Sistemas de Recirculación en Acuicultura

MASTER
MASTER EN
EN ACUICULTURA
ACUICULTURA YY PESCA
PESCA
UCA,
UCA, Campus
Campus Río
Río San
San Pedro,
Pedro, Puerto
Puerto Real
Real
88 de
de enero
enero aa 30
30 de
de junio
junio de
de 2008
2008
Sistemas de Recirculación en Acuicultura
Salvador
Salvador CÁRDENAS
CÁRDENAS
Jefe
Jefe del
del Departamento
Departamento de
de Producción
Producción
IFAPA,
IFAPA, Centro
Centro El
El Toruño
Toruño
Apdo.
Apdo. 16,
16, El
El Puerto
Puerto de
de Santa
Santa María
María
16 / 04 / 2008, 16:30 – 18:30
Definición de RAS
Los Sistemas de Recirculación en Acuicultura (RAS)
pueden ser definidos como sistemas que incorporan
tratamientos y reutilización de agua, en los que se
renueva menos del 10% del volumen total
Ventajas del RAS
• Flexibilidad en la selección del emplazamiento con la
posibilidad de localizar los cultivos cerca del mercado
• Reducción de uso del suelo y agua (*)
• Disminución de los costos energéticos (*)
• Control completo del agua (pH, salinidad, Tº, O2,, etc)
(*)
• Reducción de los vertidos orgánicos de los cultivos
• Bioseguridad (desinfección de los cultivos y vertidos)
• Control de la biomasa piscícola con la posibilidad de
mayores cargas en los cultivos: 60-120 kg/m3
• Posibilidad de liberar los peces en cualquier época del
año
con el tamaño deseado
• Calidad constante para el mercado
• Posibilidad de integrar los cultivos con otras actividades
(p.e.: cultivos asociados, cultivos hidropónicos,
irrigación)
Requerimientos de Agua/Suelo
ESPECIES y
SISTEMA
PRODUCCIÓN
(kg/ha/año)
CONSUMO
AGUA (l/kg)
TASA DE USO
DEL SUELO
TASA DE USO
DEL AGUA
O. niloticus
en estanques
17.400
21.000
77
210
I. punctatus
en estanques
3.000
3.000 – 5.000
448
400
0.mykiis
gairdneri en
tanques
150.000
210.000
9
2.100
Peneidos en
estanques
4.200 –
11.000
11.000 –
21.340
177
160
O. niloticus
en RAS
1.340.000
100
1
1
Phillips et al. (1991) en Timmons et al. (2001)
Ahorro Energético
(Producción de 100.000 alevines de lubina de 1 g)
Mano de Obra
Larvas
Energía
Alimento
Bombeo
54
50
%
%
100
Calentamiento
0
Circuito
Abierto
Circuito
Cerrado
27
0
Circuito
Abierto
Circuito
Cerrado
Blancheton, 2000
Sistemas de Engorde
EXTENSIVO
SEMIINTENSIVO
INTENSIVO
Recinto
Estanques
Tanques
Jaulas
Tanques en Circuito
Abierto (FAS)
Tanques en Circuito
Cerrado (RAS)
Renovación
del agua
Sin control
Sin
control
Sin
control
Sin control
Control
Total
Temperatura
Sin control
Sin
control
Sin
control
Difícil
Control
Control
Total
Bacteria y
Parásitos
Sin control
Sin
control
Sin
control
Posible
Control
Control
Total
Desechos
Solubles
Sin control
Sin
control
Sin
control
Posible
Control
Posible
Control
Desechos
Particulados
Sin control
Sin
control
Sin
control
Posible
Control
Posible
Control
Predadores
Sin control
Difícil
Control
Sin
control
Posible
Control
Control
total
Alevines
Control
Total
Control
Total
Control
Total
Control
Total
Control
Total
Condiciones
Naturales
Control
Global
Otras Características del RAS
• Es el sistema de cultivo super-intensivo
más utilizado en acuicultura
• RAS necesita de una mayor inversión
económica que otros sistemas de
producción
• Métodos principales: separación de
sólidos, aireación, separación de coloides,
biofiltración
Procesos de la Recirculación
Aireación
Oxigenación
Electrosoplantes
Oxígeno líquido
Difusores de aire
Desgasificadores
Tratamiento térmico
Calentadores
Enfriadores
Bombas de calor
Desinfección
Separación de Coloides
Fraccionador de
espuma
Rayos Ultravioletas
Ozono
TANQUES DE CULTIVO
Sistemas mixtos
Biofiltración
Separación de Sólidos
Desbastado
Sedimentación
Filtros de arena
Filtros de malla
Filtros sumergidos
Filtros de percolación
Filtros rotatorios
Filtros de lecho
Funcionamiento Básico
• Clarificación primaria = eliminación de sólidos
- Sedimentación, debastado, filtración mecánica
- Clarificación antes de la biofiltración
• Biofiltración = nitrificación y desnitrificación
• Clarificación secundaria (espumador) = eliminación de
floculantes biológicos (coloides)
• Adición de aire / oxígeno para soportar los peces y las
bacterias del biofiltro
Componentes Básicos
• Infraestructura básica • Componentes del Sistema
–
–
–
–
–
–
Caseta de bombeo
Grupo electrógeno
Electricidad trifásica
Almacén de pienso
Suministro de oxígeno
Edificio
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Tanques
Oxígeno
Fraccionador de espuma
Filtro mecánico (FM)
Filtro biológico (FB)
Calentadores / Enfriadores
Esterilizadores
Iluminación
Sistemas de control
(opcional)
Clasificación de los Componentes
• Primarios
–
–
–
–
–
tanques
bombas
