Producción de Biofloc en Chile: Una alternativa emergente para una acuicultura con mínimo recambio de agua

Proyecto de investigación FONDEF IDeA en dos etapas año 2015, ejecutado por la UCN entre 2015 y 2018,  se focaliza en la producción de BioFloc estable en sus características físicas, químicas y biológicas, considerando su aplicabilidad al cultivo del camarón de río Cryphiops caementarius. Créditos imagen.

¿Qué es el BioFloc?, es lo primero que se consulta cuando se habla del tema en la acuicultura del norte de Chile. Un concepto relativamente nuevo en el lenguaje acuícola local y nacional, pero ya asociado al desarrollo de sistemas productivos acuícolas con un mínimo recambio de agua, donde las relaciones de carbono y nitrógeno son consideradas como la base para el control ambiental en este tipo de sistemas acuícolas.

El BioFloc corresponde a una suspensión activa, generada en agua dulce, conformada por organismos microbianos y materia en suspensión, la cual puede ser observada como agregados de materia orgánica particulada que se forma a partir de las heces y el alimento no consumido por las especies acuícolas en cultivo, que en conjunto con las microalgas, bacterias y protozoos del sistema acuático, conforman una matriz o aglomerado llamado flóculos o bioflóculos. La comunidad de estos bioflóculos también incluye a algunos organismos que “pastorean” en y sobre ellos, como protozoos, zooplancton y nematodos. Esta conformación de flóculos ha sido documentada por investigadores desde hace unos 20 años, considerando su aplicación a la acuicultura y desarrollada como una tecnología alternativa del cultivo de crustáceos y peces (Avnimelech, 1999; Avnimelech, 2006; Wasielesky et al., 2006; Azim & Little, 2008; Zimmermann, 2010; Emerenciano et al. 2011 a y b; Emerenciano et al., 2012a; Avnimelech, 2012; Hargreaves, 2013; Kim & Jang, 2015).

Así, la tecnología Biofloc (TBF), se inicia con máxima intensidad a fines de la década del 90, cuando los sistemas de cultivo con recirculación de agua dan respuesta al control ambiental y a la reutilización del agua en acuicultura, los que, asociados a la manipulación de la actividad microbiana, dan inicio a un importante avance en el desarrollo acuícola con énfasis en la producción intensiva y superintensiva de especies hidrobiológicas de agua dulce (Avnimelech, 1999; Avnimelech et al., 1986, Boyd & Tucker, 1998, Chamberlain et al., 2001, Collazo & Arias, 2015).

Optimización del uso del agua

El proyecto “Producción de BioFloc estable y su aplicabilidad en la acuicultura a pequeña escala en zonas áridas”, ejecutado por investigadores del Laboratorio de Cultivo de Crustáceos de la Universidad Católica del Norte (UCN), propuso el desarrollo de la tecnología de cultivo basado en la producción de BioFloc, considerando su aplicación, a nivel de prototipo, al cultivo del camarón de río del norte Cryphiops caementarius. Esta especie es considerada como un buen candidato, debido a que la actividad acuícola propuesta para el camarón de río, en su fase de engorda, está basada en la optimización del uso del agua. Ello, porque se trata de una especie que habita los cursos de agua dulce del norte de Chile, cuyo desarrollo en el área acuícola se enmarca en la pequeña escala y con un enfoque productivo en un escenario de zonas áridas.

En el caso particular de la Región de Coquimbo, la diversificación productiva asociada a la Estrategia de Innovación Regional (ERI), desafía la investigación en acuicultura a proponer nuevas alternativas tecnológicas, considerando la situación de escasez hídrica de la región. Por ello, el proyecto desarrollado se focaliza en la reutilización del agua dulce en un proceso productivo acuícola con la utilización de una tecnología novedosa factible de ser utilizada para el cultivo del camarón de río, especie reconocida de la pesquería artesanal de aguas continentales del norte de Chile.

Los desafíos de la primera etapa del proyecto son dos: (1) Generar un BioFloc usando agua dulce del norte de Chile y estable en sus características físicas, químicas y biológicas, para sustentar el cultivo de la especie de interés C. caementarius. (2) Aplicar la tecnología acuícola basada en el uso de BioFloc, al cultivo del camarón de río del norte, considerando la producción en laboratorio y posterior engorda de juveniles con dicha tecnología.

Como elemento principal, la formación de BioFloc, considera el uso de una fuente de carbono orgánico (Ekasari et al., 2010) y el control de los componentes nitrogenados que se generan en el sistema. Por lo general, la fuente inicial de carbono orgánico de la cual sistema se abastece, proviene del alimento formulado que se entrega a los camarones en cultivo. También se hace uso de una fuente externa que permite la mantención del sistema BioFloc, su estabilidad y madurez. Generalmente, las fuentes de carbono que se usan son de origen vegetal y constituyen productos no tratados del proceso de elaboración y refinación del azúcar de caña o de remolacha. Para los fines experimentales del proyecto, se consideró el uso de productos naturales con alto contenido de hidratos de carbono: melaza y chancaca.

