Biorremediación En La Piscicultura.docx

Biorremediación en la piscicultura mediante la implementación de biofloc

Lucelly Alzate Agudelo ID 000295909 Carlos Andrés Chaparro Ramos ID 000318669 Cristian Hernandez ID 000319491

Claudia María Ramírez

Universidad Pontificia Bolivariana.

Medellín, Antioquia, Colombia

1 de octubre de 2017.

BIORREMEDIACIÓN EN LA PISCICULTURA.

Lucelly Alzate A (1)., Carlos Chaparro R (2)., Cristián Hernandez (3) . Universidad Pontificia Bolivariana, Cir. 1 #70-01, of. 11-223, Medellín, Colombia.

Resumen: la piscicultura es el área encargada de manejar todo tipo de agricultura acuícola, desde hace más de sesenta y cinco años se ha venido implementando esta técnica, a pesar de ser poco sostenible, debido a la gran demanda del producto, y a todas las repercusiones que este tiene, es decir, se dice que es poco rentable debido a que genera en la actualidad un gran impacto ambiental y también en el área de salud pública. Por todo lo anterior, se ampliará la investigación de un método de biorremediación conocido como biofloc, el cual busca regenerar el hábitat con el fin de darle un mejor manejo a la calidad del agua, y al tratamiento de los residuos que quedan en los criaderos de peces, esto se realiza por medio de diferentes microorganismos. Así mismo, es una ruta de reciclaje mucho más bio-sostenible al emplear organismos vivos y no tener que recurrir a compuestos químicos, que generarían más desechos.

Palabras Clave: piscicultura, cultivo acuícola, biofloc, microorganismos, ruta metabólica

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Contenido Introducción. ........................................................................................................................................... 3 Marco Teórico ......................................................................................................................................... 3 ¿Qué es el biofloc? .................................................................................................................................. 3 Características del método de biofloc. ................................................................................................... 4 Tipos de microorganismos presentes en el biofloc. ............................................................................... 4 Mecanismo de acción del biofloc. .......................................................................................................... 5 Contenido nutricional del biofloc. .......................................................................................................... 6 Conclusiones ..................................................................................................................... 7 Referencias.............................................................................................................................................. 8

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Introducción.

de transformar materia orgánica, favoreciendo así al hábitat de los peces.

La piscicultura es la actividad que consiste en la crianza y procreación de especies acuáticas, particularmente peces, su agrupación se realiza de acuerdo con su fenotipo y genotipo, las especies más producidas a nivel mundial son: Carpa, Salmón, tilapia y pez gato. Los peces solían ser alimentos saludables, pero en la actualidad por los métodos usados en los criaderos de los mismos y por la contaminación producida por ambos (métodos y peces) han ocasionado problemas en la salud de los consumidores, y también dificultades en la optimización de recursos en la producción.

Para llegar a una mejor comprensión el artículo se organizará de la siguiente manera: introducción, marco teórico el cual contiene: una reseña sobre la piscicultura, la problemática ambiental en la crianza de peces, los métodos usados en la recuperación de la materia prima, el proceso metabólico llevado a cabo para la reutilización de la materia orgánica, y finalmente se anexarán las conclusiones desde diferentes ámbitos, como lo son el ambiental, social, entre otros.

El tema de los criaderos de peces es muy controversial actualmente, debido a su producción, consumo, distribución y además del impacto ambiental que ocasiona. El objetivo principal de este artículo es profundizar el tema, mencionando e indagando sobre los posibles medios de crianza de peces, de cómo debido a descuidos en esta hay especies que representan un problema en la salud pública, y principalmente a cerca de las rutas que se están teniendo para solucionar el actual impacto ambiental. Una de las rutas alternativas que se están empleando con el fin de solucionar problemas ambientales es el de la biorremediación, que consiste en utilizar microorganismos, hongos, plantas, enzimas, entre otros, con el fin de acelerar el proceso de reutilización de materia orgánica. Este proceso de reutilización no solo beneficia al medio ambiente, sino también al consumidor ya que al proveer un habitad saludable, el producto llegará en mejores condiciones a su destino. De acuerdo con lo anterior, se realiza el estudio respectivo de un sistema de apoyo contra las deficiencias nutricionales en cultivos acuícolas, que además está compuesto de protozoos, algas y otros microrganismos, y es conocido como biofloc, el cual se encarga

