La siguiente información sobre Sistema de acuicultura de recirculación / cultivo de peces RAS .
La acuicultura es uno de los sectores de más rápido crecimiento en la agricultura debido a la creciente demanda de alimentos ricos en proteínas. La cría de peces en las granjas se considera una inversión rentable y es muy popular. Las razones más importantes para piscicultura o la acuicultura son la falta de disponibilidad de peces silvestres debido a la sobreexplotación y la contaminación de los cuerpos de agua naturales. La industria de la acuicultura tradicional se ha enfrentado a varios problemas, como la falta de disponibilidad de tierras, Recursos hídricos, desequilibrio del ecosistema, gestión de aguas residuales, brotes de enfermedades, etc. Una de estas soluciones efectivas para manejar estos problemas es el sistema de recirculación de acuicultura (RAS).
Una tecnología para el cultivo de peces de alta densidad en condiciones ambientales controladas se denomina sistema de recirculación de acuicultura. Estos son sistemas basados en tanques que utilizan filtros mecánicos y biológicos para cultivar cualquier especie de agua como peces, almejas, camarón, etc. El término recirculación se asocia con estos sistemas porque el agua de las peceras se reutiliza después de ser tratada. Estos sistemas son sostenibles ya que utilizan casi un 90-99% menos de agua que los métodos tradicionales de acuicultura. Se espera que estos sistemas de recirculación reduzcan la descarga de desechos, necesidad de productos químicos y escape de peces y parásitos. La mayoría de los sistemas RAS están diseñados para entornos de agua dulce y se consideran costosos. Controlar todos los parámetros críticos requeridos para el sistema es un componente importante y necesario y debe monitorearse regularmente. A diferencia de las granjas de acuicultura tradicionales, que dependen de patrones ambientales externos, Estos sistemas de recirculación eliminan parcial o completamente la necesidad de factores externos y esto depende en gran medida de la construcción y el funcionamiento del sistema. La implementación de estos sistemas requiere conocimientos, pericia, y persistencia para un funcionamiento adecuado y resultados satisfactorios.
Los sistemas de recirculación de la acuicultura ofrecen una serie de ventajas sobre las técnicas tradicionales como;
El sistema básico tiene un diseño simple y consta de peceras, filtro mecánico, biofiltro, filtro percolador o desgasificador, unidad de enriquecimiento de oxígeno, Desinfectante UV. Algunas instalaciones adicionales como el regulador de pH, unidad de intercambio de calor, La unidad de desnitrificación se puede agregar al diseño según los requisitos.
El principio de funcionamiento básico de estos sistemas es que el agua de la pecera se mueve a través del filtro mecánico y luego a través del filtro biológico; el agua se despoja de dióxido de carbono antes de airearse y se devuelve a los tanques de peces.
Los tanques para acuicultura o piscicultura en estos sistemas pueden ser de cualquier forma y tamaño, como rectangulares, circular, oval, etc. Se prefieren los tanques principalmente circulares u ovalados porque son más fáciles de limpiar y facilitan la circulación del agua en comparación con los tanques rectangulares. Los tanques rectangulares se utilizan generalmente en áreas inclinadas. El tamaño de un tanque de cría de peces puede variar de 500 a 500 mil galones de capacidad y esto depende de factores como el tipo de pez, tasa de stock, requerimiento de agua, y calidad. El tanque debe construirse de manera que sea compatible con otros componentes del sistema. Los materiales necesarios para construir el tanque pueden ser de metal, madera, vidrio, caucho, hormigón o plástico. Cualquier material que no sea tóxico y no se corroe puede usarse para construir el tanque. La superficie interior del tanque debe estar limpia y lisa. Todos y cada uno de los materiales utilizados para este propósito tienen sus propias ventajas y desventajas. La inclinación de la pecera puede ayudar a drenar más fácilmente, pero tiene poco o ningún efecto sobre la capacidad de autolimpieza.
La mayoría de los tanques modernos se están construyendo con salidas que tienen una capacidad óptima de eliminación de desechos y están equipados con mallas de malla adecuadas. Estas salidas también deberían facilitar la extracción de peces muertos. Algunos tanques también están equipados con sensores para detectar el nivel del agua, Contenido de oxígeno, temperatura, etc. para que puedan controlarse automáticamente. Los tanques también deben tener difusores para un suministro suficiente de oxígeno.
Excepto los tanques circulares y rectangulares, hay una variedad más llamada tanque de canalización que es una mezcla de formas circulares y rectangulares. Estos tanques tienen una pared en el centro para facilitar la circulación.
