
Demostración de la técnica de Acuaponía (producción de peces y vegetales), con plantas producidas en tres sistemas de hidroponía
1. Resumen
Con la parcela demostrativa se trata de poner de manifiesto cómo la producción de cultivos en Acuaponía puede reducir la lixiviación de los cultivos hidropónicos, a través de la reutilización de los efluentes cargados de minerales, aspecto este de gran importancia en el entorno del Mar Menor. Se pretende dar a conocer este sistema, de nueva implantación en la Región, para su posible empleo en explotaciones agrícolas en hidroponía de la zona, demostrando que se puede conseguir un mejor aprovechamiento del agua y fertilizantes, reduciendo el consumo de nitratos y conseguir obtener dos productos disponibles para su comercialización con alto nivel frescura y calidad sanitaria.
A la vez se pretende dar a conocer a las empresas de restauración un pescado muy consumido en otros países del mundo, con buenas propiedades alimenticias, directamente del productor y con precios asequibles para ofertar menús a precios bajos, como es la tilapia.
Tres organismos están involucrados en el rendimiento óptimo de los sistemas acuapónicos: plantas, peces y bacterias nitrificadoras. Las plantas y los peces son cultivos comerciales, mientras que las bacterias nitrificantes juegan un papel importante en la biofiltración, convirtiendo los desechos tóxicos de amoníaco de los peces en nitrato, uno de los nutrientes minerales más importantes requeridos por las plantas.
Las especies vegetales que se han elegido en nuestro proyecto para cultivar mediante el sistema de Acuaponía han sido aromáticas (cantueso, salvia azul, orégano vulgar, orégano cubano, perejil, cilantro, hierbabuena, eneldo, romero y cúrcuma) y lechuga de diversos tipos y variedades (Little Gem verde y roja, Iceberg, Lollo rojo y verde, Batavia y Mini Romana).
Los sistemas de cultivo empleados para la producción hidropónica de lechuga fueron: el NFT (Nutrient Film Technique), el sistema hidropónico con agua profunda (Deep Water Culture) y Sistema hidropónico con sustrato y riego por goteo (Drip system), para la producción de aromáticas.
De todas estas variedades implantadas las que mejor resultado dieron por su desarrollo vegetativo fueron el orégano cubano, la hierbabuena, el eneldo, la salvia azul y la cúrcuma, obteniendo producciones comercializables y sin emplear ningún tipo de fertilizante.
En lo que respecta a las lechugas, se realizó el muestreo a los tipos, analizando el crecimiento en el tiempo y los componentes minerales en hoja exterior e interior.
Las condiciones climáticas del cultivo en invernadero no son las adecuadas para este tipo de vegetales, ya que a partir de marzo las temperaturas se incrementan, siendo perjudiciales para el buen desarrollo y calidad comercial de los cultivos; pero se trata de ver como se adaptan diferentes tipos de lechugas al sistema acuapónico e ir sacando conclusiones para optimizar la producción de tilapia y plantas. La primera plantación comenzó con problemas de calidad por fisiopatías, plagas y enfermedades a partir de mediados de marzo, encontrando diferencias de calidad en los diferentes tipos de lechuga a favor de los tipos Little Gem, Lollo Rosso y Biondo.
La segunda plantación (abril-junio), con similares tipos de vegetales, se realizó para seguir con el crecimiento de las tilapias y comprobar la posibilidad de comercialización de los vegetales como baby leaf, utilizando cultivares adaptados a esta comercialización. La calidad comercial de los diferentes tipos fue buena hasta finales de mayo, lo que posibilita la producción en estas condiciones de cultivo y sistema acuapónico para este tipo de comercialización. El cultivo se aguantó hasta el 25 de junio, que se obtuvo el peso suficiente en las tilapias para su consumo, con el consiguiente espigado de los vegetales.
Se realizó el análisis de hojas de lechuga, determinando en laboratorio los siguientes componentes B, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Zn, cloruros, nitratos, fosfatos y sulfatos. El contenido, tanto en hojas exteriores como en hojas interiores es normal, lo que indica una adecuada nutrición de las plantas, pese a no haberles aplicado fertilización, salvo la procedente de los desechos de los peces. Es de destacar que el contenido en nitratos de la hoja fue cero, lo que es positivo para su comercialización.
