investigación
Trucha arcoiris
Experiencias en el cultivo intensivo de la
(Oncorhynchus mykiss)
en un sistema cerrado de recirculación
E
n los años recientes, los sistemas cerrados de recirculación para la acuicultura (SCRA), han recibido una mayor atención debido al potencial que exhiben para reducir los requerimientos de agua, ya que se ha demostrado que se puede ahorrar hasta un 90% de agua, en comparación con los estanques que son los sistemas abiertos tradicionales. Estos sistemas además, presentan otras ventajas, ya que permiten ahorrar energía, maximizar la producción de peces y crustáceos bajo limitaciones de agua y de espacio, minimizar los problemas de los efluentes reduciendo así las descargas de desechos al ambiente, controlar y regular los parámetros de la calidad del agua e incrementar la flexibilidad en la localización de sitios para construir instalaciones para la acuicultura. Los SCRA han sido utilizados en la producción intensiva de diversas especies de peces, como el bagre de canal Ictalurus punctatus, donde es posible manejar una densidad de 19,760 peces por hectárea, generando un rendimiento de 10,600 kg/ ha. Se ha demostrado, que se puede
Introducción
obtener de 11 a 33 kg/m2 de carpa común Cyprinus carpio y es posible alcanzar una biomasa de hasta de 60 kg/m2 o más. Con el sistema BIOFISH es posible alcanzar un rendimiento de 24 kg/m3 de trucha arco iris y cerca de 80 kg/m3 de salmón. En un sistema semicerrado de recirculación para el cultivo de trucha arco iris, se han obtenido producciones de 6,257 kg/ año (120 kg/ semana), con una biomasa máxima de 66 a 74.6 kg/m3.
(N-NH3) y de los nitritos (N-NO2-) y la aireación y oxigenación del agua. Para lograr un SCRA eficiente y productivo, es necesario considerar dos factores fundamentales como son el diseño y el manejo adecuado del sistema. Los modelos que producen altos rendimientos, requieren de una mayor inversión y capital del trabajo y algunas veces es mejor sacrificar la inversión en equipos costosos y disminuir el rendimiento, en aras de alcanzar una mayor rentabilidad La mayoría de estos sistemas, económica y financiera. incluyen en sus procesos de producción En México, a pesar de que cada componentes similares que están basados principalmente en la filtración mecánica, día existen serios limitantes en el uso y en filtros biológicos, en aireación y disponibilidad del agua de buena calidad oxigenación, así como la desinfección del para la acuicultura, poco se ha hecho para agua mediante el uso y aplicación de luz diseñar y operar sistemas cerrados de ultravioleta o bien de ozono. En un SCRA, recirculación baratos, que permitan obtener el agua que es utilizada en los estanques de altos rendimientos acuícolas. Es por esta cultivo es tratada y otra vez reutilizada, para razón, que en este trabajo se describe un cubrir adecuadamente los requerimientos SCRA experimental de bajo costo, que fue de la especie que se este cultivando. Los desarrollado en la Universidad Autónoma tratamientos generalmente comprenden Metropolitana, Unidad Iztapalapa para procesos tales como la eliminación física el cultivo intensivo de trucha arco iris de los sólidos suspendidos y en disolución; Oncorhynchus mykiss salmonada. la eliminación biológica del amoniaco
máximo de agua de 5.3 m3. El agua llega a cada estanque a través de un tubo de PVC conectado a un “Ventura” conectado al sistema de aireación, que genera un movimiento circular en la columna de agua. El centro de cada estanque tiene una pendiente del 5% y sobre el fondo de cada estanque se tiene un anillo de tubo PVC de 12.5 mm con aberturas de 1 mm de diámetro separadas cada 2.5 m y conectado a un soplador de 10 caballos de fuerza, para asegurar niveles de saturación de oxígeno disuelto. Adicionalmente, cada estanque tiene dos salidas; una conectada al sistema de recirculación y la otra al drenaje general del sistema de recirculación.
bastidores colocados en batería de manera perpendicular, elaborados con tubo PVC de 1.25 cm formando un rectángulo de 1.5 m ancho y 1 m de altura (con 1.5 m2 de superficie cada uno). Cada bastidor cuenta con tres capas de diferente material a base de nylon, poliéster y una capa de carbón activado, que actúan como filtro, que además permite el establecimiento de las bacterias nitrificantes y retiene los sólidos en suspensión, actuando de esta manera como un biofiltro mecánico. El diseño permite también una aireación enérgica, ya que en la parte inferior de los tubos de cada bastidor, se tienen pequeños orificios de 1 mm de diámetro, separados cada 2.5 cm y conectados al soplador.
