SSTEMAS DE PRODUCCIÓN EN ACUICULTURA

SSTEMAS DE PRODUCCIÓN EN

ACUICULTURA

Pedro E. Sarmiento

Director Nacional Acuicultura Septiembre 2013

Agenda

1. Introducción – Panorama mundial acuicultura

2. Sistemas de Aireación

3. Sistemas Recirculación (RAS)

4. Sistemas Bioflock (BTF)

Solla - Nutrición Animal 2011 2


Población mundial se ha duplicado en nuestra época. (Hoy 7.000 mm)

Incremento precios comodities desde 2002 >130%

Incremento población

Expansión economías

Incremento standard vida


Fuente: Food Global Analysis – FAO 2012


Fuente: SOFIA – FAO 2012

2%

6%

2%


Fuente: Food Global Analysis – FAO 2012

Producción mundial proyectada de productos provenientes de

la Acuicultura y la pesca (Fuente: James Anderson – World Bank 2011)


22 Kg per cápita

180 mm tons

9.000 mm

personas

2050


Asia 89%

América 4% Europa

4%

Africa 2%

Oceanía 1%

Tons 2010

Fuente: SOFIA – FAO 2012

Producción mundial acuicultura por regiones


Producción de las principales especies Acuicultura

Source: Fish Production Estimates & Trends 2011/2012 – Global Outlook AQ/2011

Qué sucederá en 2050 ??

Explosión población mundial / Cambios demográficos


Países con más población en 2050

Source: Population Reference Bureau /2012

/3.185

Incremento de la clase media en el mundo

Source: The emerging middle class in developing countries, H. Karas / Jan 2010

Source: Aquaculture Global Outlook and Susutainability- Travis Larkin– Global Outlook

AQ/2011

1985= 5 k pc 25 k pc

Crecer no es suficiente ……

Necesitamos hacerlo de

manera SOSTENIBLE !!!!!!!!!!


Dificultades para el

crecimiento


• Costumbres culturales

• Regulaciones locales

Dificultades ámbito local

• Riesgos medioambientales

• Riesgos mercadeo

• Riesgos financiero

Dificultades ámbito mundial

• Riesgos asociados a las materia primas

• Riesgos bio-sanitarios

Dificultades asociados a los peces

3 Dimensiones / 7 riesgos

INTENSIFICACION BIOMASA X M3


1. SISTEMAS AIREACION

2. SISTEMAS RECIRCULACION (RAS)

3. TECNOLOGIA BIO-FLOC (BTF)

Produtividad

Tiempo

Sistema

Extensivo

Cultivos tradicionales-Fertilización

Sistema

Semi-intensivo

Alimento Recambio

Sistema

Intensivo

Alimento Recambio Aireación

Sistema

Súper-intensivo

Alimentos Cero Recambio Aireación Floc

Vinatea 2009 (Modificado)

Tendencias mundiales acuicultura

Cultivos extensivos, cargas menores a 1 kg/m3

Cultivos semi-intensivos , cargas menores a 5 kg/m3

Cultivos intensivos 5 kg/m3 – 30 Kg/m3.

Cultivos super intensivos, cargas mayores a 35 kg/m3, con 0% recambio.

Cultivos en piscinas de concreto, tanques plásticos o metálicos

con aireación

Cultivos en tanques con generación de oxígeno disuelto y

recirculación de agua

Cultivos en tanques con generación de oxígeno disuelto y/o

aireación, recirculación de agua y floculo bacteriano

Cultivos jaulas, cargas mayores a 45 kg/m3

SISTEMAS DE AIREACION


Aireación

• La aireación es una fuente importante de oxígeno,

cuando los niveles de concentración de éste, son

bajos en el agua del estanque, especialmente en

estanques de cultivo intensivo.

