Tall Taller er de de biofl biofloc oc para para el el culti cultivo vo de tilapia en tinas circulares Programa de extensión e innovación Aguascalientes 2016 Ing. Nallely C. Uvario Macías.
Antecedentes •
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FAO y Wordfis fish cent enter estima que para el 2030 se requerirán cerca de 232 millones de toneladas métricas de productos pesqueros y los mar mares ya no apor aporttaran aran est esto. La acuacultura hoy demanda grandes cantidades de agua, y produce cont ontamin aminac ació ión n de acuí acuífferos eros,, los los alt altos cost ostos de insu insumo mos, s, la esc escases ases de harinas de pescado, y el abatimiento de los acuíferos subterráneos, entre otros crean limitantes para el desarrollo de la industria por eso se hace necesario la implementación de sistemas que nos permitan incrementar la producción y disminuir el uso de alimentos balanceados y las descargas de aguas residuales, en este contexto surg surgen en dos dos tecn tecnol olog ogía íass
Antecedentes •
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FAO y Wordfis fish cent enter estima que para el 2030 se requerirán cerca de 232 millones de toneladas métricas de productos pesqueros y los mar mares ya no apor aporttaran aran est esto. La acuacultura hoy demanda grandes cantidades de agua, y produce cont ontamin aminac ació ión n de acuí acuífferos eros,, los los alt altos cost ostos de insu insumo mos, s, la esc escases ases de harinas de pescado, y el abatimiento de los acuíferos subterráneos, entre otros crean limitantes para el desarrollo de la industria por eso se hace necesario la implementación de sistemas que nos permitan incrementar la producción y disminuir el uso de alimentos balanceados y las descargas de aguas residuales, en este contexto surg surgen en dos dos tecn tecnol olog ogía íass
Opciones •
Los sistemas de recirculación acuícola
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Los sistemas sistemas de tecnología tecnología biofloc biofloc (BFT)
Conceptos y definiciones •
El sistema de tecnología biofloc (BFT), fue desarrollado bajo los principios de los sistemas de tratamiento de aguas residuales en las plantas de tratamiento convencionales. En a acuacultura se produce por los desechos de los organismos cultivados, materia organica compuestos orgánicos tóxicos, que da origen a la proliferación de los microorganismos que transforman productos orgánicos complejos en mas simples que pueden ser consumidos por otros microorganismos e integrados a la cadena alimenticia.
Conceptos y definición. •
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El biofloc es una trampa de nutrientes en el estanque, que permite reducir los costos de mantenimiento del mismo y estos nutrientes son usados como alimento suplementado para los organismos comerciales y eventualmente permiten reducir las tasa de alimentación de los alimentos balanceados. El termino de biofloc aplica a los floculos que están compuestos en un 60 o 70 % de materia orgánica que incluye una mezcla heterogénea de microorganismos (hongos, algas, protozoarios y microorganismos) y un 40 o 30 % de materia inorgánica como coloides, polímeros inorgánicos y células muertas. Necesita que los estanque sean recubierto con plásticos
Conceptos y definiciones •
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Principio ecológico de la red trófica. En el medio acuoso ya existen microorganismos que con las condiciones necesarias empiezan a desarrollar sus poblaciones y van creando una trama trófica que parte desde el microcosmos aprovecha el carbono presenten en el agua así como los compuestos nitrogenados. En este se establecen una seria de relaciones ecológicas como comensalismo, competencia y depredación, Este comunidad de microorganismos asociados a un sustrato suspendido que corresponde a una trama trófica paralela a la
Principios de tratamiento de aguas residuales •
Ecosistemas con alta diversificación (ecosistemas climax)
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Floculos bacterianos con su alta diversidad.
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Disminución de materia orgánica.
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Oxigeno mas estable
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Ph mas estable.
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Se elimine los compuestos nitrogenados toxicos
Actividad metabólica de los peces
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Consume de 0.25 a 1 kg de oxigeno disuelto.
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Consume de 0.18 a 0.4 kg de alcalinidad.