En sistemas de recirculación de acuicultura, debe haber un flujo constante de agua y debe existir la posibilidad de alterar la velocidad, presión, y dirección dependiendo de los requisitos de uno. El movimiento del agua se controla mediante gravitación y antes de que se utilice en el sistema, generalmente se bombea a una altura desde donde comienza a fluir.
El tipo más común de bomba que se usa en RAS es una bomba centrífuga que opera a partir del empuje generado por el giro del agua a alta velocidad en el cabezal de la bomba. La bomba generalmente se coloca fuera del tanque y funciona a alta presión. Se elige una bomba con alto flujo y baja capacidad de elevación para minimizar el consumo de energía. Las bombas centrífugas anteriores tenían una presión de recirculación de 25 pies, pero ahora la presión es de aproximadamente 10 pies. Otros dos tipos de arreglos de bombeo son las bombas axiales y las bombas de aire.
Una forma práctica de eliminar los desechos de la pecera es posible mediante la filtración mecánica. Los sistemas de recirculación modernos tienen una salida con un filtro llamado micropantalla con un tamaño de malla de 40 a 100 micrones. La presencia de la micropantalla tiene algunas ventajas, como que reduce la carga del biofiltro, elimina las impurezas orgánicas, mejora o facilita el proceso de Biofiltración. El tipo de micropantalla que se utiliza se denomina filtro de tambor y tiene las siguientes funciones:
Este es el componente más importante de RAS porque ayuda a eliminar los contaminantes finos del agua durante el tratamiento de desechos. El medio dentro del filtro está hecho de materiales como láminas de plástico, rosario, roca de lava, granos de grava o arena. Las propiedades del medio deben ser tales que tengan una gran superficie para el crecimiento bacteriano. poros para el movimiento del agua, resistente a las obstrucciones y debe ser fácil de limpiar.
Un biofiltro simple puede ser una rueda, barril o caja llena de medio sobre el que crecen bacterias nitrificantes. Puede ser de plástico madera, vidrio, metal u hormigón. El tamaño del biofiltro define la capacidad de carga de peces de todo el sistema. El área de la superficie del filtro debe ser grande para acomodar bacterias de alta densidad para procesar cargas de desechos presentes en la pecera. Al diseñar biofiltros de la superficie, La carga de amoníaco y la carga hidráulica deben estimarse adecuadamente. Estos filtros se pueden configurar de muchas formas y dos categorías principales de biofiltros son:
La biofiltración se puede realizar de manera efectiva solo si la temperatura y el nivel de pH del agua se regulan adecuadamente. La temperatura mínima del agua debe estar entre 10-35˚C y el rango de pH debe estar alrededor de 7 a 8. Un pH alto y bajo puede resultar en la ineficacia del filtro y un efecto tóxico más alto, respectivamente. Por tanto, el equilibrio es muy importante y esto depende de dos factores; la actividad biológica del filtro y la cantidad de CO₂ producido en el tanque y el proceso de nitrificación.
La presencia de desechos en el tanque aumenta la demanda de oxígeno y disminuye la cantidad de contenido de oxígeno disuelto en el agua. reduciendo así la densidad de peces en el tanque. Se utiliza un sumidero o un tanque clarificador para recolectar el exceso de desechos a un ritmo lento. La idea principal del sumidero es recolectar y sedimentar todos los desechos sólidos que de otro modo podrían bloquear el biofiltro y consumir el oxígeno. Esto está aislado de una pecera y debe limpiarse periódicamente. La forma del sumidero debe ser "V", para facilitar la limpieza.
Los gases acumulados en la pecera deben eliminarse proporcionando una aireación adecuada y este método se llama extracción. La respiración de los peces produce dióxido de carbono y las bacterias en el biofiltro producen nitrógeno, ambos son perjudiciales para el crecimiento de los peces. Si es un tanque de agua salada, entonces existe la posibilidad de producción de sulfuro de hidrógeno, que es igualmente tóxico para los peces. El suministro de aire a los tanques puede alejar los gases a través de turbulencias. A menudo se utiliza un sistema de filtro percolador para este proceso. Cuando se hace que el agua fluya hacia abajo desde la parte superior del filtro a través del medio de plástico apilado en una columna, aumenta la turbulencia y el contacto, lo que ayuda a eliminar los gases.