fraccionador de espuma (*)
FM (*)
FB (*)
• Secundarios
– oxígeno
– calentadores/enfriadores
– esterilización
(*) información detallada
• UV
• ozono
– Iluminación
– otras bombas
Tanques
• Criterios
– no tóxicos
– durables
– facilmente limpiables
• Materiales
–
–
–
–
fibra de vidrio
hormigón
plástico
PVC
Bombas
• Tipos
– bombas de presión
– airlift
• Propósitos
– recircular el agua a través del
sistema
– usualmente colocadas
después del biofiltro
Aireación / Oxígenación
• Electrosoplantes + Difusores
• Bomba con venturi
• Torre
• U-tubos
• Conos
Esterilizadores
• Tipos
– rayos utravioletas
– ozono (*)
• Función
– desinfección (agua nueva, agua
circulante y/o efuentes)
– (*) oxidar los compuestos orgánicos
disueltos (nitrito a nitrato)
– (*) 10-15 g de ozono por kg de
pienso son suficientes
Bombas de Calor / Calderas
Otros Componentes
• Iluminación
– bajos niveles de
iluminación reducen el
estrés en los peces
• Sistemas de control
Tratamientos del Agua
• Físicos: desbastado, sedimentación,
centrifugación, filtración de arena, control de
la temperatura, esterilización UV, filtración de
cartuchos, filtración con bolsas
• Químicos: fraccionador de espuma, aireación,
inyección de oxígeno, control de la salinidad,
carbon activo, control del pH, osmósis inversa,
desgasificación, intercambio iónico, ozonación
• Biológicos: nitrificación, desnitrificación
Caracterización de los Sólidos
• Todos los contaminantes en los efluentes, excepto
los gases disueltos, contribuyen a la presencia de
sólidos
• Sólidos = constituyentes orgánicos + inorgánicos
• Los sólidos bloquean las tuberias, aumentan el
consumo de oxígeno, saturan los equipos de
filtración
• Cuando se descomponen, los sólidos orgánicos
consumen oxígeno y liberan NH3/NH4+-N
• El 70% del NH3/NH4+-N en los vertidos esta
asociado con los sólidos orgánicos (no excretado
como N líquido)
Clasificación de los Sólidos
• Los materiales sólidos se clasifican en: sedimentos,
suspendidos, coloidales o disueltos
• La mayoría de los sedimentos tienen > 10 µM
• Las partículas suspendidas son atrapadas en
membranas de 1 µM
• Las partículas disueltas consisten en algunos iones y
moléculas orgánicas e inorgánicas
Tamaño de las Partículas
Tratamientos Físicos:
Filtros de Tambor
• Sencillo, metódo tradicional, pre-tratamiento previo al
tratamiento primario
• Colocado a lo largo del flujo de agua
• Los filtros de tambor finos se usan también en los
tratamientos terciarios
• Los materiales estan constituidos por fibras
• El coste se incrementa cuando decrece el tamaño de la
malla
• Separados estáticos vs. rotarios (0,25 a 1,5 mm;
alrededor de 2-9 litros por minuto por milímetro
cuadrado; eficiencia de eliminación del alrededor del 525%)
• Los filtros rotatorios para sólidos finos tienen un 50-70%
de efiacia para partículas entre 15-60 µM
Tratamientos Físicos:
Filtros de Tambor
Tratamientos Físicos:
Separación de Sólidos Gravitacional
• Los vertidos son primeramente tratados mediante una
sedimentación sencilla (tratamiento primario)
• Como ocurre con los estanques de cultivo, el criterio de
diseño consiste en una sección longitudinal,
ralentización del flujo, profundidazación del tanque y
descarga mediante rebosamiento
• Los depósitos de sedimentación ideales no existen en el
mundo real debido a la gran variedad de tamaños de
las partículas, composición, etc.
• Cuando la velocidad de sedimentación es conocida, las
dimensiones básicas pueden ser estimadas
Tratamientos Físicos:
Filtros Granulares
• También conocidos como filtros de “arena”
• Criterios de fabricación: tipo de fibra del
continente, procedimientos de operación,
características de los vertidos, características del
medio filtrante
• Otros: tiempo del colmatación, facilidad de
contralavado, presión máxima admitida
• La mayoría dispone de un medio filtrante sencillo:
un tipo de arena o tamaño de partícula
• Se pueden clasificar como filtros de arena lentos o
rápidos
Tratamientos Físicos:
Filtros Lentos de Arena
• Usualmente construidos por el
usuario, a cielo abierto
• Las flujos son lentos, 0,6-0,7 litros
por segundo /m2
• Tamaño de partícula: 30 µM max
• Por esta razón necesitan más
superficie
• Aprovechan el desnivel para
establecer un flujo gravitatorio
• El agua limpia sale por el desagüe
del fondo
Tratamientos Físicos:
Filtros Rápidos de Arena
• Cerrados, unidades bajo presión
• Flujos altos
• Los contralavados suelen ser automáticos
Tratamientos Químicos:
Fraccionador de Espuma
• También conocido como: separador de urea, separador de
proteínas, separador de coloides, espumador, etc.