En lo que respecta a las tilapias, se desarrollaron satisfactoriamente 13 peces de los 15 iniciales. El peso medio por pez pasó de 169 gramos a 273 en tres meses, con un crecimiento medio de unos 35 g al mes, siendo el desarrollo es mucho más rápido en las primeras etapas. Siguiendo esta evolución podían haber alcanzado en seis meses los 400 g, peso que se considera el más adecuado comercialmente, si bien fueron sacrificadas antes, a finales de junio de 2018.
El consumo de alimento se fijó al principio en una dosis de 30 g de pienso al día/pez, que se aumentó en el segundo mes a 60 g día/pez, teniendo en cuenta la ganancia media diaria por pez, que era algo mayor que 1 g/pez. En las etapas finales se observó como la cantidad de pienso aportado en los últimos meses casi duplicaba a la ración diaria recomendada y sin embargo la ganancia de biomasa se mantenía muy constante e incluso descendía ligeramente en el último mes.
Esto puede ser debido, entre otras causas, a la inapetencia de pienso por parte de los peces, que se puede apreciar en el pienso que queda como residuo en los tanques tras su suministro, la existencia de condiciones ambientales adversas para los peces (estrés, iluminación intensa, temperatura del agua alta y concentración elevada de O2 en el agua) o bien que el alimento para los peces no se encuentre correctamente ajustado a las necesidades de los mismos. Todo esto indica que el agricultor puede encontrar dificultades en el cálculo de las dosis diarias de alimento y la composición de los piensos, que es posible ir ajustando con la experiencia, como ocurre en la parcela demostrativa.
El amoníaco, que es extremadamente tóxico para los peces, se logró mantener en valores menores a 1 parte por millón, la mayor parte del tiempo, si bien puntualmente se han alcanzado las 5 ppm, lo que muy probablemente provocó la muerte de dos peces. En lo que respecta a los nitratos, que llegaron alcanzar 50 ppm, éstos no llegaron a concentrarse en valores tóxicos, por existir una apropiada densidad de vegetales en el sistema.
Respecto a los demás parámetros medidos, los cloruros estuvieron en niveles normales, la temperatura fue aceptable para el normal desarrollo de los peces gracias a la acción del invernadero y el pH se mantuvo bastante estable, entre 6,6 y 7,6 como valores extremos. Mantener valores equilibrados de pH es importante junto con la temperatura y el porcentaje de amonio, para la disponibilidad de nutrientes en estos procesos biológicos naturales y reducir el estrés de los peces.
El 28 de marzo de 2018 se realizó una Jornada técnica titulada “La calidad y usos de la tilapia procedente de Acuaponía”, a la que asistieron una treintena de personas y que incluía una cata de productos derivados de la tilapia.
Por tanto, se considera que la Acuaponía resulta adecuada para pequeños productores agrícolas con miras a aprovechar los mercados locales y el agroturismo, además de tener un importante efecto medioambiental. No obstante, hay que seguir ensayando con otros cultivos, técnicas y perfeccionando el sistema de Acuaponía para conseguir buenas producciones de vegetales y peces.
2. Introducción
La Acuaponía consiste en combinar el cultivo de peces con el cultivo de plantas en hidropónico aprovechando las sinergias de ambos sistemas para lograr una optimización de los recursos de ambas producciones, limitando los desechos.
El fin de los sistemas acuapónicos es que permiten recircular y reutilizar el agua muy eficazmente. El sistema se apoya en la relación entre los animales y las plantas para mantener un medio ambiente acuático estable que tenga una fluctuación mínima en niveles de oxígeno y nutrientes.
Se conoce como Acuaponía al sistema de producción sostenible de plantas y peces que combina la acuicultura tradicional, que es la cría de animales acuáticos como peces, cangrejos de río, camarones, etc.; con la hidroponía, cultivo de plantas en agua en un medioambiente simbiótico. En acuicultura, las secreciones de los animales cultivados pueden acumularse en el agua, aumentando su toxicidad; por el contrario, en un sistema de Acuaponía, el agua de la acuicultura, que aquí funciona como un subsistema, alimenta al sistema hidropónico, en el que los desechos son descompuestos en nitritos y posteriormente en nitratos por las bacterias de nitrificación. Estos nitratos son utilizados luego por las plantas como nutrientes, por lo que es posible que el agua retorne al subsistema de acuicultura.

