ACUOPONIA

Se conoce como acuaponia 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 hidroponia (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   acuaponia   es una contracción ( portmanteau ) de las palabras "hidroponia" 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.  La ciencia de la acuaponia puede considerarse que está en etapas tempranas.

Función 

La acuaponia consiste de dos partes principales: la acuicultura para criar animales acuáticos y la hidroponía para cultivar plantas. Los desechos acuáticos resultantes de alimentos nó 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.   Aunque primordialmente consiste de dos partes, los sistemas de acuaponia 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. 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; 
  • 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,  lo que evita que el agua fluya directamente de la sección de acuicultura a la sección del sistema de hidroponía.

  Nitrificación 

La   nitrificación , la conversión   aeróbica   de amoníaco a nitratos, es una de las funciones más importantes en un sistema de acuaponia, 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. 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) puede matar al pez. Aunque las plantas, hasta cierto grado, pueden absorber amoníaco del agua los nitratos son más fácilmente asimilados,  así eficazmente reduciendo la toxicidad del agua para los peces.   El amoníaco puede ser convertido en otros componentes nitrógenos a través de poblaciones saludables de:

  • Nitrosomonas : bacteria que convierte amoníaco en   nitritos , y
  • Nitrobacteria : bacteria que convierte nitritos en   nitratos .

En un sistema de acuaponia, 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 sumegidas 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 acuaponia 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. 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.   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 le   pH   del agua 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.

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

  Subsistemas hidropónicos 

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 limpia 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.
  • Acuaponia 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 acuaponia tamién se le conoce como "acuaponia de circuito cerrado".
  • Acuaponia recíproca : la materia sólida en un contenedor que es alternamente inundado y vaciado utilizando diferentes tipos de sifones de desagüe. Éste tipo de acuaponia también es conocido como "acuaponia de inundación y drenaje" ó "acuaponia 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 grava en ellos o con balsas en ellos. 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. Otras especies de vegetales que crecen bien en un sistema de acuaponia incluyen:   frijoles ,   chícharos , rábano ,   fresas ,   cebollas   y   hierbas .   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.

Sistemas de acuicultura

Los peces de agua dulce son los animales acuáticos que se crían más comúnmente utilizando acuaponia, aunque también pueden emplearse cangrejos de río y langostinos.  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.   Para climas templados cuando no hay necesidad de mantener la temperatura del agua, el   Lepomis macrochirus   ( bluegill )   y el   pez gato  son buenas opciones para un sistema casero. El   Koi y el   carpín   (o   pez dorado )   también pueden ser usados si los peces no son para consumo humano.

Operaciones normales

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 acuaponia utiliza aproximadamente 2% del agua que una granja convencional requiere para irrigar para la misma producción de vegetales. 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 de del agua de desecho común de casa.   El agua llena de nutrientes que se derrame puede ser acumulada en tanques receptores y reutilizada para acelerar ek crecimiento de la hotraliza 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 hidroponia. Se puede añadir   freza   para reemplazar los peces ya crecidos que van a ser sacados del sistema para mantener un sistema estable. En términos de resultados, un sistema acuapónico ha de brindar continuamente plantas como vegetales crecidos en hidroponia y especies de animales acuáticos comestibles criados en acuicultura.

  Historia 

  Antigüedad 

La acuaponia tiene raíces antiguas, pero hay desacuerdo en donde y cuando se originó:

  • Los   aztecas   cultivaron islas agrícolas conocidas como " chinampas " y para algunos son consideradas como la primera forma de acuaponia para uso agrícola 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.
  • El sur de   China   y   Tailandia   que cultivaron arroz en   arrozales   de en combinación con peces, son referidos como ejemplos de acuaponia 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),   anguilas de lodo   (黄鳝, 田鰻),   carpa común   (鯉魚, コイ) y   carpa cruciana   (鯽魚)   así como también   caracoles de estanque   (田螺) en los arrozales.  

    Regiones. América del Norte Estados Unidos de Norteamérica 

A pesar de que el desarrollo de la acuaponia se le atribuya 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 acuaponia 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 acuaponia por parte del Instituto Nueva Alquimia ( New Alchemy Institute ) y la   Universidad Estatal de Carolina del Norte , otros institutos siguieron el ejemplo. Besides the reciprocating aquaponics based on the techniques developed by Dr. Mark McMurtry et al. at the   North Carolina State University , Dr. James Rakocy and his colleagues at the   University of the Virgin Islands   researched and developed the "Deep Water" or "Raft Culture" aquaponics 18   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 reune investigación y varias aplicaciones de acuaponia de alrededor del mundo. In 2008, they wrote and published the first book on aquaponics, Aquaponic Food Production.   Since then there have been numerous books, and "e-books" appear concerning aquaponics.

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 acuaponia en norteamérica. Miembros de esa comunidad comenzaron la Asociación de Acuaponia ( Aquaponics Association ) en el año 2011 después de la primera conferencia en Acuaponia 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 acuaponia 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 .  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 

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 ina estación de investigación en Lethbridge.  Canadá vio un alza en instalaciones de acuaponia en la década de 1990, predominantemente como instalaciones comerciales, que por ejemplo, combinan   trucha   con producción de lechuga flotante. 

  América del Sur y Mar del Caribe. Barbados 

Barbados   es una isla densa en población con el dilema de escasez de agua.  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 por razones de costo. Acuaponia 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 acuaponia en sus hogares, con ganancias generadas de las ventas al vender el producto a turistas 

  Asia. Bangladesh 

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 usan/mal utilizan químicos para la agricultura para mejorar 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,  capable city dwellers are looking for a better way to grow their own safe foods for domestic consumption. To help support mainly this client group and people living in adverse climatic conditions such as salinity-prone southern part and flood-prone   haor   area in the eastern region, a low-cost model of backyard aqaponics system   has been developed by Professor Dr. M.A. Salam at the Department of Aquaculture of   Bangladesh Agricultural University ,   Mymensingh . The initial model has been developed in 2011, and demonstrated and reported to the press in January 2012.   Further researches may be necessary to develop appropriate models for different situations among client groups.

  Taiwan

 Taiwan 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 es utilizado por granjeros agrícolas para ahorrar agua mientras también crian peces, y los granjeros de pecess crecen plantas que filtran el agua de los tanques de peces.

  Australia 

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 el Dr. Mark McMurtry   et.al. , y criaron tilapia en tanques sobre el piso dentro de un invernadero solar. El agua desbordante que lleva nutrientes ( effluent ) de los tanques fue usada para servir a los vegetales crecidos en grava sobre bancas alzadas de agua .

In addition, the Speraneos manipulated the watering cycle, and this methodology of the Speranos forms the basis for the style of "flood & drain" media grow bed aquaponics systems that have been widely adopted in Australia based on models promoted by Joel Malcolm and Murray Hullam, and are now gaining increasing popularity in the United States.

Due to a ban on tilapia in all states except for   Western Australia , native freshwater fish including   Silver Perch ,   Jade Perch ,   Sleepy Cod ,   Murray Cod   and   Barramundi   are popular in aquaponics and aquaculture systems,   along with non-native   Rainbow Trout ,   Brown Trout   and   Crayfish such as   common Yabby   and   Redclaw .

Ventajas y desventajas 


  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 péerdida completa de los peces.
  • Como todo sistema basado en acuicultura, el alimento para los animales gneralmente 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, 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