El agua que sale de los seis estanques, pasa por un tubo de PVC de 7.5 cm de diámetro colocado en una trinchera abierta construida por debajo del nivel del suelo al estanque de sedimentación (ES), el cual tiene un volumen de 2.64 m3 y es de forma trapezoidal para facilitar la sedimentación de los sólidos en suspensión. Al final de este tubo, se tiene fijos dos filtros de 500 y 1,000 µ de luz de malla, para remover las heces y el alimento que no fue consumido. Los desechos acumulados en el fondo del estanque de sedimentación son removidos periódicamente por medio de una bomba. En el estanque de sedimentación (ES), diariamente se agregan 800 litros al día de agua libre de cloro, que representa aproximadamente el 2% del volumen total del sistema, para mantener el nivel de agua en el sistema y compensar las pérdidas debidas a la evaporación.
El agua es bombeada del fondo de este estanque, hacia un filtro de arena presurizado (FAP) de 48 cm de diámetro por medio de una bomba centrífuga de 1.0 caballos de fuerza. Este filtro es efectivo para remover las partículas en suspensión de hasta 15 µ. De aquí, el agua pasa a otro estanque que tiene un segundo biofiltro (EBII) el cual tiene un volumen de 5.8 m3. El biofiltro consiste en veinte bolsas de malla de plástico rellenas con pequeñas piezas de hule espuma arregladas en forma piramidal. El agua de este estanque finalmente pasa al estanque de reacondicio-
El agua de este estanque pasa al siguiente estanque, que contiene un biofiltro (EBI). Este estanque tiene un volumen total de 3.2 m3 y cuenta con seis
namiento (ER), el cual tiene un volumen de 4.8 m3. En este estanque el agua es aireada, antes de ser bombeada a los estanques de producción por medio de una segunda bomba de 1.0 caballo de fuerza. Antes de que el agua sea enviada de nuevo a los estanques de producción (EP) y con el objeto de realizar una desinfección de la misma, el agua pasa por un equipo ActivH2O 1000 que libera al agua peróxido de hidrógeno para eliminar las bacterias y además oxigena el agua. El volumen total de agua que maneja el sistema es de 46 m3 (Tabla 1). En cada estanque de producción (EP) durante el presente experimento se utilizaron 5,000 litros de agua. El flujo de agua de los estanques de producción (EP), se mantuvo constante en 11 litros por minuto, produciendo un recambio total del agua cada ocho horas (tres recambios al día). El aire que se inyectó a cada estanque fue de 58.3 litros/m3/minuto, mientras que en los estanques de concreto EBI, EBII y ER, fue de 13.4 litros/m3/minuto.
Descripción del sistema El SCRA consiste en seis estanques circulares para la producción intensiva de peces (EP); un sistema de estanques de concretos construidos por debajo del nivel del piso que incluyen: a) un estanque de sedimentación (ES), b) dos estanques con biofiltros cada uno (EBI y EBII) y c) un estanque de concreto para el reacondicionamiento del agua (ER). Además, de los siguientes equipos: un filtro presurizado de arena, cuatro bombas de agua de 1.0 caballos de fuerza, un sistema desinfectante de electrólisis avanzada ActivH2O modelo 1000 y un soplador de 10 caballos de fuerza (Figura 1). Los estanques de producción intensiva (EP) son de acero galvanizado con un diámetro de 2.72 m, una altura interna de 1.15 m y una externa de 1.0 m, con un volumen
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Figura 1 Esquema del sistema cerrado de recirculación utilizado en este trabajo. Sin escala. EP = Estanques de Producción; ES = Estanque de Sedimentación; EBI = Estanque con Biofiltro I; B = Bomba; EBII = Estanque con biofiltro II; ER = Estanque de Reacondicionamiento; FAP = Filtro de Arena Presurizado y AH2O = ActiveH2O.
