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  • 1. Acuaponia: ecosistemas sostenibles y ecológicamente productivos ACUAPONIA: EL EQUILIBRIO PERFECTO . La Acuaponia ofrece grandes ventajas con la simbiosis de plantas y peces © LOCALRIVER . La acuaponia es la actividad que conjunta una producción de peces y plantas con rendimiento comercial u ornamental en un sistema de recirculación de agua (Acuacultura + Hidroponía). 1
  • 2. Esquema básico acuapónico Instantanea en la que puede verse un sistema acuapónico con rendimiento productivo Este sistema aprovecha los desechos generados por los peces para nutrir a las plantas, que a su vez liberan el agua de estos compuestos haciéndola nuevamente disponible para los peces. Es por ello que la acuaponia aprovecha al máximo el agua, el espacio y los desechos generados, por lo que se convierte en una forma de producción sustentable para el medio ambiente. El principio general de la acuaponia es que los desechos producidos por los organismos en las unidades de cultivo son aprovechados por las plantas para su crecimiento y , por lo tanto, el agua es liberada de diversos sólidos, lo que representa un aumento en la calidad del agua. Los nitratos, que son los productos finales de la filtración biológica, representan la forma nitrogenada más utilizada por las plantas. 2
  • 3. 3
  • 4. Sistema acuapónico vertical. © brainright.com Para entender cómo se transforman los nutrientes de la solución hay que remitirse al ciclo del nitrógeno. El nitrógeno se puede encontrar formando varias combinaciones químicas, además de cómo constituyente de moléculas orgánicas. Las que aquí nos interesan son: el amoniaco (NHз), el amonio (NH4, forma iónica de carácter básico), el nitrito (NO2) y el nitrato (NO3, forma iónica de carácter ácido). Estas combinaciones se encuentran disueltas en el agua de los acuarios y pueden ser empleadas por las plantas, a excepción del nitrito, para la síntesis de sus proteínas. 4
  • 5. Prototipos caseros y experimentales de sistemas acuapónicos con acuarios SENCILLA SIMBIOSIS BIOLÓGICA CON INMEJORABLES VENTAJAS 5
  • 6. Esquema ilustrado del sistema basado en Acuaponia. © Gráfico José Antonio Cabello Todas estas formas se pueden interconvertir, pudiendo hacerlo de modo espontáneo tanto el amonio como el amoniaco; en los restantes casos se requiere la acción de organismos. Todos estos compuestos son tóxicos en mayor o menor medida. Hay que entender que para los peces el amonio tiene una toxicidad baja pero el amoniaco puede causar lesiones en las branquias y el intestino, causando hemorragias y atacando al sistema nervioso del pez. El pH influye de una manera importantísima en la producción relativa de aminiaco/amonio existente en el acuario. Con un pH ácido o neutro no hay prácticamente amoniaco, con pH básicos o alcalinos todo el amonio se transforma espontáneamente en amoniaco; al ser éste 500 veces más tóxico todos los peces empiezan a boquear inmediatamente. Los cambios de pH son fácilmente provocados por el cambio de agua, es por esto que es muy importante mantener un pH estable con una acidez del pH en 6,5. Esta actividad incrementa la rentabilidad de la granja acuícola, ya que la producción de vegetales con este sistema adquiere un valor comercial mayor al ser considerados como “productos ecológicos” (libres de químicos como pesticidas, fertilizantes, etc.), y no se tienen gastos extras por fertilizantes de plantas debido a que los nutrientes están contenidos en el flujo del agua que circula por el sistema. 6
