Acuaponía: todo lo que necesitas saber

¿Qué es la acuaponía?

La acuaponía es un método de cultivo que cultiva plantas en combinación con la acuicultura o la cría de animales acuáticos como peces y, eventualmente, cangrejos de río, caracoles, conchas o gambas. Es parte de los métodos de cultivo "sin suelo" más amplios, incluidos los hidropónicos y aeropónicos.

En su forma moderna, la acuaponía a menudo se combina con el cultivo hidropónico de tecnología relativamente alta (el cultivo de plantas sin tierra) utilizando agua para aportarles sus nutrientes. A menudo puede ser parte de un sistema de cultivo vertical o de interior.

Discutimos en detalle los diferentes sistemas posibles para el cultivo hidropónico y sus pros y contras en nuestro artículo “Hidroponía: todo lo que necesitas saber.

Sin embargo, la combinación de agricultura y acuicultura es muy antigua. Los aztecas cultivaron en las tierras altas agrícolas el nombre chinampas Sobre lagos, los agricultores chinos cultivaron arroz con peces en los arrozales durante milenios, al igual que las culturas nativas del sudeste asiático, incluida la notable ciudad de Angkor Wat.

Fuente: Web de prevención

El tamaño del mercado de la acuaponía representa casi 1.2 millones de dólares en 2024 y se espera que crezca una tasa compuesta anual del 9.6% hasta 2029. Los mercados más grandes se encuentran en América del Norte y Asia.

La ciencia de la acuaponía

La hidroponía ofrece un control muy estricto sobre las condiciones de cultivo, lo que ayuda a producir cultivos fiables de alta calidad. También ahorra mucho agua y espacio. Pero ¿qué pasaría si también pudiera producir carne muy densa y saludable con la misma agua? Esto es posible conectando el agua que utiliza el sistema hidropónico a tanques de crecimiento de acuicultura.

El argumento más fuerte a favor de la acuaponía es formar un círculo en el que cada componente resuelve un problema presente en la hidroponía y la acuicultura cuando se separan.

La hidroponía es un sistema de cultivo muy eficiente, pero requiere la adición constante de fertilizante al agua para mantener la planta sana y en crecimiento.

Mientras tanto, la acuicultura requiere mucha agua fresca y limpia y filtración, ya que los desechos de los peces (u otros animales acuáticos) se acumularán y contaminarán el agua.

En un sistema acuapónico, ambos se "resuelven". Los excrementos de pescado ya no son contaminación, sino fertilizantes ricos en nitrógeno para las plantas. Luego las raíces de las plantas se limpian y filtran el agua “gratis” absorbiéndolas.

Fuente: El recurso acuapónico

Tipos de sistemas acuapónicos

Sistema acuapónico basado en medios

Un sustrato inerte, como grava, rocas volcánicas o guijarros de arcilla, fija las raíces de la planta. El lecho de crecimiento se inunda periódicamente con agua del acuario mediante un sifón de campana. Esto aporta nutrientes a las plantas.

Luego, el agua se devuelve a la pecera para cerrar el ciclo una vez que las plantas han filtrado el agua. A veces, se agregan gusanos al lecho del medio inerte para ayudar a descomponer los excrementos de pescado.

Fuente: Vaya a la acuaponía ecológica

Como este sistema no utiliza ningún filtro y utiliza la menor cantidad de componentes, es el más sencillo.

Sistema de balsa

Las plantas se colocan en balsas flotantes, con las raíces colgando en el agua. El agua rica en nutrientes del tanque de acuicultura fluye continuamente hacia un sistema de filtrado y luego a las balsas de plantas.

El filtro contiene bacterias que ayudan a que el nutriente sea más “digerible” para las plantas.

Este sistema es más complejo pero se puede ampliar mucho más fácilmente, sin límite en el número de balsas ni en el tamaño de la pecera, siempre que las tuberías de agua y el filtro coincidan.

Fuente: Vaya a la acuaponía ecológica

Técnica de película nutritiva (NFT)

Este sistema es similar a los sistemas acuapónicos basados ​​en medios, pero con una fina película de agua que fluye continuamente proveniente de la pecera. No hay filtro intermedio como en el sistema de balsa.

Fuente: Vaya a la acuaponía ecológica

El sistema ofrece algunas ventajas pero también limitaciones.

El flujo de agua y la fina capa de agua permiten una rica oxigenación, beneficiosa tanto para las raíces de las plantas como para los peces, ya que el agua regresa al tanque. Además, es muy eficiente en espacio y puede utilizarse en espacios reducidos o en sistemas de cultivo verticales altos. Por último, el flujo continuo de nutrientes y agua impulsa el crecimiento de las plantas mejor que un sistema basado en sustrato, pero sin necesidad del filtro del sistema de balsa.