1 kg de alimento •
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Genera 0.25 a 1 kg de C02 Genera 0.25 a 0.5 kg de solidos suspendidos.
Maduración del biofloc
Que bacterias contiene el biofloc •
Bacterias fotosintéticas
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Bacterias enzimáticas digestivas (lactobasilos).
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Bacterias nitrificantes.
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Bacterias desnitrificantes.
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Esto puede representar el 25 % del requerimiento nutricional de la tilapia, esta especie requiere 1.5 kg de floc para un kg de tilapia
Requerimientos técnicos •
Mucha aireación
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Para mantener el biofloc en suspensión.
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Calidad de agua estable, control de parámetros.
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Oixigeno, ph, amonio total y solidos suspendidos totales.
Principio del biofloc •
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El funcionamiento es un complejo biológico, donde ocurren tanto actividades autotróficas como heterotróficas utilizando aportes exógenos. Cada biofloc es un micro-nicho con necesidades fisiológicas particulares según este agregado y en el que cohabitan procesos complementarios aerobios y anaerobios, siendo las interacciones que se produzcan piezas claves para mantener la calidad del agua. Para que esto se pueda dar se requiere una alta relación carbono nitrógeno C/N, que en este caso se determina 20:1 por cada gramo de nitrógeno a eliminar se ocupa consumir 20 gr de carbono.
Sobre los compuestos nitrogenados en acuicultura. •
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El N esta compuesto en ambientes acuáticos en forma Nitrato (NO3), nitrito (NO2), Amonio ionizado (NH4+), Amonio no ionizado (NH3), Oxido nitroso (N2O), Oxido nítrico (NO), Nitrógeno molecular (N), nitrógeno disuelto (péptidos, purinas, aminas y aminoácidos). Nitratos y amonios son los mas importantes, biodisponibles para las cadenas tróficas. El amonio (NH3) y nitrito (NO2) son los tóxicos y se convierten en un factor limitante para su desarrollo y sobrevivencia de los peces. Los alimentos tiene entre 35 y 45 % de proteínas y el 16 % es
Ruta de compuestos nitrogenado en biofloc
Evaluación del cultivo de tilapia en biofloc en islas virgenes, EUA. •
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En la universidad de las islas vírgenes en la UVI. Se evaluó el cultivo de tilapia en un tanque de 16 mts de diámetro (200 mts3 de agua), con 1 mt de profundidad, con una pendiente de 3° y un clarificador de 1 mts3 de agua para la remoción de solidos, tres aireadores de ¾ de caballo tipo casco y 1 para remoción de sedimentos también tipo casco.
Datos del protocolo •
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Aeración continua. Mezcla continua del biofloc. Eliminar los solidos sedimentables diariamente. Alimentación de dos veces diarias con 32 % de proteína. Alimentación a saciedad por 30 o 60 minutos. Monitorear y mantener el pH diariamente con Cal. Añadir carbono orgánico para evitar la toxicidad el nitrito. Monitorear diariamente los parámetros mas importantes de calidad de agua.
Ventajas de cultivo de tilapia en biofloc •
Manejo muy simple.
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Bajo requerimiento de agua.
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La muerte de las algas no causan mortalidad.
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Las algas y bacterias son alimento suplementario de la tilapia.
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No se detecto sabor a humedad en los peces cultivados.
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La producción es 30 veces mas que un sistema normal.
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No presento problemas el cultivo. El agua de se utilizo para fertilizantes de cultivos.
Desventajas •
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Se requieren 4 a 6 semanas para la estabilización del sistemas bacteriano, El alimento balanceado es el responsable de las fluctuaciones del sistema. La muerte de microalgas es la responsable de la disminución de una baja en la alimentación temporalmente. Mayor demanda de energía que los sistemas de cultivo normales. La necesidad de la aireación continua y la mescla de la columna de agua hace necesario un respaldo energético.
Resultados del estudio. •
Una producción total de 3060 kg del tanque.
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Una biomasa final de 14.4 kilos/m3.