• Elimina las sustancias coloidales: proteínas
• Los compuestos son adsorbidos en la superficie de las
burbujas y sacadas fuera del sistema
• La espuma acumulada en la extremo superior de la columna
de agua es expulsada por rebosamiento
• Beneficios: reduce la saturación de los filtros, elimina
compuestos de alto peso molecular (p e., proteínas),
incrementa la claridad del agua, incrementa la aireación del
agua, incrementa la estabilización del pH (elimina los ácidos
orgánicos)
Fraccionador de Espuma
INNOVAQUA
IFAPA
Fraccionador de Espuma
• Para una máxima eficiencia los
surfactantes en el agua deben
mezclarse con las burbujas en la
colunma de agua del espumador
• Burbujas pequeñas =
más contacto
(> relación superficie/volumen)
• El diámetro de la burbuja ideal es
0,8 mm
Biofiltración
Pez
Restos fecales
y de pienso
Proteína del alimento
Productos de desecho
metabólicos
Liberación a la atmósfera
NH3
NH4+
Nitrosomonas sp.
N2
NO2-
Nitrobacter sp.
Plantas
NO32-
Productos de Desecho Metabólicos
Lupatsch & Kissil (1998)
Biofiltración
• La filtración biológica, en sentido amplio, se refiere
a las técnicas de filtración que utilizan organismos
vivos para eliminar alguna sustancia en una
solución acuosa
• Los organismos vivos pueden ser: bacterias, algas,
plantas superiores (principalmente cultivos
hidropónicos)
• La filtración biológica, de la que vamos a hablar
aquí, se refiere a la eliminación de amonio, nitrito y
nitrato mediante bacterias
• Conclusion general: después del oxígeno, el
amonio a menudo se convierte en un factor
limitante para el éxito del RAS
Cinética de la Biofiltración
• Repaso rápido:
– Amoniaco (NH3) y Nitrito son tóxicos para los peces a
concentraciones bajas
• Amonio Total (NH3 + NH4+)
– Dorada y Lubina: > 2 ppm
• Amoniaco (NH3)
– Salmónidos: > 0,002 ppm
– No salmónidos: > 0,01 ppm
– Especies marinas: > 0,05 ppm
• Nitrito (NO2-)
– Dorada y Lubina: > 2 ppm
– Nitrato (NO32-) es considerado poco tóxico (hasta 400 mg/L)
• Dorada y Lubina: > 100 ppm
• Todas las conversiones son aeróbicas (p.e., requieren oxígeno)
• Bajo [O2] = desnitrificación y posible perdida de N del agua de
cultivo
• ¿Podría la desnitrificación, sola, funcionar? Posiblemente, pero
no es eficaz desde un punto de vista económico
Cinética de la Biofiltración
Porcentaje de NH3 en Función de la Tª y el
pH sobre Amonio Total (TAN)
pH
TEMPERATURA ( °C)
8
12
16
20
24
28
32
7.0
8.0
0.2
1.6
0.2
2.1
0.3
2.9
0.4
3.8
0.5
5.0
0.7
6.6
1.0
8.8
8.2
2.5
3.3
4.5
5.9
7.7
10.0
13.2
8.4
3.9
5.2
6.9
9.1
11.6
15.0
19.5
8.6
6.0
7.9
10.6
13.7
17.3
21.8
27.7
8.8
9.2
12.0
15.8
20.1
24.9
30.7
37.8
9.0
13.8
17.8
22.9
28.5
34.4
41.2
49.0
9.2
20.4
25.8
32.0
38.7
45.4
52.6
60.4
9.4
30.0
35.5
42.7
50.0
56.9
63.8
70.7
9.6
39.2
46.5
54.1
61.3
67.6
73.6
79.3
9.8
50.5
58.1
65.2
71.5
76.8
81.6
85.8
10.0
61.7
68.5
74.8
79.9
84.0
87.5
90.6
10.2
71.9
77.5
82.4
86.3
89.3
91.8
93.8
EJEMPLO: Para obtener la concentración de NH3 en agua a pH 8.4, 28°C y 2 mg/L de TAN:
2 mg/L x 15.0 (de la tabla) / 100 = 0.3 mg/l de NH3
Boyd (1982)
Equilibrio NH4+ / NH3 en
función del pH
Cinética de la Biofiltración
• En la nitrificación intervienen bacterias
quimioautotrofas, autotrofas quimiosintéticas o
quimiolitotrofas
• Las bacterias obtienen la energía de compuestos
inorgánicos en vez de los orgánicos
• El carbono es aportado por el CO2 y el hidrógeno
del agua, del amonio o de la atmósfera
• 400 especies de bacterias están implicadas en la
oxidación del Amonio: Nitrosomonas,
Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosocystis,
Nitrosoglea (principalmente Nitrosomonas
europea y monocella)
• Nitrito: Nitrobacter sp. y Nitrocystis sp.