Proceso operativo
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Los juveniles de trucha arco iris variedad Kamloop (100% hembras), fueron puestos en cuarentena durante 30 días previo al inicio del cultivo. Posteriormente, 1,360 truchas con un peso promedio inicial de 151.2 ± 14.5 g y una longitud total promedio de 24.4 ± 0.58 cm fueron introducidas a los estanques de producción (EP), bajo tres diferentes densidades, en un diseño experimental totalmente aleatorio con dos repeticiones. Las densidades y la biomasa inicial fueron de 20 truchas/m3 (15.5 y 13.6 kg), 36 truchas/m3 (29.6 y 24.4 kg) y 80 truchas/m3 (63.2 y 62.9 kg). Los peces fueron alimentados diariamente con una dieta comercial para trucha conteniendo pigmento (Alimentos balanceados El Pedregal Silver Cup), a una tasa de 3% de la biomasa total diaria. El alimento fue suministrado en tres porciones iguales al día durante un periodo de 56 días. El análisis químico proximal
del alimento (g/100 g de muestra) indicó que el alimento utilizado contenía 40.59 ± 0.12 de proteína cruda; 18.83 ± 0.02 de lípidos; 1.11 ± 0.11 de fibra y 9.80 ± 0.10 de humedad. Se realizaron mediciones biométricas cada 14 días, para obtener los datos de longitud total promedio (cm) y peso húmedo total promedio (g). Con los datos obtenidos se calculó la tasa de crecimiento promedio (TCP), el incremento de biomasa (IB), el rendimiento (R) y el factor de conversión del alimento (FCA). Un aspecto de la biomasa final cosechada se muestra en la figura 2. Los datos fueron sometidos a un análisis de varianza (ANDEVA), y una prueba a posterior de HSD de Tukey, para verificar si existieron o no diferencias significativas entre las densidades utilizando el programa Statistica versión 6.0 (StatSoft Inc., Tulsa, OK, USA).
Los parámetros de calidad de agua registrados durante el periodo experimental fueron: temperatura del agua y oxígeno disuelto mediante un oxímetro YSI modelo 57, pH con un potenciómetro digital pH meter, nitrógeno amoniacal total (NAT), nitrito, ortofosfatos solubles, dureza total, alcalinidad total y dióxido de carbono mediante técnicas estándar. El amonio no ionizado fue estimado a partir del NAT utilizando las tablas correspondientes. Las actividades diarias y semanales, incluyeron la limpieza de las paredes y del fondo de los estanques de producción durante la mañana antes de alimentar a los organismos, la limpieza de las mallas y del estanque de sedimentación, así como la eliminación de los sedimentos acumulados en el fondo y ocasionalmente el retrolavado del filtro de arena presurizado.
Resultados Los resultados de los parámetros físicos y químicos registrados a lo largo del experimento se presentan en la tabla 2. Los resultados de la tasa de crecimiento promedio (TCP), el incremento de biomasa (IB), el rendimiento (R) y el factor de conversión de alimento (FCA) obtenidos en este experimento se presentan en la tabla 3. A lo largo del experimento se obtuvo una sobrevivencia del 100%. No se observaron diferencias estadísticamente significativas (P ≥ 0.05) en la TCP (expresada como gramos/día) entre las tres densidades. No obstante, se observó una pequeña aunque no significativa diferencia en la TCP del tratamiento con una mayor densidad (80 truchas/m3). En contraste, en los otros dos indicadores de producción (IB y R) se observaron diferencias estadísticas (P ≤ 0.05) entre los tratamientos. Los cambios en los incrementos de biomasa (IB) fueron obvios en las tres densidades utilizadas (20, 36 y 80 truchas/m3) como puede observarse en la Figura 3. Aunque el factor de conversión alimenticia (FCA) fluctuó entre 1.2 y 1.5; estos valores no fueron estadísticamente significativos (P ≥ 0.05) entre las tres densidades.
