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� Herramientas e iniciativas de mitigación ambiental aplicadas a la acuicultura. Manejo de centros sustentables.

Objetivo de la Clase

Los efectos ecológicos negativos que pueden producirse como consecuencia del desarrollo de la acuicultura marina, son los siguientes:

- Enriquecimiento de nutrientes y Eutrofización.

- Interacción por el alimento natural(moluscos-fitoplancton)

- Consumo de oxígeno.

- Efectos sobre la vida salvaje y destrucción de hábitats.

- Interacción entre poblaciones de cultivo escapadas con las especies salvajes.

- Introducción de especies aloctonas.

- Introducción de compuestos bioactivos (pesticidas y antibióticos).

- Introducción de agentes químicos a partir de las instalaciones.

- Introducción de hormonas y hormonas de crecimiento.

• Aplicación de un instrumento de

Certificación de Conformidad de la normativa Ambiental para la Acuicultura

corresponde a una tendencia mundial que da lugar a la utilización de mecanismos de

cooperación entre Estado y actividad

económica.

Certificación AmbientalDefiniciones y relaciones entre los procesos de biorremediación y biodegradación

a) Biodegradación: Es la capacidad metabólica de los organismos para transformar o mineralizar contaminantes orgánicos en compuestos menos peligrosos y en menor cantidad, de tal manera que puedan integrarse fácilmente a los ciclos biogeoquímicos naturales.

b) Biorremediación: Es la tecnología que tiene como objetivo acelerar la biodegradación natural de los compuestos orgánicos que han sido vertidos intencional o inadvertidamente al ambiente, mediante la optimización de las condiciones limitantes de tal proceso. La división fundamental de la biorremediación estásustentada en dos preguntas: ¿donde se metabolizarán los contaminantes? y ¿cuál es el sitio de remediación más apropiado?. Los procesos microbianos podrían degradar contaminantes ambientales in situ, donde ellos son encontrados, o ex situ, que requiere que los contaminantes sean movilizados fuera del terreno, y en un estanque o recipiente se efectúe el tratamiento de los contaminantes.

Técnicas convencionales para el tratamiento de efluentes de acuicultura.

Los sistemas de tratamiento de los desechos de acuicultura, generalmente

puede ser clasificados en cuatro categorías: biofiltros, estanques de

sedimentación-oxidación, humedales artificiales y métodos de ósmosis inversa.

Biofiltros: Filtros biologicos , el uso de los biofiltros tiene desventajas, incluyendo producción excesiva de lodos, funcionamiento inestable y acumulación de nitrato.

Remoción y estabilización de desechos usando humedales artificialesSe utilizan dos tipos de humedales artificiales, según la forma del flujo: a) Verticales, desciende a través de un substrato poroso con plantas macrófitasb) Horizontales, cubierto por una capa de suelo con plantas macrófitas

Estanques de sedimentación-oxidación: La construcción de estanques de sedimentación-oxidación de los efluentes de cultivo y la reducción de las tasas de recambio de agua son también ejemplos de acciones de mitigación del deterioro de la calidad de agua. El uso de estos sistemas podría reducir significativamente las concentraciones de efluentes vertidos a los cuerpos de aguas receptores. Teichert-Coddington et al. (1999) comprobaron que los estanques de sedimentación pueden reuducir hasta un 61% los sólidos sedimentables, 40%, solidos suspendidos, 12% de DBO, 7% de nitrógeno total y 14% de fósforo total, con no más de seis horas de tiempo de residencia.

Ósmosis inversa: Una de las técnicas más ventajosas para el tratamiento de aguas de desecho y reuso, es el proceso de ósmosis inversa (RO), el cual es ampliamente usado para: producir agua potable a partir de agua salobre y agua de mar, recuperar fuentes de agua contaminada y reducir salinidad de agua para las aplicaciones industriales, Pero la aplicación de la membrana RO para el tratamiento de los efluentes de la acuicultura está limitada. Uno de los mayores problemas es el costo de energía durante el proceso de filtración con esta membrana. Con la finalidad de reducir el costo de energía para la operación de la membrana RO, los investigadores se han interesado en las fuentes de energía renovable como la energía de las olas marinas, energía solar y energía eólica.