El suministro de oxígeno al agua de los tanques se denomina aireación. Los sistemas de recirculación de agua caliente y fría necesitan 6 y 8 ppm de oxígeno respectivamente para que sobrevivan las bacterias y los peces. Los tanques RAS que tienen una gran capacidad de carga deben poder reemplazar el oxígeno cada 20 o 30 minutos. Debe haber un suministro adecuado y regular de oxígeno, de lo contrario, podría provocar la pérdida de peces y también debe haber una disposición de respaldo para los grandes sistemas de recirculación. Soplar aire a través de una piedra de aire sumergida es el método comúnmente utilizado para airear el tanque. Por una libra de alimento suministrado a los peces, la cantidad de aire necesaria ronda las 187 lpm / kg / día aproximadamente. La manguera difusora y los elevadores aéreos son dispositivos que se utilizan para el proceso de aireación. Cuando se proporciona suficiente aireación, no hay necesidad de una unidad de extracción de dióxido de carbono distinta.
Los desechos sólidos presentes en el tanque se pueden clasificar en tres tipos y sus métodos de eliminación se enumeran aquí:
El proceso de desintoxicación del amoníaco se llama nitrificación. Convertir el nitrógeno amoniacal en dióxido de nitrógeno menos tóxico y finalmente en nitrato no tóxico a través de la acción bacteriana es el principio de la nitrificación. La bacteria debe cultivarse en una superficie para que ocurra este proceso y se debe usar agua limpia a temperatura normal. Las bacterias necesarias para este proceso son de dos tipos; uno que convierte el amoníaco en dióxido de nitrógeno se llama " bacterias nitrosomonas "Y el otro que convierte el dióxido de nitrógeno en nitrato se llama" bacterias nitrobacter ». Todo el proceso de nitrificación es de naturaleza aeróbica y requiere oxígeno para que ocurra. La cantidad mínima de oxígeno necesaria para convertir 1 mg de amoníaco es de alrededor de 5 mg. También para que las bacterias sobrevivan se requieren 5 mg adicionales de oxígeno. Es importante señalar que para que este proceso ocurra en tanques grandes con una alta densidad de peces y un alto contenido de amoníaco, la cantidad de oxígeno requerida también es extremadamente alta y debe suministrarse antes y después del proceso de biofiltración.
El producto final del proceso de nitrificación es el nitrato y no es tóxico por naturaleza, pero la presencia de nitrato por encima de 100 mg / l tiene un impacto negativo en el crecimiento de los peces y la conversión alimenticia. El suministro regular de agua dulce al tanque puede mantener bajos los niveles de nitrato, pero el objetivo principal de los sistemas de recirculación es mantener o reducir la tasa de consumo de agua (ahorrar recurso hídrico), por lo tanto, se adopta un proceso llamado desnitrificación. Este proceso es necesario si el suministro de agua es inferior a 300 litros por kg de pienso. Las bacterias utilizadas para este proceso se denominan bacterias desnitrificantes y se denominan " Pseudomonas '. Todo el proceso de desnitrificación es de naturaleza anaeróbica e implica la conversión de nitrato en nitrógeno atmosférico. El nitrógeno del agua se libera a la atmósfera y se debe agregar una fuente orgánica como alcohol de madera o metanol a la cámara de desnitrificación. La cantidad mínima de metanol necesaria para desnitrificar 1 kg de nitrógeno es de aproximadamente 2,5 kg. La cámara de desnitrificación se instala en el biofiltro con un tiempo de residencia de 2 a 4 horas.
Para que los peces sobrevivan en los tanques de agua, el pH del agua debe mantenerse dentro de un límite tolerable y se sabe que el rango adecuado de pH está entre 6 y 9,5. Puede producirse un desequilibrio en los niveles de pH debido a los ácidos producidos por el proceso de nitrificación. El valor de pH por debajo de 6 inhibe las bacterias nitrificantes y no eliminan el contenido tóxico. El pH de los sistemas de recirculación se puede mantener agregando tampones como bicarbonato de sodio y bicarbonato de calcio.
Aparte de los requisitos mencionados anteriormente, Podría haber alguna funcionalidad adicional de los sistemas de recirculación que son importantes para las grandes prácticas comerciales.
Se debe dar alimento a los peces para su crecimiento y actividad. Los peces toman oxígeno para la síntesis de proteínas y producen dióxido de carbono y amoníaco como desechos. Los peces excretan alimentos no digeridos en el agua y esto da como resultado desechos en suspensión o desechos orgánicos. Entonces, mientras se mantiene un sistema de recirculación, Se recomienda que se dé alimento seco a los peces para que haya menos contaminación y ocurrencia de enfermedades en el tanque. Debe haber una alta tasa de utilización del alimento de manera que haya menos contenido de desechos y una menor carga en los sistemas de tratamiento de agua. Por lo tanto, antes de diseñar el sistema de recirculación, La tasa de conversión de alimento debe estimarse cuidadosamente y solo debe introducirse alimento adecuado para ahorrar dinero y una carga innecesaria en los filtros.