Figura 1: Fundamentos de la Acuaponía.
La función más importante en el proceso de Acuaponía es la nitrificación, que consiste en la conversión aeróbica de amoníaco a nitratos, ya que reduce la toxicidad del agua para los peces, y permite que los compuestos de nitrato resultantes sean eliminados por las plantas para su nutrición.
El amoníaco es desprendido constantemente en el agua por excreción y branquias del pez como un producto de su metabolismo, pero la mayoría debe ser filtrado del agua puesto que grandes concentraciones de amoníaco (comúnmente entre 0.5 y 1 ppm) pueden matar al pez. Aunque las plantas, hasta cierto grado, pueden absorber amoníaco del agua, los nitratos son más fácilmente asimilados, reduciendo la toxicidad del agua para los peces.
Las encargadas de convertir el amoníaco en otros componentes nitrógenados más fácilmente asimilados por las plantas son las bacterias, principalmente de los géneros Nitrosomonas (bacteria que convierte amoníaco en nitritos) o Nitrobacter (bacteria que convierte nitritos en nitratos).
3. Objetivos/justificación
La producción en cultivos acuapónicos puede reducir la lixiviación, la escorrentía y las descargas de agua residuales al medio ambiente, a través de la reutilización de dichos efluentes cargados de minerales, procedentes de la acuicultura y de los subsistemas hidropónicos. Se pretende diseñar y administrar los sistemas de producción agrícola que reduzcan los desechos de agua y minerales al medio ambiente protege la calidad del agua subterránea, hace que el agua de uso agrícola sea más fácil de obtener, y ayuda a las empresas agrícolas a mantener la sostenibilidad a largo plazo. Estos diseños también pueden ayudar a reducir la descarga de nutrientes en las zonas costeras, lo que podría contribuir a la reducción de la proliferación de algas nocivas, tan significativa para el Mar Menor.
Con este proyecto se pretende dar a conocer este sistema, de nueva implantación en la Región para su futura implantación en explotaciones agrícolas en hidroponía de la zona, ya que se puede conseguir un mejor aprovechamiento del agua y fertilizantes, reduciendo el consumo de nitratos y conseguir obtener dos productos disponibles para su comercialización con alto nivel frescura y calidad sanitaria.
A la vez que se pretende dar a conocer a las empresas de restauración de un pescado muy consumido en otros países del mundo, con buenas propiedades alimenticias, directamente del productor y con precios asequibles para ofertar menús a precios bajos.
4. Material y métodos
4.1. Especies vegetales y piscícolas
Tres organismos están involucrados en el rendimiento óptimo de los sistemas acuapónicos: plantas, peces y bacterias nitrificadoras. Las plantas y los peces son cultivos comerciales, mientras que las bacterias nitrificantes juegan un papel importante en la biofiltración, convirtiendo los desechos tóxicos de amoníaco de los peces en nitrato nitrogenado, uno de los nutrientes minerales más importantes requeridos por las plantas.
Cultivos elegidos
Las especies vegetales que se han elegido en nuestro proyecto son:
Aromáticas: cantueso, salvia azul, orégano vulgar, orégano cubano, perejil, cilantro, hierbabuena, eneldo, romero y cúrcuma.
Hortícolas: lechuga (diferentes tipos y cultivares).
Los sistemas de cultivo empleados para la producción de lechuga fueron el sistema hidropónico NFT (Nutrient Film Technique), el sistema hidropónico con agua profunda (Deep Water Culture) y las aromáticas/condimentarías, en el sistema hidropónico con sustrato y riego por goteo (Drip system).