Cinética de la Biofiltración
• Oxidación del amonio a nitrito:
– NH4+ + 1,5O2 2H+ + H2O + NO2– Nitrosomonas sp. solamente puede utilizar el
amonio NH4+
– La energía derivada de este proceso es usada
para asimilar el CO2
• Oxidación de nitrito a nitrato:
– NO2- + 0,5O2 NO32– La energía liberada en ambas reacciones es
utilizada para el crecimiento celular
– La generación de energía no es muy
eficiente:
el tiempo de generación es de 10-12 hr
Cinética de la Biofiltración
• Por cada gramo de NH4+-N oxidado a NO3-N, se
consumen 4,57 g de O2 y 7,13 g de CaCO3
• Además, se producen 8,59 g de H2CO3 (ácido
carbónico), 0,17 g de masa celular, 4,43 g de
nitratos, 3,73 g de agua y 5,97 g de CO2
• Así: la nitrificación es un proceso acidificante (p.e.,
hay que estar atento al descenso del pH)
• Con la excepción del intercambio iónico, ningún
otro proceso químico, físico o biológico ha
demostrado ser tan efectivo en la eliminación del
amonio
Utilización de los Biofiltros
• Los biofiltros en los sistemas de producción
acuícola solamente se llevan estudiando desde
hace 25 años
• Los primeros tipos usados fueron los filtros
sumergidos, pronto reemplazados por los filtros
de percolación, aunque los mismos principios se
aplican a todos los biofiltros
• Varios tipos: sumergidos, percolantes,
rotatorios (biodiscos y biotambores), lechos
fluidos, lechos flotantes
• Los biofiltros sumergidos son sencillos y han
sido tomados de la industria de tratamiento de
efluentes, pero resultan ser menos eficientes
que los percolantes
Biofiltros Sumergidos
• Son filtros con flujo descendente (de arriba a abajo)
• Relegados a sistemas de cultivo sencillos
• Las bacterias crecen como una película en la superficie
del medio filtrante
• El medio filtrante esta continuamente sumergido
• La mayoría de los medios usados son: piedra caliza
(mejora el pH), conchas de ostras, conchas de almejas,
coral triturado, modulos de plástico o cerámica, anillos
de vidrio o plástico, incluso redes de pesca
• Las partículas deben ser más grandes de 19-25 mm o se
colmatarán los filtros
Biofiltros Sumergidos
Nivel del agua
Nivel del agua
ENTRADA
Medio filtrante
FILTRO SUMERGIDO
SALIDA
Biofiltros de Percolación
ENTRADA
Aspersor
Medio filtrante
SALIDA
FILTRO DE PERCOLACIÓN
• Diseño similar a los sumergidos con
una gran diferencia: el medio filtrante
no esta sumergido
• Las bacterias estan adheridas a un
medio filtrante humedecido y en un
ambiente semi-aeróbico
• Raramente se colmatan
• Solamente funcionan en flujo
descendente
• El medio filtrante consiste en módulos
de plástico (ligeros, gran superficie)
• La arena no puede ser usada por su
escasez de huecos
Biofiltros Sumergidos vs.
Percolantes
Medios Filtrantes de
Percolación
Biofiltros Rotatorios
Dirección de rotación
ENTRADA
Medio filtrante rotatorio
SALIDA
Nivel del agua
FILTRO ROTATORIO
• También conocidos como biocontactores
rotatorios (RBC), biodiscos o
biotambores
• Biodiscos: serie de discos (diámetro: 1,2
m) montados en un eje horizontal
• El 40% de la superficie del disco esta
sumergido permanentemente, mientras
el eje y los cojinetes estan por encima del
nivel del agua
• Los discos estan separados uno del otro
por una distancia mínima de 13 mm
• La mayoría de los discos están
construidos en forma de láminas planas
o coarrugadas de fibra de vidrio o
plástico
Biodiscos
• Velocidad de rotación: 2-6 rpm
• Con una potencia de 0,25 C.V. se
pueden mover biodiscos de 1,2
m de diámetro a una velocidad
de 3-4 rpm
Biotambores
• Los biotambores son
variantes de los
biodiscos
• Cilindros llenos de medio
filtrante =
más superficie
• Desventaja: se necesita
más energía para la
rotación
Bioreactores de Lecho Fluido
Desventaja: requiere una flujo ascendente fuerte (Q >
230-250 lpm/m2)
SALIDA
Arena fluidizada
Base perforada
ENTRADA
FILTRO DE LECHO FLUIDO
• El contenido esta dentro de un tubo
vertical de plástico
• La arena esta soportada por gravilla
sostenida por un plato oerforado
• El medio filtrante permanece en
suspensión gracias al flujo
ascendente del agua
• Usualmente impulsada a presión
por una bomba
• Solamente usada para la
transformación del NH3 (no de los
sólidos)
• El criterio principal de diseño debe
contemplar un flujo ascendente
elevado y la demanda de oxígeno
• La capacidad es 10 x la de los
bioflitros estáticos
Bioreactores de Lecho Flotante
SALIDA
Base perforada superior
Agua
Bolitas de plástico
de 2 a 4 mm
Agua
Base perforada inferior
ENTRADA
FILTRO DE LECHO FLOTANTE
• También conocido como biofiltros de
bolitas
• Baja densidad del medio filtrante
• Utilizan múltiples bolitas de 2-4 mm en
flujo ascendente a presión
• Las bolitas flotan por encima del punto
de inyección del agua
• Capaz de capturar sólidos y biolfiltrar
• Atrapan las partículas en suspensión
mientras aumentan la nitrificación
• Pueden nitrificar 270 mg TAN por m2
por día
• 1 m3 de bolitas pueden proporcionar
un tratamiento completo del agua con
los desechos generados por 12-16 kg
de alimento por día (400-530 kg
peces/m3 medio filtrante)
Factores Físicos que Influyen en
la Biofiltración
• La luz solar directa o cualquier otra fuente de rayos UV
inhibe la actividad nitrificante de las bacterias. Por tanto,
es mejor mantener el biofiltro en completa oscuridad
• Sólidos en Suspensión (SS) < 20 ppm
• Superficie necesaria para la nitrificación: 100 m 2 de
superficie filtrante por kg de pienso por día
• Temperatura óptima para la nitrificación: 30-35 ºC.
