Biología

Acuaponia

  • Categoría: Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)
  • Área de participación: Biología
  • Asesor: MARIA ALEJANDRA ROMO SABUGAL
  • Autor: Diego González Irigoyen ()

Resumen

La acuaponia es una técnica de cultivo agropecuaria en la cual se obtienen peces y hortalizas en un mismo sistema de producción.

Es la combinación de un subsistema de acuicultura de recirculación con un subsistema hidropónico en el cual las plantas reciben la mayoría de los nutrientes necesarios para su crecimiento directamente del agua de cultivo de los peces. Las excretas de los peces son ricas en nutrientes para las plantas pero tóxicas para los peces mismos. En un sistema acuaponico las plantas filtran estas sustancias, las cuales han sido tratadas por bacterias benéficas., estas convierten las excretas de los peces en compuestos mas aprovechables para las plantas y menos tóxicos para los peces.

Este sistema de cultivo ha sido ampliamente explotado a nivel comercial y casero alrededor del mundo debido a sus ventajas: reduce el consumo de agua en los cultivos a través del sistema de recirculación, genera una mayor sanidad de las hortalizas ya que no se utilizan pesticidas de origen químico, representa un ahorro en el proceso productivo pues la mayoría de los nutrientes para las hortalizas son producidos por los peces.

La acuaponia representa no solo una fuente completa de alimentos de alta calidad, sino también una oportunidad para mejorar las condiciones socioeconómicas del ser humano contribuyendo con la seguridad alimentaria.

 

Pregunta de Investigación

¿Cómo funciona un sistema acuapónico y sus beneficios?

Planteamiento del Problema

Es importante desarrollar un sistema sustentable en el que se combina la crianza de peces y al mismo tiempo se aprovechan los desechos de los mismos como fertilizante para nutrir nuestros propios cultivos de hortalizas, ya que en la actualidad no sabemos con certeza la procedencia de los productos vegetales que consumimos a diario pues es común que se empleen productos químicos tóxicos para su producción, así que la acuaponia casera es una buena opción para obtener nuestro propio cultivo de hortalizas libre de sustancias dañinas para la salud.

Antecedentes

El término acuaponia se deriva de la combinación de las palabras acuicultura (producción de organismos acuáticos) y la hidroponía (producción de plantas que en lugar de tierra utiliza soluciones acuosas con nutrientes) La acuaponia es una actividad productiva que conjunta una producción de peces y plantas de valor comercial en un sistema de recirculación de agua. Este sistema aprovecha los desechos generados por los peces para nutrir a las plantas que a su vez liberan el agua de estos compuestos haciéndola disponible nuevamente para los peces. Las plantas que se pueden adaptar al sistema de acuaponia son todas aquellas que se puedan cultivar hidropónicamente. Los peces que se pueden cultivar en la acuaponia son peces medianos de agua dulce. Se puede decir que la acuaponia no genera desecho alguno, pues el sistema es cerrado, el agua de los peces se circula a través del cultivo hidropónico y esta es regresada a la pecera.

El rendimiento de la acuaponia: Estudios de SAGARPA están de acuerdo que en los primeros 2 a 4 meses, el rendimiento de un cultivo acuapónico es inferior al de un cultivo hidropónico después de este tiempo se puede obtener rendimientos hasta 20% superiores a los del sistema hidropónico.

La acuaponia tiene sus raíces en la antigua China y parte de este sistema se ha desarrollado en otras áreas del mundo donde la alta concentración de personas vivían y eran observantes de las relaciones que existían de forma natural en su entorno.

Los agricultores sabían que los residuos se podían agregar a los campos o estanques como nutriente y aumentar la producción de hortalizas y plantas frutales. También notaron que los peces tenían diferentes tolerancias al nivel de los residuos animales en el agua, por lo que fueron cuidadosos acerca del equilibrio para un rendimiento máximo y la pérdida mínima.

El concepto de utilizar heces y otros desperdicios de peces como fertilizantes para plantas, es tan viejo como las primeras civilizaciones de Asia y Sudamérica cuyos individuos ya aplicaban métodos basados en estos principios.

Los aztecas practicaron una forma inicial de acuaponia, mediante la crianza de peces junto a las cosechas. Ellos construían islas artificiales conocidas como “chinampas” pantanos y lagos someros, y plantaba en ellos maíz, zapallo y otras plantas. En los canales navegables que rodeaban las islas fueron usados para la crianza de peces. Los desechos de los peces que caían al fondo de los canales eran recuperados para fertilizar a las plantas.