• El oxígeno disuelto es el factor más importante en

el medio de cultivo y es necesario para el mejor

aprovechamiento del alimento, mejor crecimiento

y mejor supervivencia


Aireación

• Objetivo aireación:

Incrementar la tasa a la cual ingresa el oxígeno

hacia el agua, de tal manera que se produzca

un intercambio de gases desde la atmósfera

hacia el agua y viceversa.


Aireación - Funciones

• Proporcionar oxígeno disuelto;

• Mantener limpio el fondo del estanque (fase

inicial) – altos niveles O2 (engorde);

• Mezclar el agua del estanque y así asegurar

que todo el plancton esté expuesto a la luz

solar;

• Evitar la estratificación e incrementar la

transferencia del oxígeno;

• Disminuir los niveles de CO2 y NH3


Aireación - Evaluación del rendimiento

– Qué se mide: Capacidad transferencia de O2 hacia el

agua. (agua limpia-20 grados cent-sin O2 disuelto)

– Tasa estándar de transferencia de oxígeno (SORT)

Kg.O2/hora

– Eficiencia estándar de aireación(SAE) Kg.O2/hp-hora

Solla - Nutrición Animal 2011 40 Boyd, 1998

Métodos de aireación

• 1- por Gravedad

• 2 - de Superficie

• 3- por Difusión

• 4- por turbina

• 5- inyección O2


Tipos de aireación-Por Gravedad

• Aireación por gravedad (Agua pierde altitud = se amplía

área de superficie agua-aire)


Tipos de aireación – de Superficie

• Aireación de superficie (agitar superficie del agua para

incrementar interfase agua-aire)

• Bombas dispersoras de agua

• Aireadores de paleta


Tipos de aireación – por Difusión de aire

• Aireación por difusión de aire


Tipos de aireación – por Turbina

• Aireación por turbina


Aireación – Inyección Oxígeno líquido

• Disminución del caudal de aguas (verano fuerte)

• Mejoramiento de la calidad del agua efluente

• Reutilización de aguas

• Aumento capacidad productiva de la granja o

mantenimiento de cargas (kg biomasa/m3)


Aireación - Consideraciones importantes

• Ubicación

• La posición de los aireadores varía de acuerdo al

tamaño y forma de los estanques

• La posición y orientación de los aireadores debería

favorecer el flujo máximo de agua dentro del estanque.


INTENSIFICACION BIOMASA X M3


1. SISTEMAS AIREACION

2. SISTEMAS RECIRCULACION (RAS)

3. TECNOLOGIA BIO-FLOC (BTF)

SISTEMAS DE RECIRCULACION (RAS)

• Los Sistemas de Recirculación en Acuicultura (RAS)

son sistemas que incorporan tratamientos y

reutilización de agua, en los que se renueva menos

del 10% del volumen total


Sistema abierto

Sistema RAS


• Orígen

– El mantenimiento de una buena calidad de agua en

cultivos intensivos solo se logra con un recambio

masivo de agua

– Genera problemas ambientales y de bioseguridad

– Desarrollo de métodos que funcionen en sistemas con

cero recambio:

• Sistemas de recirculación (RAS) (R-E-R, out/in)



• Los Sistemas intensivos se ha constituido en la

forma más eficiente de producción que los sistemas

tradicionales de estanques a cielo abierto.

• Estos sistemas mantienen altas densidades de

organismos en un ambiente controlado donde el

agua puede estar en recirculación contínua.

• Nueva agua solo es adicionada para recuperar

niveles y debe ser mantenida en sus parámetros

óptimos para mantener la salud de los animales en

cultivo.


Porqué implementar sistemas RAS?