Como la mayoría de los cultivos piscícolas operan a
temperaturas más bajas, lo mejor es mantener la
temperatura en el intervalo óptimo para el crecimiento
de los peces. Este efecto se puede cuantificar:
– RAR (%) = 45 + 2,73 Tº (ºC), donde RAR es la tasa de
eliminación de amonio, % relativo a 20 ºC
– La nitrificación a 10 ºC es el 72 % de la tasa a 20 ºC y a 30
ºC la tasa es del 127 % de la tasa a 20 ºC
Factores Químicos que Influyen
en la Biofiltración
• pH: la inhibición de la nitrificación comienza por debajo
de pH = 7
• pH óptimo > 7,0
• NH3 inhibe Nitrosomonas sp. y Nitrobacter sp. a 10-150
y 0,1-1,0 mg/L, respectivamente
• O2: efluente del biofiltro > 2,0 mg/L
• Alcalinidad: 20-50 mg/L
• Salinidad: el normal en los intervalos de cultivo, sin
cambios bruscos. La salinidad afecta a la capacidad
nitrificante cuando se inoculan bacterias procedentes de
agua dulce. Es mejor usar bacterias procedentes del
medio marino o estuárico
Arranque del Biofiltro
• Requiere varias semanas para que sea completamente
funcional (a 30 ºC: 3-4 semanas; a 10 ºC: 3 meses)
• Los animales heterótrofos consumen materia orgánica
liberando amoniaco, el amonio permite el crecimiento
poblacional de Nitrosomonas sp. (10-14 días)
• El tiempo total requerido para convertir NH3 a NO32- es de 30100 días (media = 45 días)
• Las adiciones graduales de los heterotrofos permiten un
incremento lento del NH3 en el sistema (3-5 días entre
adiciones)
• Se puede usar agua y medio filtrante húmedezido procedente
de otros biofiltros (81% más rápido)
• Los inoculantes artificiales no son tan eficientes como los
medios húmedos
Procedimientos para la
Activación del Biofiltro
PASO
PROCEDIMIENTO
COMENTARIOS
1
Establecer una concentración de amonio total (TAN)
de 10 a 20 ppm
53 a 106 mg NH4HCO3
por litro
2
Medir TAN cada 2 –3 días
3
Cuando TAN < 5 ppm, añadir NH4HCO3 para obtener
10 a 20 ppm
4
Medir TAN cada 2 –3 días
5
Repetir paso # 3
6
Medir TAN y Nitrito diariamente
7
Cuando TAN < 5 ppm, añadir NH4HCO3
(como paso 1)
8
Continuar añadiendo NH4HCO3 hasta que el
nitrógeno añadido diariamente sea equivalente a ¼
a ½ de la carga de amonio total esperada de la
alimentación de los peces
40 a 80 mg NH4HCO3/kg
pienso
9
Estabular los animales y comenzar su alimentación;
controlar TAN y Nitrito estrechamente
(como paso 1)
(como paso 1)
Concentración (ppm) como nitrógeno
Evolución de la Nitrificación (20 ºC)
24
Amonio Total
Nitrito
20
Nitrato
16
NH3 +
NH4+
NO32A veces puede
alcanzarse una
situación estabilizada
debido a la renovación
del agua
NO2-
12
8
4
Situación estabilizada
0
0
6
13
19
26
32
39
45
Día
Activación de Nitrosomonas sp.
Activación de Nitrobacter sp.
