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La siguiente discusión revela una serie de ventajas y desafíos clave de la acuapónica combinada de la siguiente manera:

Pro: Los sistemas aquapónicos acoplados tienen muchos beneficios para la producción de alimentos, especialmente el ahorro de recursos bajo diferentes escalas de producción y en una amplia gama de regiones geográficas. El objetivo principal de este principio de producción es el uso más eficiente y sostenible de los escasos recursos como piensos, agua, fósforo como nutrientes vegetales limitados y energía. Mientras que la acuicultura y la hidropónica (como autónomas), en comparación con la acuapónica son más competitivas, la acuapónica combinada puede tener ventaja en términos de sostenibilidad y, por lo tanto, una justificación de estos sistemas, especialmente cuando se ve en el contexto, por ejemplo, del cambio climático, la disminución de los recursos, escenarios que podrían cambiar nuestra visión de la agricultura sostenible en el futuro.

Pro: La acuapónica en pequeña escala y acoplada al patio trasero está destinada a apoyar la producción de alimentos a nivel local y comunitario por parte de los hogares y los agricultores. No son capaces de frenar los altos costos de inversión y requieren tecnologías simples y eficientes. Esto se aplica a las combinaciones probadas de peces y plantas en acuapónica acoplada.

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Fig. 7.15 Desarrollo de sistemas acuapónicos acoplados a partir de (a) humedales construidos con desechos domésticos (CW) y (b) CW en combinación con sistemas de acuicultura de recirculación (RAS) a (c) unidades hidropónicas en sistemas acuapónicos acoplados

Pro: Las plantas de la acuapónica acoplada contemporánea desempeñan un papel similar en el tratamiento de residuos como lo hacen los humedales construidos en la eliminación de residuos del agua (Fig. 7.15). Por lo tanto, las plantas de la unidad hidropónica en acuapónica acoplada cumplen la tarea de purificar el agua y pueden considerarse una «unidad biológica avanzada de purificación del agua» con el fin de reducir el impacto ambiental de la acuicultura.

Desafío: Se ha aceptado ampliamente que el uso solo de piensos para peces como insumo para la nutrición de las plantas suele ser cualitativa y cuantitativamente insuficiente en comparación con los sistemas de producción agrícola convencionales (por ejemplo, estiércol hidropónico N-P-K) (Goddek et al. 2016), lo que limita el crecimiento de ciertos cultivos en acuapónica acoplada.

Pro: Los sistemas aquapónicos acoplados tienen una influencia positiva en el bienestar de los peces. Los estudios más recientes demuestran que, en combinación con pepino y albahaca, se redujo el comportamiento agónico del bagre africano (C. gariepinus) (Baßmann et al. 2017, 2018). Más importante aún, comparando lesiones y patrones de comportamiento con el control, la acuapónica con alta densidad de albahaca influyó aún más positivamente en el bagre africano. Las plantas liberan sustancias en el agua de proceso como las fosfatasas (Tarafdar y Claassen 1988; Tarafdar et al. 2001) que son capaces de hidrolizar compuestos bioquímicos de fosfato alrededor de la zona radicular y exudar ácidos orgánicos (Bais et al. 2004). Además, los microorganismos en las superficies radiculares juegan un papel importante a través de la excreción de sustancias orgánicas, aumentando la solubilización de los minerales, haciéndolos disponibles para la nutrición de las plantas. Es evidente que el medio ambiente de la rizosfera, el «exudado radicular», consiste en muchos compuestos orgánicos tales como aniones ácidos orgánicos, fitosideróforos, azúcares, vitaminas, aminoácidos, purinas, nucleósidos, iones inorgánicos, moléculas gaseosas, enzimas y células de borde radicular (Dakora y Phillips 2002), que pueden influyen en la salud de los organismos acuáticos en sistemas acuapónicos acoplados. Esta relación simbiótica no está disponible ni en acuicultura pura ni en acuapónica desacoplada. Sin embargo, todavía es necesario realizar una investigación considerable para comprender los factores responsables de un mejor bienestar de los peces.

Pro: La acuapónica puede considerarse como una forma optimizada de la producción agrícola convencional, especialmente en aquellas zonas donde los factores de producción causados por las condiciones ambientales son particularmente difíciles, por ejemplo, en desiertos o zonas urbanas altamente pobladas (ciudades). Los sistemas aquapónicos acoplados se pueden ajustar fácilmente a las condiciones locales, en términos de diseño del sistema y escala de operación.