Sin embargo, los sistemas NFT sólo son aptos para plantas con raíces pequeñas, como las verduras de hojas verdes; Los sistemas de raíces más grandes no funcionarán bien. También es posible que las raíces obstruyan los canales poco profundos, lo que puede provocar una deficiencia de nutrientes. La temperatura del agua puede fluctuar rápidamente, especialmente si las plantas están expuestas al sol directo, lo que puede causar problemas tanto a la planta como a los peces.

¿Qué se puede cultivar con acuaponía?

Lado de la planta

La mayoría de las plantas que se pueden cultivar con hidroponía se pueden cultivar con acuaponía. El mercado de la hidroponía está dominado principalmente por cultivos de alto valor con una demanda constante y la necesidad de un entorno de crecimiento controlado y de alta calidad:

• Tomates.
• Hierbas
• Lechuga.
• Pepino.
• Pimientos.

Fuente: Grand View Research

Se pueden cultivar otros cultivos de alto valor con hidroponía y acuaponía, como por ejemplo el cannabis o el lúpulo. En este caso, la hidroponía/acuaponía aporta un alto nivel de consistencia a las condiciones de crecimiento, lo que da como resultado un sabor y una composición química consistentes.

Lado de la acuicultura

cría de peces

La cría de animales acuáticos más popular es el pescado.

El agua dulce es obligatoria para los sistemas acuapónicos, ya que el agua de mar salada sería tóxica para el componente vegetal del sistema.

Se están realizando algunas investigaciones para desarrollar acuaponía de agua salada, buscando plantas con una tolerancia a la sal lo suficientemente alta. Las opciones exploradas incluyen la planta de hielo común (un cultivo hidropónico popular en Japón), arroz transgénico tolerante a la sal variedades o algas.

Entre los peces populares para acuaponía se encuentran:

• Tilapia (con diferencia, el pez más común en acuaponía).
• Bluegill/ala/pez luna/tipo de pez.
• Bagre.
• Perca.
• Carpa.
• Koi
• Pacú.
• Varios peces ornamentales como pez ángel, guppies, tetras, pez espada, mollies, peces de colores.

En general, los mejores peces tendrán las siguientes características, beneficiosas también para la acuicultura en general:

• Conviven bien entre sí en tanques pequeños y confinados, con un tamaño máximo de adulto lo suficientemente pequeño.
  • La buena reproducción en cautiverio es otro rasgo valioso.
• Crecimiento rápido, especialmente para pescado de carne, e idealmente una buena tasa de conversión alimenticia (cuántas libras de alimento se necesitan para cultivar una libra de pescado).
• Buena resistencia a las enfermedades.
• Buena tolerancia al agua fría (reduce la necesidad de calefacción costosa y que consume mucha energía) y a las variaciones de temperatura (difícil de controlar con los cambios estacionales).
  • La temperatura de la pecera y la especie de pez deben adaptarse al lugar.
• Fuerte demanda del mercado para esta especie.

Otros animales acuáticos

Los peces no son los únicos animales que se pueden criar con acuaponía, existen alternativas como:

• Cangrejo de río/yabbies, un pequeño pez de agua dulce relacionado con la langosta.
• Camarones y Gambas, siempre que sean del tipo de agua dulce. Requieren temperaturas del agua bastante altas.
• Mejillones, ostras y otras conchas
  • Las conchas ayudarán a mantener el agua limpia y proporcionarán un producto de alto valor para la venta.
  • Sin embargo, pueden causar problemas si se propagan y se asientan dentro de las tuberías del sistema, creando obstrucciones.
  • Como las conchas se alimentan principalmente de microalgas y plancton, el cultivo hidropónico de algas podría generar un sistema de acuaponía original sin plantas ni peces.
• Tortugas y reptiles acuáticos. Los reptiles acuáticos a veces se crían como mascotas o incluso como alimento en algunos países. Por tanto, podrían desempeñar el mismo papel que los peces en un sistema acuapónico, especialmente en un ambiente cálido.
• Gusanos (“vermipónicos").
  • Las lombrices pueden alimentarse con desechos agrícolas, restos de cocina, estiércol de conejo y otros productos que no funcionarían como alimento para peces.
  • Requieren menos oxígeno y, en general, son más resistentes que los animales más complejos.

Filtro de bacterias

Si bien no todos los sistemas de acuaponía utilizan un filtro, a menudo es necesario para instalaciones a gran escala.