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Tecnologías de biorremediación en acuicultura

La biorremediación en acuicultura puede ser conducida usando microbios o plantas en condiciones ambientales ex situ o in situ. La biorremediación de contaminantes orgánicos podría ser la alternativa más adecuada para eliminar completamente el contaminante, degradando moléculas tóxicas en moléculas no tóxicas.

Métodos principales

a) Bioestimulación: Es la estimulación de la actividad microbiana autóctona por la introducción de nutrientes, oxígeno u otros donadores o aceptores de electrones. Tiene un bajo costo, aunque es efectivo para un limitado número de sitios; resultados inciertos.

b) Bioaumentación: Incluye la adición de microorganismos con capacidad de degradar contaminantes. Estos microorganismos pueden ser autóctonos o exógenos. La bioaumentación involucra el sembrado de bacterias purificadoras de agua en los sistemas de acuicultura.

Aplicaciones in situ

a) Tratamiento con oxígeno disuelto: La biorremediación más rápida; trabajo en zonas saturadas y no saturadas, puede ser realizada usando bombas de aire y extractores de vapor y equipos de distribución de aire; procesos mejorados por la introducción biológica, con excelente operación. Sin embargo, requiere de diseños muy complicados.

b) Biolixiviación: Es el drenado mejorado al vacío para tratar contaminación de hidrocarburos. Puede ser efectivo en zonas saturadas y no saturadas, remueve aguas superficiales contaminadas en conjunción con el mejoramiento biológico. No obstante, hay limitada flexibilidad de operación, resultados impredecibles, puede haber alto mantenimiento, requiere tratamiento del agua y disposición.

c) Mejoramiento de oxígeno químico: Adición de un químico en el agua para que se libere oxígeno. Son relativamente fáciles de implementar y podrían servir temporalmente para apaciguar el problema. Sin embargo, no son buenos para terrenos de moderada a alta contaminación, son costosos y no se operan con flexibilidad. Como ejemplo, Hanh et al., (2005) desarrollaron un procedimiento viable con peroxide de calcio (CaO2) como agente liberador de oxígeno para la bioremediación de sedimentos contaminados de granjas de cultivo intensivo de camarón, que contenían altas concentraciones de carbón orgánico, nitrógeno y fósforo. Los resultados obtenidos por este investigador establecieron la remoción completa del fósforo en 5-7 días de tratamiento, estos resultados revelaron que la aplicación de CaO2 puede incrementar la degradación de C, N y P orgánicos.

d) Bioventilación: La bioventilación emplea pequeños flujos de aire de suelos no saturados, y provee solo la cantidad de oxígeno necesario para aumentar la degradación microbiana, y de paso minimizan la volatilización y liberación de los contaminantes a la atmósfera. No obstante, poca efectividad en suelos saturados y hay dificultad para el mejoramiento biológico.

e) Atenuación natural: Es la biorremediación que usa microbios nativos y químicos. Es barato y apropiado para sitios con condiciones fisico-químicas y regulatorias especiales. Sin embargo, hay una lenta remediación, usualmente requiere mucho tiempo de monitoreo, aumento de losrequerimientos de caracterización del sitio.

Aplicaciones ex situ

a) Rotación del terreno: Es la mezcla de la superficie del suelo con el desecho y aireando la mezcla con airlift. Es fácil de implementar y limpieza rápida, sin embargo, requiere de grandes áreas de superficie. Esta técnica incluye la excavación del terreno contaminado entre 10 y 35 cm y extendido sobre un sustrato preparado, periódicamente es labrado con el fin de estimular los microorganismos biodegradativosindígenas y facilitar la degradación aeróbica de los contaminantes.

b) Bioapilamiento: Es un hibrido de las técnicas de landfarming y compostaje. Las capas/células son construidas en pilas aireadas y típicamente se usan para el tratamiento de la contaminación superficial con petróleo por filtración y volatilización. Las biopilas proveen un ambiente favorable para los microorganismos aeróbicos y anaeróbicos. Pueden ser implementadas en áreas pequeñas, no obstante es difícil controlar y monitorear el proceso, incluso puede ser lento.

