todo el residuo metabólico de los organismos acuáticos (por ejemplo, peces), excrementos y restos de alimentos no consumidos. Esta agua sale del tanque, pasa a través de un filtro mecánico que elimina los residuos sólidos mayores y pasa, entonces, a través de un biofiltro que contiene bacterias que oxidan el amoníaco a nitrito y después a nitrato, una molécula asimilable por las raíces de las plantas. Los residuos de la cría de peces, una vez tratados, también proporcionan todos los nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas. El agua entonces, pasa a regar las plantas de la bandeja que luego absorbe los nitratos. Finalmente, el exceso de agua purificada por las plantas regresa al tanque de cría. El biofiltro provee de un habitat adecuado para las bacterias para convertir el desecho de los peces en nutrientes para las plantas. Estos nutrientes que son disueltos en el agua, son absorvidos por las plantas. Este proceso de eliminación y transformación de nutrientes pueden limpiar el agua, purificar formas perjudiciales de nitrógeno (amoníaco y nitritos) que son tóxicos para los peces y, permite que los peces, las plantas y las bacterias crecer en simbiosis (es decir, de manera asociada y complementaria). De este modo, todos los organismos del sistema acuipónico trabajan juntos para crear un ambiente más saludable, a condición de que el sistema está bien equilibrado.
Tipos de unidades acuapónicas:
a) Técnica de cama de cultivo de sustrato (medio-cama o MBT):
Las unidades acuapónicas que constan de un sustrato en la cama del cultivo son las más utilizadas, en el caso de instalaciones a pequeña escala. Este método se recomienda para la mayoría de regiones en vías de desarrollo. Estas unidades generalmente toman poco espacio, tienen un costo inicial relativamente bajo y son adecuados para los pequeños agricultores principiantes debido a su operación simple. Para estos tipos de unidades de sustrato, la cama de cultivo se utiliza tanto como un portador por las plantas (para apoyar raíces) y también como un filtro mecánico (para retener las partículas gruesas) y como un filtro biológico (fijación bacteriana). Hay muchas maneras de diseñar este tipo de cama, para el jardín de acuiponía con sustrato. Las siguientes representaciones (Figuras 2 y 3) son un ejemplo de disposición adecuada. Para la construcción de tanques o mejoramiento de cultivos, es posible utilizar materiales reciclados, disponibles a nivel local (por ejemplo: envase, recipiente de plástico, tableros, lonas, etc.)
b) Técnica de cultivos en capas de nutrientes (NFT):
La técnica de cultivo de capa de nutriente es un método hidropónico para sembrar plántulas en un tubo ligeramente inclinado, en el que fluye un goteo continuo rico en nutriente (técnica de capa de nutrientes) (Figura 4). Las plantas se colocan en los agujeros perforados en la parte superior de la tubería, y sus raíces que están protegidas de la luz, son capaces de utilizar esta delgada película de agua rica en nutrientes. Esta técnica es mucho más complicada y cara de desarrollar que las camas de cultivo con sustrato, y no se recomienda en zonas de difícil acceso.a proveedores. Sin embargo, en las zonas urbanas, donde las superficies y el peso de las instalaciones son limitados, el establecimiento de un sistema de este tipo, con las cosechas de surcos dispuestos uno encima del otro, es una buena opción. En todos los casos, esta técnica requiere la instalación de filtros mecánicos y biológicos para eliminar los sólidos en suspensión y, paralelamente, para oxidar los residuos tóxicos disueltos (conversión de amoníaco a nitrato).
Figura 4: Representación de una unidad de acuiponía que consiste en el cultivo en una capa de agua enriquecida con nutrientes
c) Técnica de cultivos en aguas profundas (Deep Water Culture – DWC):
La técnica de cultivo en aguas profundas conocida como la balsa, es un método que implica la suspensión de las plantas en una placa de poliestireno (en general), con sus raíces colgadas hacia abajo en dirección al agua que fluye por debajo de las placas. Este método se utiliza habitualmente para grandes estructuras acuipónicas, con fines comerciales, así como para cultivos específicos (por ejemplo: cultivo de lechuga, verduras de hoja, hierbas como la albahaca, menta, etc.). Esta técnica es también más fácil de automatizar que las técnicas anteriores. A escalas más pequeñas, esta técnica es más compleja de implementar que las camas de sustrato, sobre todo si el acceso a los materiales de construcción es limitado (por ejemplo: poliestireno, etc.). Tener en cuenta que, como la técnica de cultivo con capa de agua con nutrientes, es necesario instalar dos filtros separados (mecánicos y biológicos) (Figura 5). Sin embargo, un cultivo de cama con sustrato también se puede utilizar como un sistema de filtración de agua antes de alcanzar el cultivo de aguas profundas (Figura 6).