El objetivo de un filtro de este tipo es albergar bacterias capaces de convertir los animales acuáticos, ricos en amoníaco, en nitritos y nitratos (“nitrificación”), más beneficiosos para las plantas.

Si las plantas no lo convierten en nitratos y lo utilizan, la alta concentración de amoníaco (y en menor medida de nitrito) también podría matar a los peces y otros animales acuáticos. Como las plantas asimilan peor el amoníaco, la nitrificación es obligatoria en muchos diseños.

El amoníaco se convierte en nitrito mediante Nitrosomonas bacterias y nitritos en nitratos mediante nitrobacta bacterias. El proceso puede llevar tiempo, por lo que es necesario tenerlo en cuenta a la hora de diseñar y operar un sistema de acuicultura, ya que potencialmente varios tanques con filtros bacterianos liberan el agua tratada de forma secuencial.

Las ventajas de la acuaponía

La acuaponía comparte muchas de las ventajas (y limitaciones) de la hidroponía. Esto incluye 1/6^th A 1 / 10^th del consumo de agua en comparación con la agricultura tradicional, condiciones de crecimiento altamente consistentes y productivas, menor consumo de pesticidas y ningún herbicida, y la eliminación de enfermedades transmitidas por el suelo.

La acuaponía también tiene ventajas únicas además de la hidroponía o la acuicultura sola:

• Fertilizantes totalmente naturales, procedentes íntegramente de desechos de pescado.
  • El alimento para peces, que de todos modos se necesita en la acuicultura, ahora se reutiliza "dos veces", ahorrando así el coste de los fertilizantes.
  • Puede permitir un cultivo hidropónico más natural y orgánico, sin que entren fertilizantes químicos al sistema.
• El agua de los peces se filtra de forma natural, lo que elimina la necesidad de desechar entre un 5 % y un 30 % de agua diariamente.
  • Reduce drásticamente el uso de agua en la acuicultura.
  • También reduce la contaminación relacionada con la acuicultura, que puede provocar daños a las fuentes de agua cercanas, así como floraciones de algas tóxicas y eutrofización de los cuerpos de agua dulce.
• Produzca al mismo tiempo alimentos ricos en proteínas y productos vegetales saludables.
• Fuente de ingresos diversificada.
  • Los precios del mercado de verduras y pescado pueden fluctuar mucho pero sin estar correlacionados entre sí.
  • La recolección de pescado es menos regular, pero puede proporcionar una gran entrada de efectivo además de los ingresos más regulares del cultivo hidropónico.

Los contras de la acuaponía

Si bien en general es más eficiente que la hidroponía y la acuicultura por separado, la acuaponía puede presentar su propio conjunto de desafíos.

Complejidad y costos

Si bien el costo ya era la principal limitación de la hidroponía, la acuaponía es aún más compleja y, por lo tanto, costosa de implementar. A los sistemas hidropónicos ahora se les han agregado sistemas de acuicultura.

Cada uno debe tener un tamaño que coincida exactamente entre sí para que haya suficientes plantas para filtrar el agua, así como suficientes peces para proporcionar suficiente fertilizante.

Este sistema más complejo también necesita gestionar bien la temperatura, tanto la del aire como la del agua, teniendo también en cuenta la evaporación y la humedad media. Y tanto las plantas como los animales pueden modificar el pH del agua, lo que puede reducir su crecimiento o incluso matarlos si está fuera de equilibrio.

Control y habilidades

Debido a la interconexión de todos los parámetros a monitorear, se requiere supervisión constante y sensores para verificar estas métricas.

De manera similar, ahora es necesario realizar un seguimiento de los brotes de enfermedades tanto para los peces como para las plantas. Tratarlos puede ser más difícil; por ejemplo, administrar antibióticos a los peces podría provocar la contaminación de las plantas, o fungicidas para las plantas que contaminen la carne del pescado.

El monitoreo y cuidado de un sistema tan complejo requiere buenos conocimientos y capacitación, incluso más de lo que se requiere para la hidroponía o la acuicultura “más simples”, que son campos bastante complejos en la agricultura.

Demanda de energía

Las variaciones de temperatura pueden ser mortales para los animales acuáticos, incluso más rápidamente que para las plantas con menos tolerancia a cambios grandes o rápidos.

Por lo tanto, un sistema de acuaponía probablemente requerirá un sistema de calefacción y/o enfriamiento para mantener el agua en un rango aceptable.