Desafío: Los acuapónicos acoplados también presentan desventajas, debido a las condiciones de proporción de componentes a menudo inadecuadas de la producción de peces y plantas. A fin de evitar consecuencias para el bienestar de los peces, los sistemas acuapónicos acoplados deben equilibrar la entrada de alimento, la densidad de población, así como el tamaño de las unidades de tratamiento de agua y la hidropónica. Hasta ahora, el conocimiento de las proporciones de componentes en la acuapónica acoplada sigue siendo limitado, y la modelización para superar este problema está al principio. Rakocy (2012) sugirió 57 g de alimento/día por metro cuadrado de área de cultivo de lechuga y una relación compuesta de 1 msup3/sup de tanque de cría de peces a 2 msup3/sup de grava de guisante que permite una producción de 60 kg/msup3/sup tilapia. Con base en el sistema UVI-se percibieron las proporciones de tamaño en sí mismas como una desventaja, ya que se debe lograr una relación relativamente grande entre la superficie de cultivo de plantas y la superficie de peces de al menos 7:3 para una producción vegetal adecuada. Por otro lado, los diseños de sistemas acoplados son muy variables, a menudo no comparables, y las experiencias obtenidas no pueden transferirse fácilmente a otro sistema o ubicación. En consecuencia, se necesitan muchos más datos de investigación para determinar los mejores coeficientes de producción posibles que permitan finalmente también la ampliación de los sistemas acuapónicos acoplados mediante la multiplicación de módulos básicos diseñados óptimos (véase también cap. 11).

Desafío: Se han indicado parámetros adversos de calidad del agua que afectan negativamente a la salud de los peces. Como señalaron Yavuzcan Yildiz et al. (2017), la retención de nutrientes de las plantas debe ser maximizada para evitar efectos negativos de la calidad del agua en el bienestar de los peces. Es importante seleccionar especies adecuadas de peces que puedan aceptar mayores cargas nutritivas, como el bagre africano (C. gariepinus) o el Nilo Tilapia (O. niloticus,). Las especies más sensibles, como el Zander o el lucioperca (Sander lucioperca), también podrían aplicarse en acuapónica porque prefieren cuerpos de agua enriquecidos con nutrientes o eutróficos con mayor turbidez (Jeppesen et al. 2000; Keskinen y Marjomäki 2003; [véase Sect. 7.7.1. Producción de pescado]). Hasta ahora, los datos son escasos que permitan hacer declaraciones precisas sobre las deficiencias en el bienestar de los peces. Con plantas generalmente necesitadas altas concentraciones de potasio entre 230 y 400 mg/L dentro del agua de proceso, 200—400 mg/L de potasio no mostró influencia negativa en el bienestar del bagre africano (Presas Basalo 2017). Del mismo modo, 40 y 80 mg/L de OrthOp en el agua de cría no tuvo ningún impacto negativo en el rendimiento del crecimiento, la eficiencia alimentaria y los rasgos de bienestar de los bagres juveniles africanos (Strauch et al. 2019).

Desafío: Otra cuestión es la posible transmisión de enfermedades en términos de seguridad alimentaria a las personas a través del consumo de plantas que han estado en contacto con residuos de pescado. En general, la aparición de zoonosis es menor porque la acuapónica cerrada es un sistema totalmente controlado. Sin embargo, los gérmenes pueden acumularse en el agua de proceso de los componentes del sistema o en el intestino de pescado. Escherichia coli y Salmonella spp. (bacterias entéricas zoonóticas) se identificaron como indicadores de contaminación fecal y calidad del agua microbiana, sin embargo, se detectaron en acuapónica solo en cantidades muy pequeñas (Munguia-Fragozo et al. 2015). Otra comparación de hojas verdes de textura lisa entre acuapónica, hidroponía y producción basada en el suelo no mostró diferencias significativas en el recuento de placas aeróbicas (APC, bacterias aeróbicas), Enterobacteriaceae, E. coli y Listeria, sugiriendo un nivel de contaminación comparable con patógenos ( Barnhart y otros 2015). Listeria spp. fue más frecuente (40%) en hidroponía con plantas desarraigadas (plantas acuapónicas con raíces 0%, plantas acuapónicas sin raíces\ < 10%), pero no necesariamente las especies dañinas L. monocitogenos. Se sugirió que la fuente de la bacteria podría deberse a la falta de manejo de la higiene, con poca relevancia para la acuapónica como tal. Otra bacteria infecciosa, Fusobacteria (Cetobacterium) _, fue detectada por Schmautz et al. (2017) en las heces de peces con una alta prevalencia de hasta 75%. Los representantes de _Fusobacteria son responsables de enfermedades humanas (germen hospitalario, abscesos, infecciones), que se reproducen en biopelículas o como parte de los intestinos de los peces. Aún no se han registrado infecciones humanas por Fusobacteria procedentes de acuapónica, pero pueden ser posibles descuidando los protocolos de higiene requeridos.

En general, hay bastante poca información sobre las enfermedades causadas por el consumo de peces y plantas procedentes de sistemas acuapónicos acoplados. En Wilson (2005), el Dr. J.E. Rakocy declaró que no se registró ningún brote de enfermedad humana en 25 años de producción acuapónica acoplada. Sin embargo, se debe utilizar un procedimiento de lavado de los productos vegetales para reducir el número de bacterias como medida de precaución. Chalmers recomendó un baño de cloro (100 ppm) seguido de un enjuague con agua potable (2004). Si se utiliza esta metodología y se evita el contacto de las plantas o productos vegetales con el agua del proceso de recirculación, la probabilidad de contaminación con bacterias patógenas humanas puede reducirse considerablemente. Esta es una precaución necesaria no sólo para acoplar, sino también para todas las demás formas de acuapónica.


Aquaponics Food Production Systems

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