El agua reciclada es más cálida que el agua natural y se considera que las razas de agua fría como el salmón y la trucha no son muy adecuadas para la cría en estos sistemas. Las especies que se pueden cultivar en RAS son africanas bagre , barramundi, carpas perca, tilapia , pangasius, pescado blanco, Bacalao atlántico, atún rojo atún , trucha arcoiris, esturión, lubina etc.
Es importante mantener la producción de pescado en consonancia con la capacidad del sistema de recirculación. Para evitar la sobrecarga del sistema con una gran densidad de stock, se utilizan muchas técnicas.
La luz ultravioleta se puede utilizar en determinadas longitudes de onda para destruir el ADN de organismos biológicos. Las bacterias patógenas unicelulares que causan infecciones se atacan utilizando luz ultravioleta en sistemas de recirculación. Este método de tratamiento se realiza fuera de la pecera y no es un método adecuado para las piscifactorías tradicionales donde las bacterias pueden crecer muy rápido. Esta técnica funciona mejor cuando se combina con métodos de filtración mecánicos y biológicos. El número de rayos ultravioleta se puede expresar en términos de microvatios-segundo por cm2 (µWs / cm²). Se estima que la luz ultravioleta necesaria para desinfectar el agua en el tanque es de alrededor de 2000-10000 µWs / cm² para las bacterias, 10K-100K µWs / cm² para hongos y 50K-200K µWs / cm² para parásitos. Vale la pena señalar que la luz ultravioleta debe pasar dentro del agua y no a través de lámparas instaladas fuera del tanque.
El ozono es un método alternativo al tratamiento con rayos ultravioleta, pero rara vez se usa porque la sobredosificación puede causar lesiones y la muerte de los peces. Las microbacterias y los organismos no deseados son el objetivo especialmente en los criaderos y las unidades de producción de alevines porque estos pequeños peces son más sensibles a dichas bacterias. El manejo eficiente del sistema es importante para obtener resultados positivos y seguros.
Los tensioactivos, es decir, los productos químicos que tienen un extremo molecular, se eliminan mediante esta técnica. Estos productos químicos son el resultado del proceso de degradación de proteínas y causan problemas de formación de espuma en los tanques. El fraccionamiento de la espuma a veces puede eliminar los sólidos finos y los desechos orgánicos disueltos. Esta técnica es más adecuada para sistemas de agua salada con salinidad superior a 12 ppm, de manera que se puedan formar fácilmente burbujas de aire y la producción de espuma sea confiable. El fraccionador de espuma consta de un tubo de PVC y una piedra de aire. Los diseños comerciales de fraccionadores de espuma se fabrican con columnas acrílicas. Dos cosas importantes que se ven afectadas por el diseño del fraccionador son el tamaño de la burbuja y el tiempo de contacto entre las burbujas de aire y las sustancias orgánicas disueltas.
El calor para los sistemas de recirculación puede estar disponible de dos formas; ya sea calentando el espacio de aire o calentando agua. El área o edificio debe tener un aislamiento adecuado y una estructura adecuada de condensación de vapor de agua. El vapor de agua cuando se condensa dentro del edificio puede causar daños a las partes del edificio. Se evita el calentamiento directo debido a problemas de incrustaciones con el uso de agua dura. Entonces, como sustituto, las bobinas de calentamiento de polipropileno se conectan a una caldera y se calienta el agua. La temperatura de la caldera se controla automáticamente.
Los calentadores centralizados se utilizan para calentar el espacio sobre los tanques. Todos los cálculos de los niveles de humedad y dióxido de carbono deben considerarse cuidadosamente antes de implementar este método.
La tecnología de invernadero también puede ser una solución alternativa para establecer sistemas de recirculación de acuicultura.
La piscicultura se puede realizar correctamente solo si existe un sistema de control y monitoreo regulado dentro del RAS. Un sistema central para controlar y monitorear ciertas características como los niveles de oxígeno, rango de pH, niveles de agua, y otras funciones se despliegan para un manejo eficiente de los sistemas. Los sensores o alarmas automáticos instalados en estos sistemas pueden indicar cuándo surge un problema. Aunque los sistemas operan automáticamente, necesitan ser monitoreados regularmente por personal capacitado, de modo que haya una pérdida insignificante. En caso de emergencia, El respaldo de oxígeno puro es imprescindible en el área de producción. También se requiere un generador para complementar el suministro eléctrico para un manejo eficiente del RAS.
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