Esto puede hacer que la acuaponía consuma mucha energía, especialmente en algunos climas. También puede complicar el uso de luz natural e invernaderos para el componente vegetal del sistema. Si bien esto reduce la necesidad de iluminación artificial y de calentar las plantas, también puede provocar un sobrecalentamiento del agua en los meses de verano, lo que fácilmente puede convertirse en un problema para los animales acuáticos.

Resiliencia

Los sistemas acuapónicos son por naturaleza muy artificiales. Requieren de muchas tuberías, bombas, sensores, filtros, etc. Esto significa que dependen de que todo funcione sin problemas:

• Cadena de suministro en piezas y componentes.
• Suministro de energía eléctrica.
• Sistema electrónico conectado para operaciones altamente automatizadas y avanzadas.
• Mano de obra calificada capaz de realizar eficientemente el monitoreo y mantenimiento requerido.

Estos problemas son incluso más pronunciados que con la hidroponía, ya que los peces necesitarán un suministro constante de alimento, agua filtrada y oxígeno.

Por lo tanto, si el sistema de acuaponía se desconecta durante solo 24 horas, podría significar la muerte de todos los peces, algo que probablemente solo las plantas podrían haber tolerado.

Si bien hay formas de mitigar estos riesgos, por ejemplo con redundancia de sistemas o un inventario más grande (lo que aumenta los costos de instalación), o el suministro localizado de energía a través de la generación de energía renovable, la acuaponía nunca será tan resistente como la hidroponía, y mucho menos que una lluvia. -Cultivo regado en campo abierto.

Innovación en Acuaponía

Innovación acuapónica

Como Aquaponics combina hidroponía y acuicultura, las innovaciones en ambos campos pueden mejorar la productividad.

Innovaciones hidropónicas

Iluminación LED

Las luces LED son otra intervención tecnológica crucial en hidroponía y acuaponía. Estas luces consumen mucha menos energía, emiten menos calor y duran más que otras fuentes de luz.

Además, no todo el espectro de luz visible es útil para las plantas en la fotosíntesis, por lo que se pueden utilizar LED dedicados sin luz verde para reducir aún más la electricidad consumida por la iluminación artificial.

Fuente: Agritectura

suelo electrónico

El cultivo hidropónico permite un control directo sobre las plantas de una forma imposible en la agricultura tradicional. Esto abre la puerta a la experimentación en busca de nuevas formas de aumentar la productividad de los cultivos más allá de aumentar el acceso a la luz o los nutrientes.

Por ejemplo, exploramos una de esas opciones en nuestro artículo "La electricidad impulsará el crecimiento de los cultivos hidropónicos”. Los investigadores utilizaron un sustrato artificial personalizado, o “suelo conductor/eSoil” hecho de celulosa (el componente principal del papel) mezclada con un polímero conductor llamado PEDOT (poli(3,4-etilendioxitiofeno)). De esta manera, podrían exponer las plántulas a un voltaje bajo continuo, lo que daría como resultado un aumento del 50% en la tasa de crecimiento.

Este es sólo un ejemplo de cómo los sistemas hidropónicos podrían ofrecer un aumento significativo de la productividad gracias al mayor nivel de control que ofrecen.

Innovación en acuicultura

Uno de los principales problemas de la acuicultura es el manejo de plagas y enfermedades. Los avances de la biotecnología hacen posible la idea de utilizar tratamientos con ARNi para reducir el impacto de virus como por ejemplo El virus del síndrome de la mancha blanca (WSSV), un virus que tiene un impacto negativo significativo en el camarón de acuicultura..

Las vacunas también podrían entregarse con el alimento de los peces, ya sea a través de microencapsulación especial o incluso usando Algas genéticamente modificadas que forman una vacuna comestible y autorreplicante..

Por último, dado que las poblaciones de peces silvestres se están agotando rápidamente, los métodos de abastecimiento altamente confiables que utilizan soluciones blockchain como moneda de pescado puede utilizarse para garantizar que la carne de pescado que llega a los consumidores se haya producido de la manera más ética y con el menor coste energético.

También se podrían utilizar otras soluciones de alta tecnología, como sensores individuales de seguimiento de peces, como el iFarm, desarrollado en colaboración entre el la granja de salmón Cermaq en Noruega y la empresa de sensores BioSort.

Innovación tanto para hidroponía como para acuicultura

IoT y automatización basada en sensores

La disminución de los costos de los sensores y la electrónica ha hecho posible el monitoreo continuo de la temperatura, la humedad, la luz, los niveles de pH y el volumen de nutrientes. Este nivel de seguimiento es incluso más importante que con la hidroponía, ya que la presencia de animales hace que la variación no deseada sea más probable y tenga consecuencias más graves.