  • 7. Con la acuapónia se consigue la producción ecológica doble de alimento: por un lado peces y por otro verduras Otra ventaja de estos sistemas es que mantienen una mejor calidad del agua al eliminar nutrientes como el amonio, nitratos o dióxido de carbono, entre otros. La integración de plantas y animales es un tipo de policultivo que incrementa la diversidad y, por lo tanto, brinda estabilidad al sistema. Además, las plantas al utilizar dichos nutrientes y requerir energía solar, evitan la proliferación de fitoplancton como las indeseadas algas de acuario. LA BIOQUÍMICA DE LA ACUAPONIA: AGUA DE ALTA CALIDAD GRACIAS A UN FILTRADO NATURAL El diseño del sistema de acuaponia se realiza en base al sistema de recirculación con la adición de camas hidropónicas y la posible supresión (o disminución) de capacidad de bio-filtros o de dispositivos de remoción de sólidos disueltos y finos. Esta supresión de componentes es factible si la relación entre el área de las plantas y la de los organismos acuáticos es la adecuada. 7
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  • 10. En nuestros hogares podemos tener un pequeño huerto y granja piscicola, además de un rincón altamente ecológico y ornamental La mineralización es la transformación de la materia orgánica (proteína, azúcares, etc.) en compuestos sencillos como el amoniaco, anhídrido carbónico, fosfato, etc. Este proceso es realizado por las bacterias mineralizantes, las cuales son capaces de degradar la materia orgánica en un medio oxigenado. Como desechos producen principalmente CO2 y el nitrogeno en forma de amoniaco o amonio. . Existen dos géneros de bacterias nitrificantes: Nitrosomas y Nitrobacter. Las bacterias Nitrosoma transforman el amoniaco/amonio en nitritos. Para su desarrollo esta bacteria necesita CO2, oxígeno, amoniaco y elementos traza (sales minerales). La materia orgánica es tóxica para los nitrosomas. 10
  • 11. Molécula de Amoniaco Los nitritos son transformados en nitratos mediante la acción de las bacterias Nitrobaster. Estas bacterias también necesitan CO2, oxígeno, nitritos y elementos traza (sales minerales). El amoniaco bloquea su metabolismo. Finalmente, el nitrato es consumido por las plantas y transformado en compuestos orgánicos (los tejidos de las plantas). También están las bacterias denitrificantes, que viven en ausencia de oxígeno son capaces de transformar el nitrato en nitrógeno gas, el cual vemos en forma de pequeñas burbujas que escapan a la atmósfera. Imagen de Nitrosoma Aspecto de Nitrobacter Es importante señalar que las bacterias que degradan los restos orgánicos y las que llevan a cabo la nitrificación tienen necesidades diferentes; para las primeras es 11
  • 12. fundamental la materia orgánica y para las segundas ésta constituye un veneno; todas requieren oxígeno, pero las primeras son mucho más capaces de absorberlo que las nitrificantes, por lo que si la concentración de oxígeno es baja las Nitrosomas y, sobretodo, Nitrobacter no pueden sobrevivir. En cambio las desnitrificantes mueren rápidamente en presencia de oxígeno. Debido a que 13 de los 16 elementos esenciales que requiere una planta para su crecimiento son producidos por los tanques de peces, y los 3 restantes (C, O, H) provienen del agua y dióxido de carbono, se puede decir que prácticamente todos los nutrientes dependen del alimento que ingiere el pez. Es por ello que si se nutre al pez con alimento equilibrado certificado orgánicamente y se utilizan crías sin necesidad de hormonar y sin necesidad de químicos podremos lograr una certificación orgánica para ambos organismos, plantas y peces. EL ACUARIO ACUAPÓNICO Conjunto que sigue la actividad acuapónica © REBBECA NELSON 12
  • 13. Un experimento prometedor: ¡cultivo de pimientos en un acuario de 60 litros!!! A parte de las ventajas de una producción comercial ecológica, esta simbiosis propuesta por la acuaponia puede resultar de gran ayuda para el mantenimiento de ecosistemas como acuarios, pues una vez logrado el equilibrio, desaparece la necesidad de los 13
