SigmaDAF lidera la innovación en el uso eficiente del agua para la producción alimentaria

Uno de los mayores desafíos para la humanidad es el aumento productivo y distributivo de las necesidades alimentarias para una población en crecimiento. Esto implica un deterioro ambiental que exige soluciones proporcionadas por la ingeniería ambiental y el desarrollo tecnológico. La cantidad y también la calidad de los alimentos son los factores base para el desarrollo de tecnologías y procesos.

La acuicultura es uno de los principales sistemas de producción alimentaria a nivel mundial. En este se utilizan dos fuentes principales de agua: i) captación de agua de mar aplicando un tratamiento adecuado y ii) reciclaje o recirculación de efluentes de la propia acuicultura con un tratamiento intensivo.

Agua de mar en acuicultura

El tratamiento aplicado al agua de mar tiene como objetivo eliminar patógenos, algas y sólidos en suspensión residuales, dejando el agua apta para su uso en acuicultura. El tratamiento utilizado generalmente es el siguiente:

Primero, prefiltración con filtros multimedia o sistemas mecánicos/gravitatorios para eliminar sólidos en suspensión; a continuación, desinfección UV o mediante ozono para inhibir el desarrollo de patógenos y prevenir el crecimiento de algas; finalmente, se utilizan membranas de ósmosis inversa para la desalinización, con el fin de cumplir con las condiciones de salinidad y pH que requieren cada una de las especies de animales.

Sistemas cíclicos o recirculadores

En un sistema RAS (Recirculating Acuaculture Systems), el efluente se trata, purifica y recicla -hasta un 90%- en los tanques o piscinas de cultivo animal (peces y mariscos en climas moderados a fríos, preferiblemente en interiores). Antes de reintroducirse al sistema de cultivo, el agua debe saturarse con oxígeno y tratarse para eliminar los contaminantes o transformarlos en productos inocuos.

1. Parámetros de control

Los principales parámetros y contaminantes que se deben controlar para evaluar la calidad del agua reciclada (así como del agua fresca procedente del mar) son los siguientes:

pH: debe ajustarse entre 7,5 y 8,5.

Temperatura: debe mantenerse acorde a las especies.

Sólidos en suspensión: son generados por las heces y están compuestos principalmente por proteínas y lípidos, deben eliminarse antes de reciclarlos a los estanques.

Algas, virus y otros patógenos: Las floraciones de algas y la presencia de virus, bacterias y otros patógenos —provenientes del agua de mar o de los efluentes del cultivo— pueden causar enfermedades o mortalidad en los peces. Es indispensable aplicar tecnologías de desinfección tanto al agua captada como a la reciclada.

Contenido orgánico: la alta demanda química de oxígeno (DQO) y la demanda biológica de oxígeno (DBO5) se originan a partir de compuestos carbonados y nitrogenados.

Nitrógeno y fósforo: contiene altas concentraciones debido a las proteínas presentes en las heces y los desechos animales, así como en los restos de alimento.

Acumulación de amoníaco: este se genera al degradar compuestos nitrogenados; es una sustancia química tóxica para la mayoría de las especies de los ecosistemas acuáticos. El amoníaco se puede transformar y eliminar mediante un tratamiento adecuado centrado en la eliminación de nitrógeno.

Grasas, aceites y grasas: las concentraciones dependen directamente de las especies cultivadas. Comúnmente, se pueden eliminar de forma sencilla mediante arrastre superficial del agua.

Salinidad: esta debe mantenerse estable y acorde a la especie cultivada.

1. 2. Tecnologías para el tratamiento de efluentes en sistemas RAS

Para garantizar la calidad y la seguridad del agua cuando se aplican sistemas RAS en acuicultura, se deben implementar varias etapas de tratamiento: son la eliminación de sólidos, la eliminación de nitrógeno y la inhibición de patógenos.

Tecnologías más utilizadas

Filtros mecánicos (eliminación de sólidos): filtros de sedimentación (por gravedad), filtros de tambor, filtros de canales, filtros de lecho fijo o filtros de malla. Retienen sólidos en suspensión, grasas y compuestos orgánicos y nitrogenados.

Filtros multimedia (eliminación de sólidos): son filtros comúnmente presurizados, rellenados de elementos adsorbentes para retener sólidos, compuestos orgánicos, grasas y parte de los patógenos. 

Proceso físico-químico con flotación (eliminación de sólidos): este método aplica coagulantes y floculantes y presenta una alta eficiencia en la eliminación de sólidos, eliminando también compuestos orgánicos, nitrogenados, coloidales, grasas y parte de los patógenos. Los flóculos generados se flotan eficazmente mediante un sistema DAF de flotación por aire disuelto.

Reactores biológicos (eliminación de compuestos orgánicos y amoníaco): existen diversas tecnologías disponibles en el mercado: MBR (reactor biológico de membrana, con membrana de ultrafiltración para la separación de biomasa), MBBR (biorreactores de lecho móvil, con crecimiento de biomasa adherida a carriers y espacio reducido) y biorreactores con sedimentación convencional, como tecnologías principales.

Lámparas UV (desinfección): neutralizan patógenos como algas, bacterias y virus actuando sobre su ADN.

Sistema de ozono (desinfección): inhibe el crecimiento y la reproducción de patógenos. Unido al tratamiento de ozono, se emplea carbón activado para purificar los subproductos.

Ósmosis inversa (desalinización): tecnología para la separación de sales de la matriz acuosa mediante una membrana semipermeable que aplica una presión superior a la presión osmótica.