Discusión
Calidad del agua En general, se puede considerar que la calidad de agua en el SCRA a través de los 56 días que duró el experimento, fue adecuada para permitir
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ción de amoniaco exceda el límite de 0.025 mg N NH3 /L. El nitrito (N-NO2-) alcanzó un valor medio de 0.3 mg/ L, valor similar al reportado en el cultivo de trucha arco iris en sistemas cerrados de recirculación de agua. La concentración de los ortofosfatos solubles presentó un valor promedio de 0.75 mg/L. La concentración de este parámetro mostró Figura 2 Aspecto de la cosecha de trucha arco iris una tendencia a incrementarse a lo la supervivencia y el crecimiento de la largo del experimento y los valores más trucha arco iris. La temperatura media del altos fueron registrados al final del misagua fue de 19.5°C. La concentración de mo. oxígeno disuelto en el agua siempre fue mayor de 5.8 mg/L. El promedio de pH fue Estos valores son similares a los regisde 8.3. trados en estanques de producción fertiliLa alcalinidad total expresada como CaCO3, alcanzó un valor promedio de 210 mg/L. La alcalinidad es utilizada por las bacterias durante el proceso de nitrificación y se recomienda al menos mantener un valor de 150 mg/L para estabilizar las poblaciones bacterianas, en este sentido el valor promedio registrado en este experimento fue suficiente para mantener una intensa actividad bacteriana en los biofiltros. La dureza total expresada también como CaCO3, presentó un promedio de 166 mg/L. Este parámetro mostró una conducta similar a la alcalinidad. La concentración promedio de CO2 en el sistema fue de 2.2 mg/L, con un valor máximo de 5.85 mg/L, el cual está por debajo del valor reportado como seguro para la producción de salmónidos. La concentración del nitrógeno amoniacal total (NH3 + N-NH4+), nunca excedió el valor de 0.37 mg/L. El amoniaco (N-NH3) tuvo un promedio de 0.007 y junto con el nitrito (N-NO2-) presentaron los valores más altos de coeficiente de variación a lo largo del experimento. A valores bajos de pH y temperatura, altos valores de nitrógeno amoniacal total son tolerados por la trucha arco iris, antes de que la concentra-
zados y no hay suficiente información del efecto que tiene este parámetro sobre la supervivencia y el crecimiento de la trucha arco iris en sistemas cerrados de recirculación. Elevados valores de este parámetro suelen ser registrados en efluentes de sistemas de recirculación y se requiere de un tratamiento terciario para eliminar o reducir la concentración de este parámetro en el agua, lo cual es relativamente fácil. Los efluentes de un SCRA pueden ser utilizados en la agricultura, debido a que contienen elevados valores de ortofosfatos solubles y de nitrógeno que actúan como fertilizante.
Indicadores de producción De acuerdo con los resultados obtenidos en este experimento, el sistema cerrado de recirculación de agua utilizado en este trabajo puede producir 18 kg/m3 (540 kg de trucha arco iris en 30 m3, que corresponde al volumen conjunto de los seis estanques) cada tres meses, considerando la introducción de organismos con un peso promedio de 100 g. El rendimiento bruto del sistema es estimado en 2,160 kg/año en cuatro ciclos continuos de cultivo (38 kg/semana) basado en el periodo en que se mantiene una biomasa estable. La relación entre la producción anual (PA) y la biomasa media (BM) es de 2,160/540 = 4.0 y el equivalente sobre una base semanal 38/540 = 0.07, lo que implica que el promedio semanal de cosecha fue del 7%. El FCA obtenido en este trabajo es semejante al obtenido con la misma especie (1.32), en condiciones similares, aunque en este experimento sólo se aplicó el 3% de la biomasa total al día, dividida en tres raciones. Los indicadores de crecimiento corroboran que la cantidad de alimento suministrada fue suficiente para soportar el incremento de biomasa en las tres densidades evaluadas. Una comparación de estos valores con otros obtenidos en diferentes sistemas cerrados intensivos de recirculación de agua donde se cultiva trucha arco iris y salmón, muestra que nuestros rendimientos son bajos. Sin embargo, cuando consideramos los elevados valores de rendimiento logrados en este experimento y el bajo costo de la construcción y operación del sistema, es posible concluir, que se obtiene una buena producción a bajo costo con un sistema cerrado de recirculación de agua como el descrito en este trabajo.
En general, después del análisis de la calidad del agua realizado en el SCRA se puede concluir que ni la temperatura del agua, ni la concentración de oxígeno disuelto, ni el amoniaco y los nitritos, constituyeron un limitante para la Fuente: producción de trucha arco iris a las JJosé Luis Arredondo-Figueroa densidades utilizadas, lo cual indicó afjl@xanum.uam.mx que el sistema diseñado respondió Irene de los Ángeles Barriga-Sosa, Laura Georgina Núñez García adecuadamente a las cargas de Planta Experimental de Producción Acuícola nitrógeno amoniacal total y los biofiltros Departamento de Hidrobiología, CBS fueron suficientes para mantener en Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa. Av. San Rafael Atlixco 186, Colonia Vicentina equilibrio los proceso de nitrificación Iztapalapa, México 09340 D.F. Tel: 58046585 y desnitrificación en el sistema, Jesús T. Ponce-Palafox asegurando con ello la calidad del jesús.ponce@usa.net Laboratorio de Bioingeniería agua apropiada para el cultivo de la Centro de Investigaciones Biológicas trucha arco iris. Universidad Autónoma del Estado de Morelos. Avenida Universidad 1001, Colonia Chamilpa, C.P. 63209, Cuernavaca, Morelos, México. Tel: (773) 297000 ext. 3512
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