Marco Teórico Hace sesenta y cinco años aproximadamente inicio la piscicultura, siendo al inicio una alternativa muy poco viable en la producción agrícola, debido a la cantidad tan elevada de demanda, y a su baja rentabilidad. Adicionalmente, se ha generado a lo largo de los años un grave impacto social y ambiental, siendo el segundo más preocupante, ya que es la base para la primera problemática, es decir, a partir del impacto ambiental se ocasionan en su mayoría problemas para la salud, afectando directamente a la sociedad consumidora. Por todo lo anterior, es preciso profundizar en el método que actualmente presenta una ruta viable para remediar el impacto ambiental, dicho método es conocido como biofloc, que es una tecnología que surge como alternativa para reducir los impactos negativos de la actividad acuícola. Además, brinda mejoras en la calidad del agua, la reducción del recambio de agua, protección ante enfermedades y provee de alimentos a los organismos vivos en el cultivo.

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¿Qué es el biofloc? Es un sistema de biorremediación, el cual consiste en el desarrollo de flóculos microbianos formados a partir de una alta relación carbono-nitrógeno en el agua, con poco o nulo recambio y alta oxigenación (Avnimelech 2012, Emerenciano et al. 2013), en los cuales se utilizan dietas con bajo contenido de proteína cruda (Azim & Litle 2008) o fuentes de carbono externo tales como melaza (caña de azúcar) salvado de arroz, salvado de trigo, entre otros (Emerenciano et al. 2012), lo que permite el crecimiento de una comunidad microbiana, sobretodo de bacterias heterótrofas, que metabolizan los carbohidratos y toman nitrógeno inorgánico (principalmente NH4), reduciendo sus niveles y mejorando la calidad del agua (Crab et al. 2009). El principio básico de la tecnología de biofloc es la retención de desechos y la conversión del biofloc en un alimento natural dentro de un sistema de cultivo (Azim y Little, 2008).

Tipos de microorganismos presentes en el biofloc. -

Clorofitas: Es un alga unicelular de la familia de los closterium, esta contiene clorofila, que es un fotorreceptor que interviene en la primera etapa de la transformación de energía solar en energía química.

Fig 1. Estructura de la clorofila. -

Diatomeas: Son algas con una pared celular formada por dióxido de silicio hidratado, lo que confiere una propiedad de impermeabilidad, por lo tanto, esta especie ha tenido que evolucionar para obtener nutrientes.

Características del método de biofloc. Los sistemas acuícolas basados en microorganismos se basan en la promoción de la proliferación microbiana (autótrofa o heterótrofa), y se espera que estos microbios usen, reciclen y transformen el exceso de nutrientes de heces, organismos muertos, alimentos no consumido y diversos metabolitos en biomasa (Martínez et al., 2015). Este sistema está sustentado por la diversidad de microorganismos que conforman los flóculos microbianos, lo cual lo hace adecuado para suplementar la dieta de especies acuícolas. Según las investigaciones, los flóculos microbianos pueden ayudar a reducir hasta en 40% el contenido de harina de pescado en dietas de camarón marino, sin afectar el crecimiento o la calidad del agua de cultivo.

Fig 2. Estructura en Diatomeas. -

Dinoflagelados: Pertenecen al grupo de los protistas, además de contener pigmentos rojo-anaranjados, y son similares a los vegetales.

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Fig 6. Estructura de una cianobacteria. Fig 3. Estructura de los dinoflagelados. -

Nematodos: Son gusanos redondos, sin estructuras para mantener su agarre. Es uno de los Phylum más ricos en especies de la naturaleza, algunos son de vida libre y otros son parásitos de plantas.

Fig 4. Estructura de un nematodo. -

Rotíferos: Son animales microscópicos casi desconocidos y son considerados grandes depredadores. |

Fig 5. Estructura de un Rotífero -

Cianobacterias: Son organismos que se caracterizan por conjugar el proceso de fotosíntesis.

Mecanismo de acción del biofloc. 1. Fuente de carbono a partir de un sistema de biofloc. Un estudio realizado por la Universidad De Alejandría llevo a cabo una prueba a 6 grupos de tilapias de Nilo donde a cuatro de los grupos de la especie se le añadió una un biofloc a base de la molienda de trigo, otro a base de salvado de arroz y al último grupo se le permitió la crianza en agua clara (sin biofloc). Para los grupos que se alimentaron con biofloc se dividieron, uno alimentados con una concentración de biofloc al 30% y otro al 20%, manteniendo el volumen de agua dulce constante se alimentó a los dos grupos dos veces al día por 10 semanas y una cantidad del 3% de su masa corporal. (Addallh Tageldien, 2017)

Fig 7. Respuesta al tratamiento con biofloc. Eventualmente los grupos intervenidos con el biofloc presentan un aumento notorio en el aumento de peso respecto a las fuentes de carbono y los niveles de proteína, por lo tanto los grupos de tilapia tuvieron influencia debido a las concentraciones de biofloc determinando 5

así la eficacia del tratamiento para suplir las deficiencias proteínicas de la especies.