El diseño experimental consideró 12 estanques de 250 L de capacidad, con sistemas de aeración constante e implementación de conos Imhoff para medir la producción de flóculos por unidad de volumen.

La instalación del sistema requirió mantener agua dulce para el cultivo, acorde con las características propias para el uso en acuicultura. Como referencia se usó la normativa que determina los requisitos para agua dulce destinada para la vida acuática. Para Chile es la Norma Chilena 1.333/78, aprobada por Decreto Supremo del Ministerio de Obras Públicas de Chile N°867/78 (CONAMA; 1994). Se utilizó un sistema de aeración, suficientemente potente para mantener los bioflóculos en suspensión, permitiendo la mezcla del agua y la aeración del sistema, lo que provee del oxígeno suficiente para los procesos de respiración de los componentes bióticos generados, cuyos procesos son aeróbicos. De esta manera, la concentración de oxígeno disuelto en el sistema siempre debe estar en un nivel superior a los 5 mg L-1, la temperatura del agua fue de 25°C, considerando que es la temperatura adecuada para el crecimiento del camarón de río, correspondiente a los valores ambientales en el río durante la estación de verano en el norte de Chile.

Para la cuantificación de la producción de bioflóculos, cada estanque estuvo provisto de un cono Imhoff, de un litro de capacidad. Este cono es usado para medir el volumen de BioFloc (VF, mlL-1), el cual corresponde al volumen de flóculos obtenidos en una muestra, la cual se deja decantar por unos 15 a 20 min. También, se llevó registro de los parámetros físico y químicos del agua y de la cantidad de bacterias heterotróficas totales, de la producción de fito y zooplancton.

Las cuatro etapas del BioFloc
Cuatro etapas en la formación de los sistemas BioFloc, fueron claramente identificadas. Se determinó que el proceso de desarrollo y maduración del BioFloc, es regulado con la adición de la fuente de carbono y registrando permanentemente las variables básicas que dan cuenta del funcionamiento del sistema.
• Etapa de Inicio, en la que se evidencia una alta acumulación de amonio total, expresado como nitrógeno (TAN). Durante las primeras dos o tres semanas, se puede alcanzar valores mayores a 3,0 mg L-1. Incluso en algunos casos, pudiendo ser superiores a los 10 mg L-1. • Etapa de Desarrollo, en este periodo los niveles de TAN comienzan a disminuir, mientras que los niveles de nitrito y nitrato se incrementan. • Etapa de Madurez, corresponde al periodo en que el sistema alcanza valores de TAN y nitritos menores o iguales a 0,50 mg L-1.• Etapa de Estabilización, Esta etapa se caracteriza por valores de TAN y nitritos bajos (< 1 mg L-1) mantenidos en el tiempo, acompañados de incrementos continuos de los niveles de nitrato. Este estado de madurez es factible alcanzarlo en un periodo aproximado de 40 días y mantiene volúmenes de BioFloc (VF) en el rango de 10 a 15 mlL-1.

La aplicación de esta tecnología al cultivo de C. caementarius, ha generado bases que sustentan la factibilidad de esta especie como candidata para desarrollar acuicultura en la etapa de engorda, utilizando BioFloc, favoreciendo a su vez la mantención de la calidad y la reutilización del agua.

Los avances tecnológicos para la producción de juveniles de camarón de río, se han consolidado gracias a la investigación desarrollada por investigadores de la Universidad Católica del Norte desde el año 2010 a través de proyectos de I+D, financiados por FONDEF de CONICYT. Los resultados obtenidos a la fecha indican que es factible incrementar la densidad de cultivo hasta al menos 30 ind/m2, con una supervivencia cercana al 80%, situación que permite reducir drásticamente los efectos del comportamiento territorial del camarón. En cuanto al crecimiento de los camarones, los resultados indican que es similar a lo logrado con otros sistemas de cultivo, por ejemplo el de tipo batch o tradicional No obstante, se observó una notable homogeneidad en el tamaño y mantención del color del caparazón, similar al que presentan en la naturaleza. ProyeccionesEste proyecto finalizó su primera etapa en mayo de 2018 y se prepara para formular la segunda etapa correspondiente a una investigación aplicada con miras a la masificación de los resultados y transferencia tecnológica de la tecnología BioFloc, aportando así al desarrollo de alternativas para la acuicultura regional y del norte del país.

El equipo de trabajo está conformado por académicos del Departamento de Acuicultura de la UCN, investigadores con grado de Magister, estudiantes de los programas de Magister en Acuicultura y de Doctorado en Acuicultura de la UCN, ingenieros en Acuicultura egresados de la misma universidad y técnicos formados en colegios de la Región. También se destaca la participación del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico de las Algas (CIDTA) de la UCN en el análisis de muestras de los experimentos y tres ciclos de cultivo realizados.