• Reducción de utilización de suelos y aguas

• Presiones ambientales uso racional del agua, el

control efluentes. (desarrollo de sistemas

eficiente con bajo impacto ambiental)

• Necesidad de aumentar producción biomasa/m3


VENTAJAS RAS

• Flexibilidad en la selección del emplazamiento

con la posibilidad de localizar los cultivos

cerca del mercado (cultivos de especis en

zonas no aptas)

• Reduce los efectos x cambios de la calidad del

agua (estaciones, poblaciones, cultivos,

contaminación industrial –in/out))

• Control completo del agua (pH, salinidad, Tº,

O2 altos y estables, etc)


VENTAJAS RAS

• Bioseguridad (evita transmisión y

propagación de enfermedades)

• Control de la biomasa con la posibilidad de

mayores cargas en los cultivos: 60-120

kg/m3

• Posibilidad de cosechar los peces en

cualquier época del año con el tamaño

deseado (programación eficiente de

producción – proyecciones financieras)

• Posibilidad de integrar los cultivos con

otras actividades


Desventajas RAS

• Altos costos de construcción

• Altos costos de operación

• Requiere un alto nivel técnico de operación

(personal calificado)

• Depende de aireación permanente (24

horas en el caso de super-intensivo) /

Ingeniería y Mantenimiento permanente

• Supervisión permanente


Técnicas de producción con RAS

• Recirculación utilizando sistemas de remoción de

sólidos, biofiltración, oxigenación

• Recirculación con la ayuda de biofiltros (hatchery,

larviculturas, levantes)

• Flocs bacterianos cero recambio

• Sistema de recirculación implementando un

sedimentador / recirculador de recuperación y

mejoramiento del agua

• Sistema de recirculación sin una piscina de

tratamiento (recirculador)


RAS - Requerimientos

• Eliminación de sólidos (Fecas / Balanceado)

• Biofiltración (Controlar compuestos

nitrogenados)

• Aporte de Oxígeno ( Sistema de aireación /

Oxigenación)

• Desgasificación (eliminación CO2, N, residuos

sulfurosos)

• Desinfección (control microflora/ectoparásitos)

• Circulación de agua


Procesos RAS – Esquema (http://www.blueridgeaquaculture.com)


http://www.blueridgeaquaculture.com/

http://www.blueridgeaquaculture.com/

Desechos del cultivo

Alimento

Alimento

No consumido

CO2

NH4

FECAS O2

Punto de partida

• Que elementos tenemos que

eliminar del agua para poder

implementar éste sistema??.

Metabolismo de los peces

• Los peces producen desechos que degradan la calidad del agua en la que se cultivan. Los principales desechos que ejercen efectos negativos sobre esta calidad son:

– Amoniaco (NH3)

– Anhídrido carbónico (CO2)

– Materia fecal y otros provenientes del metabolismo de los animales (nitritos N02 y nitratos NO3)

– Desperdicios del alimento

1. Estándares de calidad de

agua de la especie

2. Como podemos lograr los

requerimientos de calidad de

agua??.

Guía de Parámetros de Calidad de Agua

literatura.

• Parámetros Tilapia Trucha

• Temperatura, C 23 a 30 8 a 18

• Oxígeno, mg/L 4 a 6 8 a 10

• Oxígeno, mm Hg 90 95

• CO2, mg/L 40 a 50 10 a 15

• NAT, mg/L <3 <1

• N-NH3, mg/L <0,6 <0,0125

• Nitrito, mg/L <1 <1

• Cloruro, mg/L >200 >200

1. Estándares de calidad de

agua de la especie

2. Como podemos lograr los

requerimientos de calidad

de agua??.

Procesos involucrados

• Eliminación de sólidos (Fecas / Balanceado)

• Biofiltración (Controlar compuestos

nitrogenados)

• Aporte de Oxígeno ( Sistema de aireación /

Oxigenación)

• Desgasificación (eliminación CO2, N, residuos

sulfurosos)

• Desinfección (control microflora/ectoparásitos)

• Circulación de agua


Remoción de

sólidos:

Residuos Sólidos

• Caracterización :

0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

= 1

mm

Remoción de sólidos:

• Filtro centrifugo. (separación por fuerza centrifuga)

Atrapa Hasta el 90% de los sólidos totales

• Filtro de tambor rotatorio: Equipo automático para diseñado para lograr la separación del agua con material sólido a través de una malla micrométrica (40 a 80 micras)

• Estanques sedimentadores

BIOFILTRACIÓN

Eliminación de amonio

(TAN=Nitrógeno amoniacal total)

Función BIOFILTRACIÓN

• Nitrificación (los microorganismos son los responsables

de la degradación biológica de los contaminantes

contenidos en el agua residual)

• Controlar el TAN, el cual debe ser removido

del sistema a una tasa igual a la que es

producido, para ,antener niveles seguros para

el crecimiento de los organismos en el tanque.