  • 14. cambios de agua. Al ser eliminada la acumulación de nutrientes por la acción de las plantas, desaparece la proliferación de algas y se consigue una inmejorable calidad de agua para los habitantes del acuario. Sólo se requiere añadir agua cuando se evapora (osmótica). Esquema simplificado de un acuario acuapónico © Gráfico José Antonio Cabello Poco se ha investigado en esta vertiente dentro de la acuariofília, en la que se busca librar del agua el exceso de nutrientes que bajo procesos químicos pueden terminar por desequilibrar el sistema acuático del tanque. 14
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  • 17. Una propuesta de acuarios acuapónicos de gran diseño estético © LOCALRIVER Las mejores plantas que pueden desarrollarse bajo el sistema acuapónico, ofreciendo las mejores ventajas como filtro biológico, son aquellas que tienen la capacidad de absorber como verdaderas esponjas biológicas los compuestos que se van acumulando irremediablemente en el acuario. Entre estas plantas se encuentran los helechos, que han demostrado un crecimiento exuberante en cultivos hidropónicos. Pueden ser una excelente solución para combinarse con acuarios dulces en acuapónia, por su bello aspecto ornamental y su poca exigencia de luz. 17
  • 18. Los helechos espada son unos firmes candidatos para ser aplicados en un acuario acuapónico Está demostrado que plantas como los Potus no dan el resultado esperado, pues su metabolismo es muy lento. Es importante buscar aquellas especies que producen gran cantidad de raíces. 18
  • 19. Las plantas para la acuaponia de acuarios deben tener espesas raíces que actúen como verdaderas esponjas biológicas ¿ACUARIOS DE ARRECIFE ACUAPÓNICOS? ¿EL MÉTODO MÉXICO? Hasta la actualidad, la acuapónia siempre se ha desarrollado desde un punto de vista comercial para la producción de pescado y hortalizas. En el apartado de la acuariofília estamos en el inicio de una prometedora actividad de la que queda mucho por aprender e investigar. Si no hay más información es simplemente porque no existe. Hoy por hoy nadie ha desarrollado esta línea de mejora que promete avances gigantescos, incluso en acuarios marinos. 19
  • 20. ¿Son viables los acuarios de arrecife en acuponia? Precisamente una de las mayores dificultades en el mantenimiento de un acuario con ecosistema de arrecife se deben a la eliminación máxima de los compuestos sobrantes, pues estas aguas marinas apenas tienen nutrientes. Siguiendo la disciplina acuapónica, la idea sería encontrar un tipo de vegetal capaz de nutrirse generosamente del agua en un acuario de arrecife y liberarla de sus excedentes. Aunque parezca increíble, esta planta existe, aunque nadie, hasta este artículo, ha planteado su utilización para tal objetivo. De hecho, su cultivo podría incluso ser comercial pues se trata de un vegetal comestible: nos referimos a la Salicornia (para los interesados, recomendamos entrar en este vínculo donde se detalla con más información y detenimiento todo lo referido a esta planta). 20
  • 21. La Salicornia vive en agua salada y actúa como un verdadero filtro biológico La Salicornia requiere agua de mar para su crecimiento (aún con índices de salinidad muy altos). Absorben los metales pesados y las moléculas orgánicas grandes. Otra gran ventaja de esta planta es su uso como cultivo comercial, pues está considerada un sabroso alimento vegetal de calidad gourmet en restaurantes (además, el fecundo aceite de sus semillas puede utilizarse para fabricar biodiesel). Es una candidata resistente, perenne, cuyas raíces pueden vivir perfectamente sumergidas en agua salada, de aspecto bonito y muy extendida en México. . Ojalá este artículo sirva para abrir una puerta como propuesta a la biofiltración en acuarios con biótopos de arrecife coralino, tal como sucedió con el Método Berlín (¿el nuevo “Método México”?). . Se trata de una apuesta acertada, pues dentro de la acuapónia todo apunta a grandes ventajas y ningún inconveniente, sin olvidar que los peces se desarrollan mucho mejor, pues viven en agua muy aproximada a la de su hábitat natural (agua de gran calidad, sin tener que recurrir a cambios pues sus parámetros se mantienen estables). 21