2. Desnitrificación de desechos presentes en el biofloc. Dentro de la crianza de peces uno de los aspectos más preocupantes es la producción de desechos nitrogenados producto de las heces, orina de los mismos peces, presentes de diversas formas como aminoácidos, amoniaco, urea. Una de las ventajas que presenta el biofloc es que cuenta con bacterias nitrificantes autótrofas capaces de oxidar estos compuestos para así obtener la energía necesaria y posteriormente convertirse en fuente de carbono para los peces, las bacterias encargadas de realizar la nitrificación pueden ser nitrosomonas, nitrobacter entre otras. Estas bacterias son generalmente autótrofas consumidoras de dióxido de carbono y llevan a cabo una seri de reacciones que permiten metabolizar los compuestos nitrogenados.

Fig 8. Etapas de nitrificación. El mecanismo utilizado por las bacterias consiste en un proceso de dos etapas donde primero el amoniaco se oxida a nitrito y luego este se oxida a nitrato. (Oscar Galli Merino, 2007) El primer paso requiere de un mecanismo enzimático que y presencia de oxígeno, las enzimas necesarias son: Amino monooxigenasa (AMO) e hidroxilamina oxidorreductasa (HAO), y el segundo paso consiste en oxidar el nitrito para convertirlo en nitrato por la oxidorreductasa.

Fig 9. Metabolismo del Nitrógeno.

Contenido nutricional del biofloc. La calidad nutricional del biofloc para los animales cultivados es bueno, pero variable (Hargreaves, 2013). Al respecto, Monroy et al (2013) informó que los resultados de su investigación, en tilapia, confirmaron que los bioflocs contribuyen significativamente como fuente de alimento natural in situ, e incluye a comunidades microbianas heterotróficas del género Sphingomonas, Pseudomonas, Bacillus, Nitrospira, Nitrobacter y levadura Rhodotorula sp. Las microalgas y bacterias heterotróficas son una fuente rica de promotores de la inmunidad, promotores del crecimiento, compuestos bioactivos y estimulantes, que pueden mejorar el rendimiento de los organismos en cultivo (Pandey et al., 2014). Según Hargreaves (2013) el peso seco del contenido de proteína varía de 25 a 50%, siendo los más común entre 30 y 45%. El contenido de grasas varía de 0.5 a 15%, el más común se encuentra en el rango de 1 y 5%. Los bioflocs son buenas fuentes de vitaminas y minerales, y también tienen efectos probióticos.

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CONCLUSIONES 

El biofloc es la alternativa más eficaz para reducir los impactos negativos de la actividad acuícola.

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Es un sistema de biorremediación basado en el desarrollo de flóculos microbianos, el cual permite una relación simbiótica entre peces y microorganismos.

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Los peces cultivados con biofloc ganan mayor peso y tienen más probabilidades de supervivencia que los que se cultivan de forma tradicional.

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El biofloc es una opción adecuada para el aprovechamiento de residuos orgánicos producto de la piscicultura tales como organismos muertos, heces y alimentos no consumidos, los cuales por diversos metabolismos se transforman en biomasa.

BIBLIOGRAFIA Azim, M.E. 2008. The biofloc technology (BFT) in indoor tanks: Water quality, biofloc composition,. United Kingdom : Elsevier, 2008. Luis F. Collazos-Lasso, José A. AriasCastellanos. 2015. Fundamentos de la tecnología biofloc (BFT). Una alternativa para la piscicultura en Colombia. Una revisión. puerto carreño : s.n., 2015. Roselien Crab, Tom Defoirdt,Peter Bossier,Willy Verstraete. 2012. Biofloc technology in aquaculture: Beneficial effects and future challenges. belgica : ELSEVIER, 2012. Addallh Tageldien, M. A. (2017). Effects of carbon sources and plant protein levels in a biofloc system on grownth performance, and the immune and antioxidant status of nile tilapia. Elsevier, 202-209. Hargreaves, J. A. (2013). Biofloc production systems for aquaculture. Southern Regional aquaculture center, 1. Oscar Galli Merino, F. M. (2007). Agroindustria. gob. Obtenido de https://goo.gl/bTJwNQ

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