Como técnica moderna, la acuaponia se remonta a la década de los setenta en EE.UU, investigadores como William McLarney o Ronald D. Zweig empiezan a hablar del concepto y a trabajar en su desarrollo, durante las décadas siguientes diversas universidades y centros de investigación contribuyen a su avance.

Hacia fines de los años 70 comenzaron a aparecer estudios científicos para demostrar que los metabolitos producidos por lo peces podían ser retirados del agua para cultivo de vegetales. Los avances tecnológicos en los años siguientes,  permitieron considerables mejoras en el campo de la investigación; especialmente referidos a los monitoreos y la identificación de los compuestos referidos a la biofiltración de los desechos e identificación de óptimas condiciones para la creación de sistemas cerrados.

La acuaponia moderna es por lo general un sistema de circuito cerrado que requiere la participación de un poco de energía que incluye tanto el alimento para peces, como energía que puede ser solar o con motor de aire para bombear el agua y evitar que los nutrientes obtenidos de los peces contaminen la cuenca local.

El principio general de la acuaponia es que los desechos producidos por los organismos en las unidades de cultivo son aprovechados por las plantas para su crecimiento, y por lo tanto, el agua es liberada de diversos sólidos, por lo que representa un aumento en la calidad del agua.

Para entender cómo se transforman los nutrientes de la solución hay que remitirse al ciclo del nitrógeno. El nitrógeno se puede encontrar en varias combinaciones químicas pero la que aquí nos interesa es:  el amoniaco (NH3), el amonio (NH4, forma iónica de carácter básico), el nitrito (NO2) y el nitrato (NO3, forma iónica de carácter ácido). Estas combinaciones se encuentran disueltas en el agua de los acuarios y pueden ser empleadas por las plantas, a excepción del nitrito, para la síntesis de sus proteínas.

Todos estos compuestos son tóxicos en menor o mayor medida. Hay que entender que para los peces el amonio tiene una toxicidad baja pero el amoniaco puede causar lesiones en las branquias y el intestino causando hemorragias y atacando el sistema nervioso del pez.

El pH influye de una manera muy importante en la proporción relativa de amonio/amoniaco existente en el acuario. Con un pH ácido o neutro no hay prácticamente amoniaco, con pH básicos o alcalinos todo el amonio se transforma espontáneamente en amoniaco; al ser este 500 veces mas tóxico todos los peces empiezan a boquear inmediatamente. Los cambios de pH son fácilmente provocados por el cambio de agua, es por esto que es muy importante mantener un pH estable con una acidez del pH de 6,5.
Esta actividad incrementa la rentabilidad de la granja acuícola, ya que la producción de vegetales con este sistema adquiere un valor comercial mayor al ser considerados como “productos saludables” (libres de químicos como pesticidas, fertilizantes, etc.), y no se tienen gastos extras por fertilización de plantas debido a que los nutrientes están contenidos en el flujo de agua que circula por el sistema.
Otra ventaja de estos sistemas es que mantienen una mejor calidad del agua al eliminar nutrientes como el amonio, nitratos o dióxido de carbono, entre otros. La integración de plantas y animales es un tipo de policultivo que incrementa la diversidad y, por lo tanto, brinda estabilidad al sistema. Además, las plantas, al utilizar dichos nutrientes y requerir energía solar, evitan la proliferación del fitoplancton.

El diseño del sistema de acuaponia se realiza en base al sistema de recirculación con la adición de camas hidropónicas y la posible supresión (o disminución) de capacidad de biofiltros o de dispositivos de remoción de sólidos disueltos y finos. Esta supresión de componentes es factible si la relación entre el área de las plantas y la de los organismos acuáticos es la adecuada.
La mineralización es la transformación de la materia orgánica (proteína, azúcares, etc.) en compuestos sencillos como el amoniaco, anhídrido carbónico, fosfato, etc. Este proceso es realizado por las bacterias mineralizantes, las cuales son capaces de degradar la materia orgánica en un medio oxigenado. Como desechos producen principalmente CO2 y el nitrógeno en forma de amoniaco o amonio.
Existen dos géneros de bacterias nitrificantes, Nitrosomonas y Nitrobacter.
Las bacterias Nitrosoma transforman el amoniaco/amonio en nitritos. Para su desarrollo esta bacteria necesita CO2, oxígeno, amoniaco y elementos traza (sales minerales). La materia orgánica es tóxica para los nitrosomas.
Los nitritos son transformados en nitratos mediante la acción de las bacterias Nitrobacter. Estas bacterias también necesitan CO2, oxígeno, nitritos y ele- mentos traza (sales minerales). El amoniaco bloquea su metabolismo.