• Proceso aeróbico que se lleva a cabo en dos

partes:


Reacción de Equilibrio – Amoníaco El nitrógeno es un nutriente esencial para todos los organismos vivos (ácidos

nucleicos /prot / etc.)

(ionizado) (no ionizado)

TÓXICO

NH4+ + OH - NH3

+ H2O

NH4+-N + NH3-N TAN

Aumento del pH

Aumento de temperatura

Bacterias Nitrosomonas (nitrito)

Bacterias Nitrobacter (nitrato)

2 NH4+ + OH - + 3 O2 2 H + + 2 NO2

- + 4 H2O

2 NO2 + 1 O2 2 NO3-

Nitrificación

Bacterias Heterotróficas

Metabolizan biológicamente los compuestos

orgánicos degradables

Tipos de sustrato (para rellenar el biofiltro /

sup específico)

Arena

Relleno plástico:

Biobolas (polipropileno)

Biorrings (pvc)

Relleno granular:

Cerámica

Zeolita

Eliminación de

dióxido de carbono.

Desgasificación CO2:

• Para que el CO2 sea eliminado del medio ambiente y los peces queden libres de concentraciones altas o presencia de este compuesto el agua debe pasar a través de un desgasificador.

agua

aire

aire

aire O2

CO2

N2

Desinfección: Extracción, desactivación o eliminación de

los microorganismos patógenos que

existen en el agua

Opciones

• Ozono (O3)

• UV

Ozono.

• +

• Desinfectante más potente y rápido que existe

• Pocas reacciones nocivas de subproductos en agua dulce

• se produce oxígeno como producto final de la reacción.

• -

• En RASS se requieren dosis de ozono mucho mayores de las que se necesitan para el control de la calidad de agua

• La desinfección normalmente no se logra al 100%

Desinfección UV

Desinfección UV

• El DNA se desnaturaliza mediante radiación electromagnética UV con longitudes de onda de 100-400 nm,

– mata o desactiva microorganismos,

– Longitudes de onda más mortíferas 255-

265 nm (son los más eficaces en destruir DNA & RNA)

– Longitud de onda de 280 nm desnaturaliza proteínas y enzimas

Dosis UV

• Lograr la desinfección UV requiere mantener una dosis UV mínima:

• Tiempos de contacto de 10-30 segundos son normales (White, 1992).

• Dosis recomendada para agua de recirculación 30 nW-seg/cm2

2

2

/

)()/(

)()(

cmsegmW

segcmmW

exposicióndetiempoUVintensidadUVdosis

Recirculación en larvicultura

• Tanques redondos o

rectangulares

• Adecuación de

invernaderos para

mantener las temperaturas

constantes en el sistema y

dar mayor control

(bioseguridad)


• Biofiltros

• Bombas

(movimiento aguas)

• Sistema de

oxigenación

permanente


Qué es el Biofloc?

• Bioflocs son aglomeraciones (flocs) de algas,

bacterias heter., protozoos, y otras particulas de

materia orgánica (Fecas y alimento sin consumir).

• Las partículas de Floc se sujetan unas a otras en

matrices sueltas (mucus segregado por las

bacterias / cuerpos de microorganismos

filamentosos / atracción electrostática).

• La comunidad de Biofloc también incluye

organismos que se alimentan de floc (zooplancton

/ nemátodos).


• Proteína Bruta, 35 - 50%

• Lipidos, 1 – 5%

• Perfil de Aminoácidos muy semejante a

una harina de pescado mediana.