52
58
Desnitrificación
(Biofiltros aeróbios/anaeróbios)
• Función: reducir nitrato a nitrógeno gaseoso
pH < 7
NO3- + 5/6 CH3OH
Pseudomonas
1/2 N2 + 5/6 CO2 + 7/6 H2O + OH-
• Efectos secundarios
– producción de H2S (olor a huevos podridos)
– cuando se detecta este olor podremos considerar que se ha
llegado a valores letales, entonces debemos renovar
rapidamente para eliminarlo
– en los filtros anaeróbios se puede eliminar colocando planchas
de hierro dulce u oxidado
Preguntas y Recomendaciones
• Preguntas:
– ¿que método es el mejor?
– ¿y cual más económico?
• Recomendaciones:
–
–
–
–
–
Lo más sencillo posible
No gastar en lujos
Invertir en bombas y filtros
Buscar proveedores de confianza
No intentar inventar la rueda
Ejemplos Reales
de
Sistemas de Recirculación
RAS en Cría Larvaria
(Mediterráneo)
Características del
cultivo
Características del
sistema
Larvas
Alevines
Larvas
Alevines
Peso final
40 mg
1-5 g
Filtro de
arena
Filtro de malla
Carga inicial (kg/m3)
0,4
0,4
Desinfección UVA
Carga final (kg/m3)
4
30
Biofiltro
Duración (días)
40
90
Desgasificador (CO2)
Limpieza (días)
40
90
Calentamiento/
Enfriamiento
Aireación
Blancheton, 2000
Oxigenación
RAS en Preengorde
(Mediterráneo)
Características del
cultivo
Características del sistema
Peso final
(g)
10 – 150
Carga inicial (kg/m3)
10
Carga final
(kg/m3)
50 – 80
Duración
(meses)
1-6
Filtro de malla
Desinfección UVA
Biofiltro
Desgasificador(CO2)
Calentamiento/Enfriamiento
Control del pH
Oxigenación
Limpieza
cada ciclo
Blancheton, 2000
RAS en Engorde
(Mediterráneo)
Características del
cultivo
Características del sistema
Peso final
(g)
200 – 1.500
Carga inicial
(kg/m3)
> 25
Carga final
(kg/m3)
> 100
Duración
(años)
1–2
Limpieza
cada ciclo
Filtro de malla
Desinfección (UVA, O3)
Biofiltro nitrificador grande
Biofiltro desnitrificador (opcional)
Desgasificador(CO2)
Calentamiento
Enfriamiento
Control del pH
Oxigenación
Blancheton, 2000
RAS en Europa
PAÍS
ESPECIES
Nº GRANJAS
PROD. (Tm.)
AÑO
ALEMANIA
Anguilla anguilla
5
300
--
BÉLGICA/LUX
Anguilla anguilla
3
160
--
GRAN BRETAÑA
Anguilla anguilla
2
45
--
GRECIA
Anguilla anguilla
11
600
--
DINAMARCA
Anguilla anguilla
26
2.700
1985
ESPAÑA
Anguilla anguilla
2
340
1986
FRANCIA
Anguilla anguilla
Dicentrarchus labrax
Scophthalmus maximus
1
1
1
25
200
--
--1990
HOLANDA
Anguilla anguilla
Clarias gariepinus
60
24
4.000
5.000
1985-1990
NORUEGA
Salmo salar
--
--
1985
Producción de Lubina
(Francia)
Circuito abierto
(FAS)
Circuito cerrado
(RAS)
Prod. Anual (Tm)
100
70
Volumen (m3)
1.600
400
Renovación
especifica
150 m3 por kg de
alimento
0,5-1,5 m3 por kg de
alimento
Temp. media (ºC)
19
21,5
Carga (kg/m3)
30-60
70-100
Otras
Alimentación
automática,
oxigenación y
emergencias
Alimentación
autodemanda,
oxigenación y
emergencias
Blancheton, Gasset y Eding, 2004
Producción de Rodaballo
(Francia)
Circuito abierto Circuito cerrado
(FAS)
(RAS)
Temp. media (ºC)
6 - 24
12 - 18
Recirculación (%/h)
20 - 50
100
Renovación (%/día)
500 - 1200
100
Factor de conversión
1,3
1,0 – 1,1
Peso inicial (g)
20 – 100
20
Peso final (g)
900 - 1.100
1.500 – 1.800
Carga (kg/m3)
65 – 70
70
Mortalidad
10 - 15
8-9
Lavenant, De La Pomelie y Paquotte, 2004
RAS con Tilapia (Israel)
Parámetros
de producción
Cultivo (días)
331
Renovación (%/día)
4,1
Consumo de agua (m3/kg)
0,19
Factor de conversión
2,03
Peso inicial (g)
28
Peso final (g)
501
SGR (%)
0,87
Carga (kg/m3)
81,1
Biomasa (kg)
4868
Supervivencia (%)
95
Componentes
V. Tanques: 60 m3
V. Filtros: 40 m3
Tiempo de
retención en los
tanques: 1 h
Tiempo de
retención en los
filtros: 5 h
Van Rijn, 2001
RAS con Dorada
(Israel)
Circuito abierto Circuito cerrado