Figura 5: Representación de una unidad que consiste en cultivos acuipónicos en aguas profundas y con dos filtros separados (mecánico y biológico)
Figura 6: Representación de una unidad de acuiponía que consiste en cultivos en aguas profundas y un cultivo en cama con sustrato, que actúa como un filtro mecánico y biológico
Sin embargo, algunas unidades acuipónicas DWC pueden ser diseñados sin un sistema de filtración (Figura 7). Para que estas unidades operen, la densidad de peces debe ser muy pequeña (de 1 a 1,5 kg de pescado por m3 de agua en el tanque de cría). Por otra parte, debemos asegurarnos de que el sistema radicular de las plantas sea denso y los diámetros de las tuberías pequeñas, para que las bacterias de nitrificación puedan utilizar estas superficies para asentarse y filtrar el agua, también. A la salida del tanque de cría, una cuadrícula sencilla filtra la mayor cantidad de desechos sólidos y los canales sirven como tanques desedimentación para los desechos más finos. La ventaja de este método es que la inversión inicial y los costos de capital se reducen considerablemente, mientras que al mismo tiempo se elimina la necesidad de intalación de filtros adicionales que pueden ser difíciles de encontrar y de alto costo en algunas localidades.
Figura 7: Representación de una unidad de acuiponía que consiste en cultivos en aguas profundas in filtro (las tuberías y los sistemas radiculares de los cultivos permiten la fijación de las bacterias)
1. Selección de la ubicación para la instalación:
Es importante elegir un sitio de construcción donde el piso sea estable y nivelado. Algunos elementos de una unidad de acuiponía son pesadas; por lo tanto, existe un riesgo potencial de que las bases de las estructuras (tanques de cría o cultivo) se hunden en el suelo. Esto puede causar la interrupción del flujo de agua, la inundación de los cultivos o colapso completo del sistema. Por tanto, es esencial encontrar el sitio lo más plano y más soportable posible. Las losas de concreto están adaptadas para recibir una unidad de acuiponía, pero a menudo no permiten enterrar o bien asegurar los componentes del sistema, lo que puede conducir a la inestabilidad y un riesgo de caída. Si el sistema está construido sobre el terreno, es necesario poner la tierra a nivel de antemano, si es posible cubrir el terreno aplanado con un material que evite el crecimiento de malas hierbas. Adicionalmente, se puede vaciar bloques de hormigón o concreto a los pies del sistema para mejora su estabilidad. La gravilla puede ser utilizada para nivelar y estabilizar el sitio. Por otra parte, es muy importante colocar siempre los tanques de cría o de pescados sobre una base sólida, amplia y gruesa; esto ayudará a asegurar la estabilidad del tanque para protegerlo, aislarlo del suelo (contra el frío, la humedad, etc.) y permitir la instalación de bombas y tuberías en la parte inferior del tanque.
a) Evitar la exposición a los vientos, la lluvia y la nieve:
Las condiciones ambientales extremas pueden en primer lugar, causar estrés o matar las plantas y/o peces y, segundo, pueden debilitar y destruir las instalaciones de acuiponía. Los vientos fuertes y constantes a menudo tienen un impacto negativo considerable en la producción de los cultivos, ya que dañan las plantas, rompen los tallos y destruyen los órganos reproductores (por ejemplo: flores, frutas, etc.).