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Un promedio del recambio de agua del 0.29 %.
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Ganancia promedio diaria de 4 gr/dia.
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En 25 semanas se logro un peso medio de 685 grs
Alimento
Amonia
20-45%
Proteína
16%
Nitrógeno
80%
Nitrógeno es asimilado
80%
Excretado
90%
Entonces…por cada Kilogramo de Alimento se producen: 0.092 kg de Nitrógeno Amoniacal, si el alimento fuese 100% proteína.
Urea 10%
Alimento 1kg
35m2 59m2
100% Proteína
Dióxido de Carbono 0.343kg
Nitratos (NO3)
0.089kg
Nitrobacter
0.25kg Nitro soma
Nitritos (NO2)
Solidos 0.25kg suspendidos Amoniaco (NH3) Micro algas
0.2kg
Floculos
Amonio (NH4) 0.092kg
Relación Carbono Nitrógeno Relación Carbono Nitrógeno recomendada max 20:1
% Proteína
C:N
35
8.9
30
10.8
25
12.5
20
16.1
Agregar Melaza, Yuca, melaza, almidón, maíz, etc, para ajustar la
Cantidad de Nitrógeno 0.092= 0.16x 0.80x 0.80 16% de la proteína es nitrógeno 80% del nitrógeno es asimilado 80% del nitrógeno asimilado es excretado Por lo tanto: Si nuestra proteína es de 28%, entonces: 13.986kg x 28%= 3.9kg de Proteína 3.9kg x 16%= 0.624kg de Nitrógeno 0.623kg x 80%= 0.4984 kg de Nitrógeno Asimilado 0.4984 x 80%= 0.3972kg de Nitrógeno Excretado Nitrógeno No Asimilado + Nitrógeno Excretado=
Cantidad de Carbono Aproximadamente el alimento tiene 40 a 45% Carbono Orgánico El Pez retiene 22% de ese Carbono Solidos Disueltos mantienen el 3% Solidos Sedimentables mantienen el 25% El pez excreta en forma de Dióxido de Carbono (Aprox 34.3%) Por lo tanto en el agua encontramos 43.7% del carbono del Alimento Entonces…
Si vamos a dar 13.986 kg de Alimento x 43.7%= Tenemos 6.11kg de Carbono Orgánico en el Agua
Relación Carbono Nitrógeno Intrínseca Por lo anterior tenemos: 6.11kg de Carbono y 0.555kg de Nitrógeno (6.11/0.55)=11.1 Por lo tanto la relación de Carbono Nitrógeno de Nuestro Sistema ya contiene una relación.
11.1 C:N
Determinar Producción de Amonia PRODUCCION DE AMONIA POR KILOGRAMO DE ALIMENTO Porcentaje de Proteína x Constante de Producción de Amonia= Producción de Amonia por kg de Alimento 28%
X 0.092
= 0.02576 Kg
PRODUCCION MAXIMA DE AMONIA EN EL SISTEMA Si por cada Kg de alimento se producen 0.02576 kg de Amonia, y la ración diaria es de 13.986kg Entonces: 13.986 x 0.02576 =0.3602 kg/Dia
Sistemas BIO FLOC
0.3602 kg/Dia Si queremos llegar a una relación recomendada C/N de 20:1 Nos hace Falta 20-11.1=8.9 Si sabemos que hay: 0.552kg Nitrógeno Entonces nos hacen falta: 0.552x8.9=4.9 kg de Carbono
Sistemas BIO FLOC Si la melaza tiene 40% de Carbono, entonces: 4.9kg de Carbono/0.40= 12.25kg de Melaza
12.25kg de Melaza/dia
% Carbohidratos (74% a 95%)
Melaza 48 a 62% Carbono (Aprox. De 60 a 78% es materia seca y el 80% es Carbono, por lo tanto tiene de 4862% Carbono) Yuca 38.06% Maíz 19.02%
Otros Ingredientes De manera General, los CH tienen 50% de Carbono Si nos faltan 4.9 kg de carbono/0.5= 9.8 kg carbohidratos Si el maíz tiene 19% CH, Entonces