(RAS)
(FAS)
Volumen cultivo (m3)
100
100
Cultivo (días)
200
322
Renovación (%/día)
800
80
Consumo de agua (m3/kg)
35-40
3,5-4,0
Factor de conversión
1,8
1,8
Densidad inicial (nº/m3)
250
250
Peso inicial/final (g)
86 / 330
86 / 490
SGR (%)
0,67
0,54
Carga final (kg/m3)
78
94
Supervivencia (%)
99
95
Mozes et al., 2003
Sistemas de Recirculación en
el IFAPA Centro El Toruño
Cronología
AÑOS
TIPO
M3
ESPECIES
OBJETIVOS
1988
RAS
1.000
Oncorhynchus mykiss
Aclimatación a agua de mar
1992
RUS (1)
11.000
Ruditapes philippinarum / Sparus aurata
Mejora de los efluentes
1995
RUS
Ruditapes philippinarum / Sparus aurata
Mejora de los efluentes
1995–97
RAS
6
Dicentrarchus labrax / Sparus aurata
Experimentos de alimentación
1995-97
RAS
48
Diplodus sargus / Sparus aurata
Preengorde
1995/97/99
RAS
900
Acipenser naccarii
Aclimatación a agua de mar
1999-2007
RAS
80
Solea senegalensis
Puesta desfasada (+)
1999-2001
RAS
550
Thunnus thynnus
Engorde
2002-07
RAS
100
Pagellus bogaraveo
Puesta en cautividad (+)
2002-07
RAS
250
Epinephelus marginatus
Puesta en cautividad (+)
2002-07
RAS
550
Argyrosomus regius
Puesta en cautividad (+)
2002-07
RAS
250
Pagrus auriga
Puesta en cautividad (+)
2002-07
RAS
250
Pagrus pagrrus
Puesta en cautividad (+)
1999-2007
RUS
2.000
Varias
Cultivo
2008-10
IMTA (2)
24.000
Ruditapes philippinarum-Argyrosomus regius
Mejora de los efluentes
(1) RUS: Reuse Aquaculture System
(2) IMTA: Integrated Multi-Trophic Aquaculture
Aclimatación de O. mykiss
• Aclimatación: 16 días (diciembre 1988)
• Componentes del sistema de recirculación:
• 4 tanques de cultivo (hormigón) de 70 m3
• 1 tanque (PRFV) de mezcla de agua dulce y de mar de
8 m3
• 1 estanques de recirculación de 700 m2
• Truca arcoiris: 18.180 peces de 300 g (1 año de vida)
• Carga (Kg/m3): 21
• Renovación (m3/h): 0,7
• Calidad del agua:
• Temperatura (ºC): 9-13
• Salinidad (ppt): 0 - 34
• Oxígeno (ppm): 7,0 – 10,8
• Supervivencia (%): 99,2
• Engorde en la bahía de Getares (Algeciras)
Aclimatación de A. naccarii I
AGUA SALADA
AGUA POTABLE
BOMBA 20 m3/h
ELECTROSOPLANTE
D
BOMBA
3
7,2 m /h
E-1
E-2
RECIRCULADOR
E-3
E-4
F-1
F-2
C-1
BOMBA
4,2 m3/h
CANAL DE DESAGÜE
FILTRO BIOLÓGICO
D : TANQUE DE CONTROL (AGUA DULCE)
E : TANQUES DE ACONDICIONAMIENTO DE ESTURIONES
F : TANQUES DE FILTRACIÓN BIOLÓGICA
C : ESTANQUE DE DECANTACIÓN Y MEZCLA DE AGUAS
Aclimatación de A. naccarii II
• Aclimatación: 44 días
• Componentes del sistema de recirculación:
• 1 tanque experimental de 70 m3 , dividido en cuatro
partes
• 1 tanque de control de 70 m3
• 1 estanque de recirculación de 700 m2 para la
mezcla de agua dulce y agua de mar
• Esturión italiano: 40 peces ( 5 lotes)
• Edad (años): 1- 4
• Peso (g): 400 – 5.000
• Salinidad (ppt): 0 - 33
• Supervivencia (%):
– Peces de 2 años: 12 %
– Peces de 4 años: 50 %
Cría de Dorada, Lubina y Sargo
TIPO DE CULTIVO
Cultivos
experimentales
Cultivos
semiindustriales
Nº sistemas empleados
4
4
1
Nº tanques cultivo
2
2
4
3,2
3,2
48
1
1
11
Separador espuma (m3)
0,05
0,05
---
Vol. filtros biológicos (m3)
0,8
0,8
28
Renovación (%/día)
10
10
5-7
Dorada
Lubina
Dorada y Sargo
91
285
170
Vol. cultivo máximo (m3)
Vol. reserva (m3)
Especie
Duración cultivo (días)
Cría de Dorada, Lubina y Sargo
TIPO DE CULTIVO
CULTIVOS
EXPERIMENTALES
Especie
Circuito
Dorada
CULTIVOS
SEMIINDUSTRIALES
Lubina
Cerrado
Dorada
Sargo
Cerrado
Abierto
Abierto
Cerrado
Nº sistemas
4
1
2
2
1
1
Calefacción (kw)
--
--
0,5-1
--
--
--
Nº alevines (miles)
1,68
0,42
0,80
1
0,42
6,36
7,85
Supervivencia (%)
97,5
97,5
98,0
98,4
95,3
76,0
47,8
Peso inicial (g)
8,1
8,1
18,9
18,9
18,9
5-25-100
4-90
Peso final (g)
41,9
43,0
66,3
55,5
52,9
13-45-?
