SSTEMAS DE PRODUCCIÓN EN ACUICULTURA
Transcript of 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
Solla - Nutrición Animal 2011 3
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
Solla - Nutrición Animal 2011 4
Fuente: Food Global Analysis – FAO 2012
Solla - Nutrición Animal 2011 5
Fuente: SOFIA – FAO 2012
2%
6%
2%
Solla - Nutrición Animal 2011 6
Fuente: Food Global Analysis – FAO 2012
Producción mundial proyectada de productos provenientes de
la Acuicultura y la pesca (Fuente: James Anderson – World Bank 2011)
Solla - Nutrición Animal 2011 7
22 Kg per cápita
180 mm tons
9.000 mm
personas
2050
Solla - Nutrición Animal 2011 8
Asia 89%
América 4% Europa
4%
Africa 2%
Oceanía 1%
Tons 2010
Fuente: SOFIA – FAO 2012
Producción mundial acuicultura por regiones
Solla - Nutrición Animal 2011 9
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
Solla - Nutrición Animal 2011 12
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
Solla - Nutrición Animal 2011 16
Source: Aquaculture Global Outlook and Susutainability- Travis Larkin– Global Outlook
AQ/2011
1985= 5 k pc 25 k pc
Solla - Nutrición Animal 2011 19
Crecer no es suficiente ……
Necesitamos hacerlo de
manera SOSTENIBLE !!!!!!!!!!
Solla - Nutrición Animal 2011 21
Dificultades para el
crecimiento
Solla - Nutrición Animal 2011 22
• 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
Solla - Nutrición Animal 2011 24
Solla - Nutrición Animal 2011 25
INTENSIFICACION BIOMASA X M3
Solla - Nutrición Animal 2011 26
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
Solla - Nutrición Animal 2011 36
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
Solla - Nutrición Animal 2011 37
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.
Solla - Nutrición Animal 2011 38
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
Solla - Nutrición Animal 2011 39
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
Solla - Nutrición Animal 2011 41
Tipos de aireación-Por Gravedad
• Aireación por gravedad (Agua pierde altitud = se amplía
área de superficie agua-aire)
Solla - Nutrición Animal 2011 42
Tipos de aireación – de Superficie
• Aireación de superficie (agitar superficie del agua para
incrementar interfase agua-aire)
• Bombas dispersoras de agua
• Aireadores de paleta
Solla - Nutrición Animal 2011 43
Tipos de aireación – por Difusión de aire
• Aireación por difusión de aire
Solla - Nutrición Animal 2011 44
Tipos de aireación – por Turbina
• Aireación por turbina
Solla - Nutrición Animal 2011 45
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)
Solla - Nutrición Animal 2011 46
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.
Solla - Nutrición Animal 2011 47
INTENSIFICACION BIOMASA X M3
Solla - Nutrición Animal 2011 49
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
Solla - Nutrición Animal 2011 50
Sistema abierto
Sistema RAS
SISTEMAS DE RECIRCULACION (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)
Solla - Nutrición Animal 2011 51
SISTEMAS DE RECIRCULACION (RAS)
• 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.
Solla - Nutrición Animal 2011 52
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
Solla - Nutrición Animal 2011 53
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)
Solla - Nutrición Animal 2011 54
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
Solla - Nutrición Animal 2011 55
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
Solla - Nutrición Animal 2011 56
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)
Solla - Nutrición Animal 2011 57
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
Solla - Nutrición Animal 2011 58
Procesos RAS – Esquema (http://www.blueridgeaquaculture.com)
Solla - Nutrición Animal 2011 59
Solla - Nutrición Animal 2011 60
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
Solla - Nutrición Animal 2011 67
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:
Solla - Nutrición Animal 2011 72
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
Solla - Nutrición Animal 2011 76
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
Solla - Nutrición Animal 2011 79
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
Solla - Nutrición Animal 2011 86
Solla - Nutrición Animal 2011 87
Recirculación en larvicultura
• Tanques redondos o
rectangulares
• Adecuación de
invernaderos para
mantener las temperaturas
constantes en el sistema y
dar mayor control
(bioseguridad)
Solla - Nutrición Animal 2011 88
Solla - Nutrición Animal 2011 89
• Biofiltros
• Bombas
(movimiento aguas)
• Sistema de
oxigenación
permanente
Solla - Nutrición Animal 2011 90
Solla - Nutrición Animal 2011 91
Solla - Nutrición Animal 2011 92
Solla - Nutrición Animal 2011 93
Solla - Nutrición Animal 2011 94
Solla - Nutrición Animal 2011 95
Solla - Nutrición Animal 2011 96
Solla - Nutrición Animal 2011 97
Solla - Nutrición Animal 2011 98
Solla - Nutrición Animal 2011 99
Solla - Nutrición Animal 2011 100
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).
Solla - Nutrición Animal 2011 101
Solla - Nutrición Animal 2011 102
Solla - Nutrición Animal 2011 103
Solla - Nutrición Animal 2011 104
Solla - Nutrición Animal 2011 105
• 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)
Solla - Nutrición Animal 2011 108
• 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
Solla - Nutrición Animal 2011 114
Solla - Nutrición Animal 2011 115
Solla - Nutrición Animal 2011 116
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)
Solla - Nutrición Animal 2011 117
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?
Solla - Nutrición Animal 2011 118
Solla - Nutrición Animal 2011 119
• Si algo puede salir mal, saldrá mal (Murphy)
– Anticipar
– Planear
– Entrenar
– Reaccionar
Solla - Nutrición Animal 2011 120
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)
Solla - Nutrición Animal 2011 121
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
Solla - Nutrición Animal 2011 122