  • 22. A parte de sus características de resistencia, la Saliconia es un apreciado alimento que puede presentarse de muchas maneras. Además de sus semillas se extrae aceite que puede convertirse en biodiesel Por si esto no fuese suficiente para motivar su investigación, en gran magnitud, se podría ganar beneficio económico buscando la producción de su cultivo y la cría en cautividad de peces (de arrecife!). Siguiendo la tendencia del mercado por una demanda de productos saludables, frescos y orgánicos, los sistemas de producción agropecuarios buscan objetivos que satisfagan dichas necesidades. Una de las mayores metas a alcanzar en la acuapónia es la conversión a orgánico tanto para el pez como para la planta. En este caso, en acuariofília, sin desestimar una ganancia económica, seguramente conseguimos un gran rendimiento productivo de peces en cautividad evitando capturarlos en su hábitat. EL CULTIVO ACUAPÓNICO: ENTREVISTA A UN INVESTIGADOR 22
  • 23. A continuación ofrecemos una entrevista realizada a Daniel Fernández, un joven investigador, químico de la Universidad Nacional de Colombia que estudia en la práctica sobre cultivos hidropónicos y ecológicos. Recomendamos así mismo visitar su blog Mi Cultivo en el que expone en profundidad temas tan interesantes como la hidroponía y otras actividades de esta disciplina. Artículo: Blog Mi Cultivo Autor: Daniel Fernández 1. ¿Qué es el cultivo acuapónico? Es una mezcla entre la acuicultura y la hidroponía. La idea es muy sencilla, se crían peces en un estanque y el agua de dicho estanque se utiliza para alimentar un sistema de riego hidropónico. El resultado es agua limpia para los peces y fertilizante para las plantas. 2. ¿Cuál es el rendimiento de un cultivo acuapónico? La mayoría de los estudios están de acuerdo que los primeros 2 a 4 meses, el rendimiento de un cultivo acuapónico es inferior al de un cultivo hidropónico. Al parecer después de este tiempo ocurre una adaptación de la microflora a las condiciones y se empiezan a obtener rendimientos hasta 20% superiores a los del sistema hidropónico. 23
  • 24. Un sistema acuapónico más complejo: 1. Mesas hidropónicas con cultivos, 2. Lectores de temperatura y parámetros del agua, 3. Piscina con producción de peces, 4. Cristal para observación 3. ¿Qué plantas se pueden cultivar en acuaponía? Generalmente se cultivan plantas como la lechuga y el repollo ya que son las que más se benefician con el sistema. Sin embargo el sistema puede ser adaptado a cualquier planta que se pueda cultivar hidropónicamente. 24
  • 25. Aunque la lechuga sea el producto estrella, son muchas las verduras y hortalizas que dan excelentes resultados en la acuaponia 4. ¿Qué desechos genera la acuaponía? Básicamente ninguno. El sistema es cerrado, el agua de los peces se circula a través del cultivo hidropónico y esta es regresada al estanque. Se cosechan tanto peces como plantas. Cada año sin embargo, es necesario limpiar el fondo del tanque de los peces pues acumulan algo de sedimento (aunque en muchos casos este sedimento se puede remover con otros animales). 5. ¿Qué peces se cultivan en acuaponía? Generalmente tilapias pues son muy resistentes y aguantan densidades poblacionales muy altas. Sin embargo el sistema se puede adaptar a casi todos los peces de agua dulce de mediano tamaño. 25
  • 26. Aunque la tilapia sea el pez más recurrido para acuaponia, también se han desarrollado perfectamente otras especies como truchas y carpas 6. ¿Qué componentes tiene un sistema acuapónico? El sistema acuapónico generalmente tiene los siguientes componentes : Un estanque donde se crían los peces, una bomba para llevar el agua desde el estanque al cultivo hidropónico, canaletas hidropónicas donde están las plantas y se realiza el riego, tubería para llevar toda la solución y un sistema de filtrado para evitar que se taponen las tuberías. 26