Finalmente, el nitrato es consumido por las plantas y transformado en compuestos orgánicos.

Objetivo

Crear un sistema sustentable de producción plantas y peces. Este sistema ecológico llamado acuaponia en el cual se obtienen vegetales 100% orgánicos, libres de pesticidas reduciendo costos de consumo en el hogar.

Justificación

Es importante saber que hay formas de obtener hortalizas caseras con un método que integra la  crianza de peces sacando provecho de sus desechos usándose como fertilizante, ahorrando un 90% de agua, y al mismo tiempo eliminando el uso de químicos tóxicos. Un sistema que se está desarrollando tanto para uso particular como para uso industrial.

Si se utiliza el sistema de acuaponia  para obtener diversas hortalizas caseras, entonces nos aseguraremos que la cosecha tendrá un origen saludable, así sabremos que son productos que no serán regados con aguas negras, estarán  libres de pesticidas y cualquier agente dañino para la salud.

Si se logra obtener una cosecha exitosa se tendrá la seguridad de que estamos consumiendo mejores productos  que los que obtenemos en mercados o súper mercados donde no tenemos el control de estos factores.

Hipótesis

Si se utiliza el sistema de acuaponia  para obtener diversas hortalizas caseras, entonces nos aseguraremos que la cosecha tendrá un origen saludable, así sabremos que son productos que no serán regados con aguas negras, estarán  libres de pesticidas y cualquier agente dañino para la salud.

Si se logra obtener una cosecha exitosa se tendrá la seguridad de que estamos consumiendo mejores productos  que los que obtenemos en mercados o súper mercados donde no tenemos el control de estos factores.

Método (materiales y procedimiento)

Para lograr poner en funcionamiento el sistema acuapónico se realizó una investigación acerca del funcionamiento y características del mismo, así como una investigación de los principios de la hidroponia y la acuicultura.

Entre los componentes básicos para el armado del sistema acuapónico se encuentran los siguientes elementos:

1.- Tanque para peces: Son recomendados los que tienen fondos planos ya que son más fáciles de limpiar. Se utilizó una pecera de vidrio de 80 Lt. aproximadamente.

2.- Bomba de agua: Sirve para garantizar que el agua tenga altos niveles de oxigeno disuelto manteniendo peces, plantas y bacterias en un estado sano, así como trasportar el agua a la cama de cultivo.

3.- Tubería para transportar agua: Se utilizo tubo de pvc de ½ , codos de pvc.

4.- Cama de cultivo: sirve para colocar las plantas y que reciban el agua que sube del tanque de peces, se utilizó como sustrato tezontle y piedra de rió para una buena filtración del agua. Se usó un contenedor de plástico rectangular de 40 Lt. aproximadamente.

5.- Sifón de campana: Es un dispositivo que se usa para drenar la cama de cultivo. Se utiliza para poder acumular agua lentamente y cuando llega al nivel deseado drena rápidamente. Esto sirve para la adecuada oxigenación de las raíces de las plantas y evitar que se pudran al estar permanentemente sumergidas en el agua, a su vez que funciona como sistema de filtrado para el tanque de peces.

Para elaborar el sifón de campana se utilizo un bote de plástico de 1 Lt., un bote de plástico con tapa de rosca de ¼ Lt., un tubo de pvc de ¾ con cuerda.

6.- Peces: Dentro de las especies recomendadas para los sistema acuapónicos se encuentran lobina blanca, trucha, tilapia, mojarra, gold fish, carpa koi ya que son muy adaptables ya que son resistentes a bajas temperaturas y no requieren mucha oxigenación.

En este proyecto se utilizó carpa koi y japonés cabeza de león.

7.- Plantas: Las plantas que se recomiendan para los sistemas de acuaponia son las hortalizas de hoja como lechuga, acelga, perejil, las aromáticas como albahaca, orégano, menta, o vegetales varios como tomate, jitomate, brócoli, zanahoria, cebolla.