Las fuertes lluvias también pueden dañar las plantas, pero también puede dañar los enchufes eléctricos no protegidos. Si el sistema recibe gran cantidad de lluvia, entoces, se diluye el agua rica en nutrientes, y toda la unidad puede ser inundada, si no hay mecanismo integrado de desborde (o rebose). Un sistema de rebose debe ser instalado para mayor seguridad.
b) Exposición a la luz solar o poner a la sombra:
La mayoría de las plantas utilizadas en acuiponía deben tener la propiedad de prosperar en pleno sol. Sin embargo, si la exposición es demasiado intensa, una simple sombra se puede instalar sobre las camas de cultivo. Algunas plantas sensibles a la luz, como la lechuga, las verduras de hoja y algunas variedades de col, producirán rápidamente semillas y tendrán un sabor amargo y desagradable, si la exposición es demasiado fuerte. Otras plantas tropicales adaptadas al suelo de la selva como la cúrcuma o algunas plantas ornamentales pueden presentar quemaduras rápidamente en las hojas cuando están expuestas a excesiva luz solar. Por tanto, es aconsejable proporcionar sombra para este tipo de plantas (por ejemplo: mallas de sombra, grandes ramas u hojas secas depositadas sobre una estructura, etc.)
Sin embargo, si el sol no es suficiente, algunas plantas pueden tener tasas de crecimiento muy lento, los rendimientos pueden ser bajos y los alimentos cosechados, a veces no tienen sabor. La unidad de acuiponía debe colocarse preferentemente en una zona soleada, incluida la construcción de una estructura de sombra, a continuación. Si una zona sombreada es el único lugar disponible, se recomienda plantar especies poco tolerante al sol.
Los peces no deben exponerse a la luz solar directa. Es importante que los tanques de cría estén en la sombra o cubiertas con una estructura de sombra extraíble, que se coloca por encima del tanque. Mientras sea posible, es mejor separar los tanques para peces usando una estructura de sombra aparte. Este tipo de estructura de sombra es muy recomendable ya que evitará la proliferación de algas, ayuda a mantener la temperatura estable de agua y protege a los peces de los depredadores (por ejemplo. pájaros, gatos, etc.).
c) Acceso a servicios e infraestructura adecuados:
En la selección del sitio, es importante tener en cuenta la disponibilidad de los servicios públicos (agua, electricidad, etc.). Se requiere que el acceso a la electricidad para hacer funcionar las bombas de agua y aire. Las conexiones eléctricas deben estar protegidas de salpicaduras y provistas de un dispositivo de corriente residual (RCD: interruptor diferencial. Detector de fuga a tierra, dispositivo de protección contra contacto accidental), que reduce el riesgo de electrocución.
El acceso al agua también debe ser fácil, ya sea a través del sistema municipal o mediante la recogida individual de agua de lluvia. Del mismo modo, es importante tener en cuenta la eliminación del efluente del sistema. Aunque la unidad de acuaponia consume poca agua, es necesario cambiar y renovar de vez en cuando el agua del sistema para limpiar los filtros, tuberías, tanques, etc. Por tanto, es conveniente sembrar cerca de las unidades de acuiponía, y sobre el suelo, cultivos alimenticioslos que pueden beneficiarse del agua eliminada del sistema. Dado que el sistema requiere un control frecuente y los peces se deben alimentar diariamente, la instalación de acuiponía debe, por tanto, ser de fácil acceso diario.
2. La calidad del agua en sistemas acuapónicos:
El agua es vital e indispensable para el buen funcionamiento de un sistema de acuiponía; es a través del agua que las plantas se alimentan de los nutrientes y los peces obtienen su oxígeno. Por eso es muy importante estudiar y entender lo que influye en la calidad y la química del agua con el fin de gestionar adecuadamente el sistema de salud.
Figura 8: Los sistemas de 3 cuerpos principales en acuaponía
Los elementos principales de una unidad de acuaponía:
Tanque de cría de peces (u otros organismos acuáticos)
Los tanques de peces son una parte esencial de cada unidad de acuiponía y pueden representar hasta el 20% del coste total de instalación de una unidad. Cualquier tipo de tanque puede ser utilizado, pero se ha observado que los tanques circulares de fondo plano son los más prácticos. De hecho, la forma curva de las paredes permite que el agua fluya de manera uniforme y transporte los residuos sólidos hasta el centro del tanque (fuerza centrípeta), que luego se puede recuperar con la mano (o con la ayuda de una red de inmersión) (Figura 9).