  • 27. 7. ¿Qué sustrato se utiliza en acuaponía? Se utilizan principalmente gravillas de distinto tamaño, ya que este tipo de sustrato es ideal para que se hagan las simbiosis necesarias para convertir los desechos de los peces en fertilizantes. En las imágenes puede verse arlita (bolas de arcilla expandida) como único sustrato de las plantas 8. ¿Qué sistemas de riego se utilizan? Los sistemas con mejores resultados son los de riego continuo. Sistemas tipo NFT. El riego por goteo y los sistemas parecidos no funcionan muy bien en acuaponía. 9. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas del cultivo acuapónico? Ventajas: 27
  • 28. Rendimiento similar o superior al del cultivo hidropónico. No se contamina con los residuos del cultivo hidropónico. No se necesita preparar soluciones nutritivas. Los peces son más saludables que en la acuicultura tradicional. El volumen de producción de peces es muchas veces superior. Dos fuentes de ingreso diferentes, plantas y peces, a diferencia del cultivo hidropónico y la acuicultura. No se requiere tratar los residuos de los peces como en la acuicultura. Desventajas: Está limitado a zonas donde los peces puedan vivir. La mayoría de los peces no prosperan en climas fríos. El volumen de producción de las plantas está limitado por la cantidad de peces. Se requiere lograr un balance casi perfecto entre el número de plantas y el número de peces para no afectar a ninguno de los dos. La cantidad de espacio requerida es más grande debido a los estanques para los peces y los sistemas de filtrado. 10. Se tiene que hacer alguna adición en el sistema acuapónico? Sí. Se tiene que añadir el agua que el sistema pierde por evaporación. Además se tienen que añadir agentes de control de pH (ya que las bacterias que convierten el amonio a nitrato tienden a acidificar el agua). También deben añadirse suplementos de hierro como quelatos ya que este es el único elemento que los peces no producen en sus desechos de manera suficiente. Finalmente hay que añadir comida para los peces. 11. ¿Alguna vez ha realizado un cultivo acuapónico? Hasta ahora mi experiencia es meramente la que he adquirido a través de la lectura. Este mes sin embargo empezaré un proyecto de acuaponía en una finca a unas 2 horas de Bogotá. 28
  • 29. 12. ¿Donde podemos encontrar más información? Hasta ahora la mejor información que he encontrado es la que se encuentra en internet, buscando por "aquaponics". Lamentablemente no poseo información al respecto en español. Agradecemos la gentileza de Daniel Fernández por su trabajo divulgativo en la red, y volvemos a recomendar su WEB pues aporta excelentes conocimientos sobre ecología e hidroponía: Mi Cultivo. UN EJEMPLO DE PRODUCCIÓN ACUAPÓNICA: 600 LECHUGAS AL MES CON 2000 PECES Publicación: Boletín Hidroponía.biz Básicamente, el sistema de producción utiliza agua como sustrato, por lo tanto es el auténtico cultivo hidropónico, pues las raíces de las plantas están suspendidas en un medio líquido (solución nutritiva) utilizando la técnica de cultivo con flujo laminar de nutrientes (NFT). Esta técnica de cultivo con flujo laminar de nutrientes (NFT) es una forma de cultivo en agua en la que las raíces de la planta están contenidas en un canal, en este caso tubería de PVC de 3” a través del cual pasa un delgado flujo laminar de solución nutritiva. 29
  • 30. Componentes del sistema: Los componentes de un sistema acuapónico bajo techo para la producción de lechuga y Tilapia, está constituido en forma general por los siguientes elementos: un estanque de solución nutriente y peces, canales de cultivo, una bomba sumergible, una red de distribución y una tubería colectora o drenaje. A continuación se describen las características más importantes de los principales elementos componentes del sistema: 1. Estanque con solución nutriente y peces: El estaque con dimensiones de 30 metros de largo, por 2 metros de ancho y 1.60 metros de profundidad, con capacidad de almacenar 90 metros cúbicos de agua, puede aprovecharse para el cultivo de lechugas hidropónicas con tilapia en el tanque de bombeo. Según diseño la productividad del sistema es de 2,000 peces y 5 cosechas de 600 lechugas cada cosecha, en su fase inicial. 