Este método basado en sensores ayuda a rastrear y ajustar en tiempo real para que las condiciones se mantengan constantemente óptimas.

Tecnologías basadas en IA

Como se mencionó, la acuaponía requiere un nivel extremadamente intenso de monitoreo del sistema de agua, enfermedades, niveles de nutrientes, temperatura, pH, calidad del filtrado, etc.

La IA puede ayudar a optimizar las condiciones ambientales existentes, incluidos los niveles de luz, la humedad y los niveles de nutrientes. La IA también ayuda a optimizar la inversión y reducir los costos mediante la creación de soluciones personalizadas para condiciones específicas. Con el tiempo, esto podría reducir la necesidad de que los operadores humanos estén altamente capacitados y tengan conocimientos sobre acuaponía.

La IA también puede utilizar visión artificial o pruebas bioquímicas automatizadas periódicas para advertir sobre la presencia de enfermedades antes que un humano.

Por último, con el surgimiento de los robots agrícolas autónomos, podemos imaginar un sistema acuapónico en el que la IA que controla el sistema acuapónico pueda plantar, podar, cosechar y reemplazar plantas, así como alimentar, criar y recolectar peces. .

Lanzamiento de una instalación acuapónica

También necesitará una fase de iniciación lenta, que será necesaria para conseguir un ciclo del nitrógeno equilibrado y estable. Antes de agregar pescado, es mejor establecer el ciclo del nitrógeno introduciendo amoníaco en el sistema y dejando que la biopelícula bacteriana crezca dentro del filtro para que el amoníaco se convierta eficientemente en nitritos y nitratos.

Lo mismo ocurre con la adición de peces y plantas, con introducciones progresivas que permiten ajustar los parámetros de calidad del agua, la alimentación de los peces y el crecimiento de las plantas. Sólo una vez que el sistema funcione sin problemas con plantas y animales en diferentes etapas de crecimiento y cosecha continua, se podrá considerar que el sistema de acuicultura está completamente establecido.

Guía de Tallas

Debido a la complejidad de la acuaponía, la mayoría de estos sistemas tienden a construirse a escala comercial y se espera un retorno de la inversión preciso. También tenderán a integrar un alto grado de automatización y tecnologías de sensores.

Esto no significa que no se puedan construir sistemas más controlados manualmente o más pequeños, pero pueden ser más difíciles de mantener en equilibrio en cuanto a acidez, temperatura, niveles de amoníaco, etc., y requerir ajustes más puntuales.

El sector se encuentra todavía en sus primeras etapas, sin un modelo estandarizado y con mucha experimentación. Sin embargo, ya no es sólo un concepto en desarrollo, con algunas instalaciones de gran tamaño notables:

• Fresco superior en Wisconsin, desde 2017, ha cultivado anualmente 1.8 millones de libras de lechuga y verduras de hojas verdes (y 40,000 123,000 libras de pescado) en 11,000 XNUMX pies cuadrados de espacio de producción (más de XNUMX XNUMX metros cuadrados).
• Las nuevas granjas en Francia, que recaudó 2 millones de dólares en 2020 para producir 60 toneladas de productos frescos y 12 toneladas de trucha arcoíris al año.
• Los 4,000 metros cuadrados de acuaponía de Jabber Al Mazroui Instalación en los Emiratos Árabes Unidos.

Conclusión

La acuaponía es un diseño notablemente eficiente, que resuelve muchas de las limitaciones de los métodos hidropónicos y de acuicultura actuales. Puede reducir tanto la dependencia de la hidroponía de los fertilizantes químicos como la contaminación del agua y los desechos causados ​​por la acuicultura.

Sin embargo, es mucho más técnico y la mayoría de las personas y empresas probablemente se beneficiarán si primero desarrollan una amplia experiencia trabajando al menos en hidroponía o acuicultura antes de trabajar en combinarlos con la acuaponía.

De esta manera, tendrán más probabilidades de tener éxito en el manejo de los múltiples desafíos que plantea la complejidad del sistema, como el manejo de enfermedades y plagas, el desequilibrio químico (pH, niveles de amoníaco, etc.), la selección de especies, las fluctuaciones de temperatura, etc.

Sin embargo, considerando el crecimiento de la población mundial combinado con el agotamiento de las poblaciones de peces silvestres y la disminución de la superficie de tierra cultivable, la acuaponía podría ser una solución poderosa para producir productos vegetales de alta calidad y carne saludable rica en proteínas. Y hacerlo con un menor uso de la tierra y el agua, y al mismo tiempo emitiendo mucha menos contaminación.