c) Bioreactores: Los reactores de suspensión de partículas insolubles en agua o reactores acuosos son usados para los tratamientos ex situ de suelos o aguas contaminadas. La biorremediación en reactores incluye el procesamiento del material contaminado: suelo, sedimento, fango y agua. También se ha mencionado al proceso simultáneo de nitrificación-desnitrificación en un reactor de contacto rotatorio, con aceptable eliminación de carbono y nitrógeno, y operados a intervalos periódicos de tiempo, variando la agitación, la aireación e incluso el volumen de operación para mejorar el proceso de eliminación de nitrógeno, en un solo reactor, vía nitrificación-desnitrificación (Watanabe, 2001).

d) Sistemas de fitorremediación o rizofiltración: Es una técnica de remediación que se da en el agua e incluye la asimilación de los contaminantes por las raíces de las plantas. Esta técnica es usada para reducir la contaminación en los humedales y los estuarios.

Sistemas de biorremediación con tapetes microbianos

Los sustratos microbianos se presentan en la naturaleza como comunidades estratificadas de cianobacterias y bacterias, pero que ellas pueden ser cultivadas a gran escala y manipuladas para una variedad de funciones; Además reportan que las funciones de los substratos bacterianos cubren áreas de la acuicultura y la biorremediación. En este sentido, las investigaciones actuales examinan el rol de los substratos en la nitrificación de los efluentes de la acuicultura enriquecidos de nutrientes.

Sistemas de biorremediación con esferas de polimeros

Indican que las microalgas pueden acumular

metales y transformarlos en formas menos peligrosas, y por consiguiente, estos vegetales pueden ofrecer una alternativa a los métodos

convencionales para la bioremediación de efluentes de acuicultura.

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Sistemas de biorremediación con macroalgas

El crecimiento y la capacidad de remoción de nutrientes de los efluentes de piscigranjas, para determinar la capacidad de remoción del alga Gracilarialemaneiformis; con la finalidad de integrarlo al cultivo de peces en jaulas, ubicadas en el norte de China. Los resultados de sus investigaciones demostraron que G. lemaneiformis es un buen candidato para la maricultura integrada alga/peces para la biorremediación y la diversificación económica.

Otros organismos usados como agentes de biorremediaciónEl uso de Moluscos bivalvos filtradores, para consumir el fitoplancton, zooplancton, bacterias y microalgas, y para asimilar los nutrientes disueltos, puede ser una alternativa eficiente y económicamente viable para mejorar la calidad de agua de los efluentes de la acuicultura.

Las esponjas son animales filtradores, capaces de retener hasta el 80% de las partículas en suspensión de la columna de agua. Estos investigadores demostraron que Chondrilla nucula, es capaz de retener altas cantidades de bacterias suspendidas y al mismo tiempo producir varios químicos bioactivos. Por lo tanto, se recomienda el cultivo de esponjas como un biorremediador en aguas marinas.

Poliqueto filtrador Sabella spallanzanii como un biofiltro en el tratamiento de desechos de la acuicultura intensiva y recomendando estudios adicionales para su utilización futura en la bioremediación de piscigranjascon agua reciclada.

Sistemas de biorremediación mediante policultivosEl uso de efluentes de los cultivos de moluscos bivalvos, peces y langostinos para alimentar ostras, mejillones y macroalgas ha sido positivamente evaluado con la finalidad de resolver o mitigar el impacto ambiental de acuicultura.

Sistemas de biorremediación con tapetes microbianos

Los sustratos microbianos se presentan en la naturaleza como comunidades estratificadas de cianobacterias y bacterias, pero que ellas pueden ser cultivadas a gran escala y manipuladas para una variedad de funciones; Además reportan que las funciones de los substratos bacterianos cubren áreas de la acuicultura y la biorremediación. En este sentido, las investigaciones actuales examinan el rol de los substratos en la nitrificación de los efluentes de la acuicultura enriquecidos de nutrientes.

Planes de Contingencia etc.