7-?
Carga máxima (kg/m3)
5,6
5,5
9,0
9,6
6,6
3,8
1,3
Cría de Dorada y Sargo
Reproducción de S. senegalensis I
ENTRADA DE AGUA NUEVA
FILTRO MECÁNICO
RECOGEDOR
ESTERILIZADOR
DE U. V.
ESPUMADORES
BOMBA
TUBOS DE AIREACIÓN
ENTRADA DE AGUA NUEVA
Reproducción de S. senegalensis II
FILTRO BIOLÓGICO
TUBOS DE AIREACIÓN
ESPUMADORES
TANQUE DE REGULACIÓN 2
RECOGEDOR DE HUEVOS
ESTERILIZADOR
DE U. V.
TANQUE DE PUESTA
TANQUE DE REGULACIÓN 1
ENFRIADOR
TUBOS DE LIMPIEZA
Reproducción de P. auriga
BOMBA Y TUBO VENTURI
SONDA DE OXÍGENO
RECOGEDORES DE HUEVOS
SONDA DE TEMPERATURA
FILTROS DE ARENA
BOMBA
DEPÓSITO DE
OXÍGENO LÍQUIDO
( 4.000 Kg )
CENTRALINA
CAUDALÍMETROS
CON ELECTROVÁLVULAS
Reproducción de A. regius I
ELECTROSOPLANTES
ESTRUCTURA DE PERFILES METÁLICOS Y SUELO
DE TRAMA PARA ACCESO A LOS TANQUES
APORTE DE AGUA NUEVA
APORTE DE AGUA NUEVA
TANQUE DE 5 m DE RADIO
TANQUE DE 3 m DE RADIO
FILTRO
REBOSADEROS
BOMBA
RECOGEDOR
DE HUEVOS
FILTRO
BOMBA
FILTRO DE SÍLICE
ENFRIADOR
TANQUE DE 3 m DE RADIO
FILTRO
APORTE DE AGUA NUEVA
Reproducción de A. regius II
RECOGEDOR
DE HUEVOS
REBOSADEROS
PLATAFORMA DE ACCESO
A LOS TANQUES
REBOSADEROS
RECOGEDOR
DE HUEVOS
FILTROS
3,50
2,40
1,10
VISOR
1,90
FILTROS
TANQUE DE 5 m DE RADIO
DESAGÜES DE FONDO
TANQUE DE 3 m DE RADIO
Desnitrificador
Sistema de reutilización (RUS)
TANQUE ELEVADO
BOMBAS SUMERGIBLES (2)
FILTROS BIOLÓGICOS
CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN
FOSO
APORTE DE LAS NAVES
CRIADERO Y SEMILLERO
REBOSADERO
ESTANQUES DE DECANTACIÓN
BOMBAS SUMERGIBLES (2)
+ Información
•
Cárdenas S., Cañavate JP., 1998.- Recirculación de agua a través de filtros
biológicos en cultivos de peces marinos. Revista Aquatic 2
(http://www.revistaaquatic.com).
•
Cárdenas S., Cañavate JP, Revilla E., Méndez J., Calvo A., Cañavate JP.,
2002.- Descripción de una instalación nueva para el cultivo en circuito
cerrado de atunes. I Congreso Iberoamericano Virtual de Acuicultura “CIVA
2002” (http: //www.civa2002.org).
•
Cárdenas S., Cañavate JP., Revilla E., Méndez J., Muñoz JL., Naranjo JM.,
2004.- Recirculation Aquaculture Systems at CICEM El Toruño. Avanced
Course on Recirculation Systems and Their Application in Aquaculture.
IFREMER, CIHEAM, FAO. Sétè (France).
•
Cárdenas S., Cañavate JP., Zerolo R., 2008.- Recirculation Fish Culture
Systems at IFAPA Centro El Toruño. Curso Avanzado sobre Sistemas de
Recirculación y su Aplicación en Acuicultura. IRTA, CIHEAM, Sant Carles de
la Ràpita, Tarragona (España), 10-14 marzo 2008.
•
Muñoz J.L., Sánchez-Lamadrid A., Saavedra M., Cárdenas S., 1995.- Cultivo
asociado de almeja japonesa (Ruditapes philippinarum) y dorada (Sparus
aurata) en estanques con circuito semicerrado. Actas del V Congreso
Nacional de Acuicultura, Universidad de Barcelona. San Carlos de la Rápita
(Tarragona).
¡ Gracias por su atención !
Área de Cultivos Marinos y Recursos Pesqueros
IFAPA Centro El Toruño
Apdo. 16, 11500 El Puerto de Santa María, Cádiz, Tel.: 956-011309
http://www.juntadeandalucia.es/innovacioncienciayempresa/ifapa
[email protected]
[email protected]