Figura 9: Tanque de crianza de 1000 litros se puede construir a partir de un recipiente de polietileno blanco
Recipiente de recuperación de agua (reservorio)
El recipiente de recuperación es un reservorio donde se colecta el agua, en el punto más bajo del sistema. De este modo el agua fluye en el depósito donde se encuentra la bomba sumergible de agua, que se utiliza para devolver el agua al tanque de peces. Este depósito tiene que ser más pequeño que el tanque de cría, pero debe ser capaz de contener entre un cuarto y un tercio del volumen del tanque de peces. Para los sistemas de cama con sustrato donde el agua circula por el estanque (o flujo y reflujo, es decir, cuando los cultivos se inundan con regularidad), el depósito debe ser lo suficientemente grande como para contener al menos la totalidad del importe agua después de la inundación de los recipientes de cultivo. Estos tipos de contenedores de recogida se utilizan principalmente en las unidades de cama con sustrato. En las unidades de cultivo en aguas profundas, los recipientes de cultivo se pueden usar como depósito.
En el caso de unidades acuipónicas muy pequeñas, consistentes en tinas de peces de menos de 200 litros, el agua puede ser bombeada a los recipientes de cultivo, elevados con respecto al tanque de cría. Por gravedad, el agua fluirá a través de las camas de cultivo y luego volverá a caer en la pecera. En este caso, el uso de un depósito recolector no es necesario.
El sistema de filtración de agua
Se requiere un mínimo de filtración de agua para que funcione cualquier sistema acuipónico. El tipo y el nivel de filtración se determinan por la densidad de los peces en los tanques de cría y el tipo de sistema instalado. Los filtros mecánicos separan los residuos sólidos que son luego removidos del sistema para prevenir la liberación de gases tóxicos por parte de bacterias dañinas que se alimentan de los residuos solidos acumulados. Además, estos residuos gruesos pueden obstruir el sistema (tuberías, bombas, etc.) e interrumpir el flujo de agua, causando condiciones estresantes para las raíces de las plantas (por ejemplo: la falta de agua, la falta de oxígeno, etc.) La instalación de buenos filtros mecánicos es clave para el éxito de una unidad de acuiponía.
Sistema de oxigenación
La oxigenación del sistema de acuiponía es también un componente esencial para su funcionamiento. Los peces y las plantas necesitan oxígeno para respirar, y las bacterias de nitrificación necesitan un acceso adecuado a una fuente de oxígeno para oxidar el amoníaco. Para ello, basta con utilizar una bomba de aire conectada a una o más salidas de aire (madera, cerámica o piedra porosa, Figura 11) que a su vez están colocados en la parte inferior del tanque de cría y / o la bandeja que contiene el biofiltro. Tal sistema de oxigenación permite que todos los organismos vivos de la unidad puedan acceder a una concentración alta de oxígeno disuelto y estable.
El sistema de circulación de agua
Para mantener las buenas condiciones de vida para todos los organismos del sistema de acuiponía, es esencial que el agua esté en constante movimiento. Como se mencionó anteriormente, el agua siempre fluye desde el tanque de peces, y luego a través del filtro mecánico y el biofiltro y finalmente llega a regar las camas del jardín (tolvas, canaletas o balsas de poliestireno) en la que el extracto provee a la planta los nutrientes necesarios. Si el flujo de agua se detiene, el efecto más inmediato será una reducción del oxígeno disuelto (riesgo de asfixia en los peces) y la acumulación de residuos en el tanque de cría de los peces.
Equipo y herramientas
Cada sistema hidropónico requiere diferentes tamaños de tubería (más o menos flexible) conexiones de PVC y accesorios de PVC que deben adaptarse al tipo y tamaño de la unidad a construir. Varias válvulas de compuerta, juntas, adhesivos de silicona y cinta Teflon® son también necesarios (Figura 12).
Figura 12: Ejemplos de los materiales utilizados para hacer el sistema de circulación de agua de la unidad de acuiponía
Los kits de prueba de agua
Para evaluar y monitorear la salud de la unidad de acuiponía, el agricultor debe analizar periódicamente la calidad del agua. Hoy en día hay kits simples de análisis de agua dulce, que usan un código de color y, que a menudo son muy económicos y fácil de usar. Estos kits están disponibles en las tiendas de la pesca y acuicultura o Internet. También se incluyen las pruebas de pH, contenido de amoníaco, nitrito, nitrato y dureza del agua. Sin embargo, es aconsejable garantizar siempre la fiabilidad del fabricante y/o el vendedor y comprobar la fecha de caducidad del kit.