Fotos no 1 y 2. Sistema hidropónico NFT (Nutrient Film Technique).

Fotos no 2 y 3. Sistema hidropónico con agua profunda (Deep Water Culture).
Especies de peces
Para la especie piscícola se ha utilizado la Tilapia (Oreochromis spp), ya que es la elección más popular en Acuaponía, por el precio que éstos obtienen en el mercado, sus pocos requisitos de manutención (son vegetarianos), su facilidad de cría y la rapidez de crecimiento en altas densidades.

Foto no 4. Sistema hidropónico con sustrato y riego por goteo (Drip system).
Tilapia es el nombre genérico con el que se denomina a un grupo de peces de origen africano, que consta de varias especies, algunas con interés económico, pertenecientes al género Oreochromis. Las especies con interés comercial se crían en piscifactorías profesionales en diversas partes del mundo.
Habitan mayoritariamente en regiones tropicales, en las que se dan las condiciones favorables para su reproducción y crecimiento. Sus extraordinarias cualidades, como crecimiento acelerado, tolerancia a altas densidades poblacionales, adaptación al cautiverio y a una amplia gama de alimentos, resistencia a enfermedades, carne blanca de calidad y amplia aceptación, han despertado gran interés comercial en la acuicultura mundial.
Son peces de aguas cálidas, que viven tanto en agua dulce como salada e incluso pueden acostumbrarse a aguas poco oxigenadas Considerado hace tiempo como un pez de bajo valor comercial, hoy su consumo, precio y perspectivas futuras han aumentado significativamente, siendo todos estos los motivos de su elección en el proyecto demostrativo.
4.2. Localización/Ubicación del ensayo (término municipal, polígono y parcela).
La referencia del SIGPAC del CIFEA, es Polígono 19 parcela 9000, en la que engloba una gran cantidad de terreno, en la que está el CIFEA.
4.3. Superficie destinada al ensayo y dispositivos
La superficie del ensayo es de 80 m² y los dispositivos ubicados en ella son los siguientes:

Foto no 5. La especie elegida en el proyecto es la tilapia roja (Oreochromis spp). Es un híbrido del cruce de cuatro especies de tilapia, tres africanas y una cuarta israelí.
La zona de cría de peces se encuentra dotada de:
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Tanque de cría y cultivo
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Filtro de decantación
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Filtro biológico
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Una torre de aireación
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Tanque de compensación
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2 bombas
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3 calentadores de agua eléctricos
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2 compresores de aire
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2 comederos automáticos

Figura no 2. Plano del CIFEA de Torre Pacheco con indicación de la instalación de Acuaponía.

La zona de producción de plantas consta de varios sistemas de cultivo hidropónico, que se explican más adelante, en los que se ha tratado de comprobar la adaptación de las plantas a cada uno de ellos:
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Sistema hidropónico NFT (Nutrient Film Technique).
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Sistema hidropónico con agua profunda (Deep Water Culture).
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Sistema hidropónico con sustrato y riego por goteo (Drip system).
En los dos primeros, sin sustrato de base, se han ensayado las hortícolas y en el tercero las aromáticas.
4.4. Infraestructura para Acuaponía instalada
Aunque primordialmente consten de dos partes, los sistemas de Acuaponía suelen agruparse en varios componentes o subsistemas responsables de la eliminación eficaz de los residuos sólidos, la incorporación de bases para neutralizar los ácidos o el mantenimiento de la oxigenación del agua.


Foto no 7. Elementos del sistema de cría de peces y nitrificación de los desechos.