Para iniciar el proyecto plantaremos lechuga, tomate y jitomate, previamente se han puesto a germinar las semillas en almácigos con varias semanas de anticipación.

Primero se perforó el contenedor de plástico para hacer el desagüe del sifón de campana. Posteriormente se le instalaron los aditamentos del mismo.

En una mesa de madera cercana a la ventana se colocó la pecera con arena, piedra volcánica, agua y un termostato para regular la temperatura. Encima se colocó la cama de cultivo a la cual se le agregó el tezontle.

Se sumergió la bomba de agua en la pecera con el sistema de tubería para subir el agua a la cama de cultivo y se puso en funcionamiento.

Se añadieron los peces y 4 días después se colocaron las plantas.

Galería Método


Resultados

Al momento del armado de todos los elementos que lo integran el sistema acuapónico encontramos algunas dificultades.

Con meses de anticipación se comenzó con el cultivo de las semillas: lechuga, tomate, jitomate, chile y pepino en cajas de cultivo cerradas, notando que este método solo funcionó logrando la germinación con las semillas de jitomate.

Se procedió a abrir las cajas de cultivo obteniendo buena germinación con el resto de las semillas excepto las de chile.

Al final se descartaron los brotes de pepino ya que acorde a la investigación sus raíces no son resistentes al exceso de agua.

El funcionamiento del sifón de campana no fue el esperado ya que no estaba realizando el vaciado de la cama de cultivo quedándose estancada el agua hasta cierto nivel, se tuvieron que hacer varias pruebas y modificaciones antes de lograr el correcto funcionamiento.

Como sustrato elegimos la piedra tezontle, pero al momento de trasladar las plantas del almácigo a la cama de cultivo encontramos que el peso de la piedra era demasiado y rompía las hojas aun frágiles de los brotes estropeándose las lechugas.

Así que se decidió implementar dentro de botes de agua perforados en la parte inferior arena fina para pecera y no romper las ramas de las plantas.

Una vez realizados estos cambios se logró el correcto funcionamiento del sistema, los 4 peces que se agregaron al acuario se adaptaron rápidamente así como las plantas no han presentado cambios desfavorables.

Galería Resultados


Discusión

Conclusiones

El sistema acuapónico es un método ecológico por el ahorro de agua que representa,  es un método eficaz de obtener nuestras propias hortalizas ya sea de manera casera en espacios pequeños, incluso uno de 2 x 2 mts. como fue nuestro caso, o a grandes  escalas si se dispone del espacio adecuado.

Es un sistema que si bien no tiene mayor complejidad, si requiere aprender técnicas básicas de cultivo como la manera correcta de germinar una semilla, como trasplantarla sin generarle un shock y los cuidados básicos como el riego adecuado o control de plagas.

También se requiere saber el cuidado básico de los peces desde que especies son las que pueden convivir en armonía, el pH y temperatura correcta del agua, tipo y cantidad de alimentación.

El mayor problema que se tuvo al realizar el proyecto fue entender el correcto funcionamiento de un sifón de campana ya que es la parte principal para un correcto funcionamiento del sistema.

Bibliografía

Hipervínculos:

https://www.youtube.com/watch?v=gCNdU2nhEKc

www.youtube.com/watch?v=wgvWG5LairE

  • Acuaponia unillanos video 5

https://www.youtube.com/watch?v=Rb26E-MgzNY

  • Prueba de sifón de campana con grava unillanos acuaponia

https://www.youtube.com/watch?v=5jv-zRNwlUQ

  • Taller básico de acuaponia

https://www.youtube.com/watch?v=oklWorvKrig

 

PDF revista electrónica recuperada el día 17 de Diciembre de 2017. XX Congreso de Investigación

  • Título: Acuaponia, plantas y peces libres de químicos

Autores: Hugo Salinas Matus,  Jennifer Samantha Martínez Linares, Antar Ortega Domínguez, Gabriela Orihuela Gaspar, Reneé Adrian Martínez Lule.

 

 



Acuaponia

Summary

Research Question

How does an aquaponic system and its benefits work?

Problem approach

It is important to develop a sustainable system in which the raising of fish is combined and at the same time

Background

Objective

To create a sustainable system of production plants and fish. This ecological system called aquaponics in which are obtained organic plants 100 percent, free of pesticides with a less costs of consumption in the household.

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography




Ediciones anteriores