2. Canales de cultivo: Los canales de cultivo son tubos de 3” de diámetro y 3 metros de longitud, con agujeros de 2” de diámetro cada 0.20 metros, colocados con una pendiente hacia el tanque recolector de 2 %. Cada tubo tiene capacidad para 15 lechugas, siendo 40 tubos (3 metros de largo). Todo el sistema tiene la capacidad para alojar 600 lechugas. El Nursery está compuesto de 14 tubos con capacidad para 45 pequeñas lechugas cada uno para un total de 630 lechugas en su primera fase de crecimiento, donde estarán por un lapso de 13 días para formación de raíces. 30
  • 31. 3. Bomba sumergible: Se calcularon dos pequeñas bombas sumergibles que dan una carga de 3.8 metros y un caudal de 3,500 litros por hora, las cuales tienen capacidad de alimentar 58 tubos o canales de cultivo con un caudal de 2 litros por minuto con una presión de 5.4 libras por pulgada cuadrada. Estas bombas sirven para recircular por todo el sistema la solución nutritiva. 4. Red de distribución: La red de distribución de agua con solución nutritiva, se conecta del bombeo a una tubería de 1” , en la cual está conectada a un sub-ramal de tubería de poliducto que alimenta de agua a los canales de cultivo por medio de un espagueti de ¼”, cuyo caudal debe ser de 2 litros por minuto. 5. Tubería colectora o drenaje: Toda el agua que entra en los canales de cultivo (pendiente 2% hacia tanque recolector) de la red de distribución, pasa como una pequeña película de agua humedeciendo y dejando nutrientes a las raíces, posteriormente cae a una tubería colectora de donde es conducida al tanque de solución nutriente. Está armada con tubos y accesorios del mismo diámetro que los canales de cultivo. Cálculo de materiales y equipo para montar un sistema acuapónico: 23 Tubos de 3” blancos de PVC de 80 psi 15 Tubos blancos de 2” de PVC de 80 psi 7 Tubos de 1 ¼” PVC 125 psi 31
  • 32. 5 Tubos de 1” de PVC de 125 psi 22 codos de 1 ¼” PVC 22 Tee de 1 ¼” PVC 40 Tapones de 3” de PVC 39 Tee de drenaje 3” PVC 2 Codos de 3” drenaje PVC 13 Tapones de 2” PVC 12 Tee de drenaje de 2” PVC 2 Codos de 2 “ PVC 2 Pintas de cemento solvente para PVC 8 Empaque conector de arranque de 16 mm 8 Conector de arranque de 16 mm 8 Tee para manguera de 16 mm 20 metros de manguera ciega de 16 mm 20 metros de microtubo de 5/3 20 metros de microtubo 7/4 53 microyet 360 gris 60 L/H 2 Bombas de agua AT-107 32
  • 33. 2 Válvulas de compuerta de PVC de 1 100 cinchos plásticos INSUMOS: Semilla de lechuga (Romana, red sealed, escarola) Compra de 4000 alevines de Tilapia Compra de concentrado para peces Esquema del sistema acuapónico propuesto para la producción de 600 lechugas al mes Otra propuesta para la producción acuapónica NOTA: La acuapónia significa un gran progreso que sólo ofrece ventajas. Puede ser una solución al hambre en el mundo. Es un sistema de producción sorprendentemente económico, sencillo, sostenible y ecológico... en el que se combinan los elementos nutricionales más necesarios para el ser humano: el aporte de proteínas de buena calidad con poca grasa saturada por los peces y las vitaminas e hidratos de carbono por los vegetales. 33
  • 34. Productos de la acuaponia, inmejorables por su calidad ecológica Desde un punto de vista acuariofilo la acuapónia es sin duda un avance que debemos seguir estudiando y evolucionando. Aquí hemos abierto un reto para que podamos investigar esta nueva vertiente de filtrado biológico. La acuapónia ofrece la posibilidad de crear un pequeño jardín exuberante y acuarios que tengan una excelente calidad en su agua. Y lo mejor, de manera limpia y sostenible, ahorrando trabajo para sus cuidadores. 34
  • 35. Vale la pena seguir investigando sobre acuaponia en acuarios pues las ventajas son enormes 35