Alimento 1kg
35m2 59m2
100% Proteína
Dióxido de Carbono 0.343kg
Nitratos (NO3)
0.089kg
Nitrobacter
0.25kg Nitro soma
Nitritos (NO2)
Solidos 0.25kg suspendidos Amoniaco (NH3) Micro algas
0.2kg
Floculos 0.130.5kg
Amonio (NH4) 0.092kg
BIO FLOC 0.3602 kg/Dia
Producción de Floculos de Bacteria 0.74 Kg por Kg de Alimento (100% proteína) Entonces: Si estoy dando 28% de proteína, entonces: 0.74 x 28%= 0.2072 kg de Floculo por kg de Alimento entregado Por lo tanto: Si damos 13.986 kg x 0.2072kg= 2.89 kg de Floculo de Bacteria (20% del alimento Total)
Alimento 1kg
35m2 59m2
100% Proteína
Dióxido de Carbono 0.343kg
Nitratos (NO3)
0.089kg
Nitrobacter
0.25kg Nitro soma
Nitritos (NO2)
Solidos 0.25kg suspendidos Amoniaco (NH3) Micro algas
0.2kg
Floculos 0.13-0.5kg
Amonio (NH4) 0.092kg
Consumo de Oxigeno Disuelto Por cada Kilogramo de Alimento se consumen: 0.13 kg de O2 disuelto por bacterias heterótrofas ( Con relación C:N de 12:1) 0.50 kg de O2 Disuelto por bacterias heterotropas (Con relación C:N de 20:1) Promedio 0.315 kg de Oxigeno disuelto con relación C:N de 16:1) Por lo tanto, si vamos a dar 13.986 kg de Alimento, Entonces: 13.986kg x 0.13= 1.81 kg de O2 Disuel to x 0.50= 6.99 kg de O2 Disuelto x 0.315=4.40 kg de 02 Disuelto
4.40 kg OD/Dia
Parámetros
Temperatura (26°C 30°C)
Oxigeno Disuelto (4mg/l)
Afectación
-Si la T° disminuye del rango, los organismos se exponen a enfermedades infecciosas, elevadas mortandades.
Prevención
Calentadores, reguladores, invernaderos, condiciones optimas del agua.
-Bajo desarrollo, asfixia.
-Asegurar que el agua este oxigenada antes
-Estrés. Muerte.
de usarse. -Proveer aireación adecuada. -Circulación de la columna de agua aumenta el O2 por difusión. -Pre aireación.
El O2 declina en la noche cuando la fotosíntesis se detiene y plantas y animales consumen O2 a través de la respiración.
Parámetros
CO2 (<10ml/l)
Alcalinidad ( 75-200mg/l de CaCo2)
Dureza (100 a 250 mg/l de CaCO3)
Afectación
Prevención
-En aguas acidas (Intensivo) se produce H2CO3 cuando el CO2 reacciona con el agua. -Altos niveles de CO2 afecta la respiración tanto de peces como de personal que labora dentro de los estanques con invernadero.
-Productividad fitoplancton.
de
-Procesos biológicos de los peces. -Exposiciones de 0.6 mg/L de
-Airear vigorosamente abriendo ventanas. -En niveles crónicos agregar Ca(OH) 1mg/L y remueve 1mg/L de CO2
-No
agregar cal a aguas altas ConelevadopH en amonio. La [ ] de amonio no ionizado (NH 3) que es extremadamentetoxico
En aguas con alcalinidad baja el pH alcanza niveles peligrosos. -Agregar cal agrícola.
-Preferible aguas alcalinas
Ventajas y desventajas Mayor remoción de nitrógeno amoniacal 0% Recambio Mayor cantidad de Bio alimento (8.07g bacteria heterótrofa/g Nitrógeno amoniacal; hasta 0.86 de conversión alimenticia) Efecto Prebiótico
Mayor consumo energético por aireación Adición de fuente de carbono Riesgo por falta de Oxigeno