• Buena fuente de minerales y vitaminas

Composición de el Biofloc?

• Heterótrofos (Bacterias en general)

– Retiro de nitrogeno

– Substratos de floc

– Degradación de lodos

– Quimioautótrofas (“Nitrobacterias”) – Ciclo de nitrógeno, nitrificación, desnitrificación

• Fotoautótrofas (Fitoplancton)

– Mejora del crecimiento – fotosíntesis y retirada de nitrógeno

• Otros (Fungi, Ciliates, Nematodes, Zoo, Detritus)

Composición de el Biofloc?

Biofloc - Infraestructura

• Estanques en tierra recubiertos con membrana

geotextil (liner)

• Adecuación de invernaderos para mantener

temperaturas constantes en el sistema y dar mayor

bioseguridad

• Aireación 24 horas al dia

• Sistemas de seguridad (energía)


• Proporciona dos servicios críticos:

1. Mantenimiento de la calidad de agua por medio de un

“secuestro” de los compuestos nitrogenados,

generando “in situ” proteína microbiana;

2. Nutrición, disminuyendo la conversión alimenticia, los

costos con alimentos y consecuentemente

aumentando la rentabilidad de los cultivos

Recicla los desechos nutricionales y los

convierte en proteína microbial

Qué hace el Biofloc?

• Funciona muy bien con:

oEspecies con capacidad de filtración

oEspecies que toleren altas

concentraciones de sólidos y bajas

calidades de agua

Las tilapias y los camarones presentan

adapataciones fisiológicas que les permiten

consumir y digerir el floc

El Biofloc para qué especies?

• Mezclar y Airear el agua es crítico.

– Los sólidos deben de estar suspendidos

todo el tiempo

– Un asentamiento de los sólidos traerá un

rápido consumo de oxígeno disuelto

Aspectos fundamentales sostenimiento

Floc

• Recomendaciones de aireación:

– Biofloc camarón: 25-35 hp/ha.

– Biofloc tilapia intensivo: 100-150 hp/ha.

– Los tanques deben ser preferiblemente

lineales.

– Se debe de contar con aireción 24 horas al

día y además con un seguro suministro de

energía.

Aspectos fundamentales sostenimiento

Floc

• Diariamente

– Temperatura, O2, PH, Transparencia

• Semanal

– Amonio, Nitrato, Nitrito, Alcalinidad, Fósforo

• Mensual

– Macro y micronutrientes

Condiciones básicas para el manejo de

biofloc

Intensificar?

• Intensificar no es una moda, es una

necesidad (limitación agua / tierra)

• El manejo intensivo NO es una extensión

del cultivo semi-intensivo (se requiere

fuerte inversión, educación y una nueva

cultura de manejo)


Intensificar?

• Con la inversión mínima requerida?

• Con equipo pirata/hechizo y con recetas

caseras?

• Con la capacitación mínima requerida?

• Con objetivo al mismo mercado comodity?

• Sin utilizar semilla proveniente de

laboratorios certificados?


• Si algo puede salir mal, saldrá mal (Murphy)

– Anticipar

– Planear

– Entrenar

– Reaccionar


CONCLUSIONES

• Sistemas de Intensificación amigables con el medio

ambiente (sostenibilidad industria), son el futuro de la

actividad acuícola.

• El éxito o fracaso de un empresario al implementar éste

tipo de tecnología dependerá de:

– Buen entendimiento de los procesos que se generan

con ésta tecnología (personal calificado)

– Contar con todas las herramientas para monitorear el

sistema

– Infraestructura adecuada (sistemas de respaldo

energía/aireadores suficientes / instalaciones

recomendadas, etc)


El éxito de un proyecto acuícola

depende de:

• Bajos costos de producción

• Sostenibilidad ambiental

• Tecnología apropiada (adaptada a cada

situación)

• Producción adecuada en concordancia con

los mercados


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SSTEMAS DE PRODUCCIÓN EN ACUICULTURA

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