Valorización de aguas residuales y lodos de sistemas acuícolas de recirculación

La piscicultura en tierra se promueve como un futuro sostenible para los sistemas de acuicultura intensiva en gran parte debido a su huella reducida, bajo uso de agua, condiciones ambientales controladas y bajo impacto de parásitos y enfermedades. Sin embargo, esto tiene un costo, que es principalmente el uso de energía que impulsa el costo de producción.

Se ha sugerido que las estimaciones para la producción en tierra de salmón del Atlántico en sistemas acuícolas de recirculación (RAS) son de aproximadamente 7 kWh/kg de pescado producido con una huella de carbono estimada de 0,114 kg de equivalentes de CO2/kWh. Este valor puede variar significativamente con diferentes especies y dependiendo de qué tan intensiva sea la producción. No obstante, el cultivo de RAS no es barato, pero los beneficios son altos cuando se producen especies con un alto valor de mercado.

Los principales productos de la acuicultura RAS, además del CO2 (que generalmente se desgasifica del sistema RAS) y la biomasa de peces, son aguas residuales y lodos altamente ricos en nutrientes. El primero está enriquecido con altos niveles de nitrato, el punto final de la nitrificación. Por lo general, es la concentración de nitrato la que determina en última instancia la tasa de intercambio de agua en un sistema acuícola RAS intensivo, suponiendo que no se emplee ningún proceso de desnitrificación activo.

En los sistemas que emplean tal 'recambio de agua cero', el nitrato se convierte anaeróbicamente en gas N2, lo que reduce la necesidad de recambio de agua en el sistema RAS. Aunque se trata de un desarrollo comercial relativamente reciente, estos sistemas se están volviendo más comunes. En un sistema RAS convencional, los niveles de nitrato se pueden variar, aunque los niveles de 150 mg/L o más no son infrecuentes. Esto representa un agua residual altamente enriquecida en nutrientes que se puede utilizar más.

Los enfoques más convencionales han visto que las aguas residuales RAS de agua dulce se utilizan en acuaponia de circuito abierto (donde el agua se usa para la horticultura y luego se descarga) o de circuito cerrado (donde el agua se recircula en el proceso de producción de peces). Por lo que las plantas (normalmente en condiciones de horticultura, como hortalizas de hoja o hierbas) se cultivan utilizando el agua enriquecida con nitrato. El agua salobre plantea un desafío con el aumento de los niveles de sal en las aguas residuales. El cultivo de plantas tolerantes a la sal o macroalgas ofrece una solución que actualmente está en desarrollo.

Otra alternativa es el cultivo de microalgas en fotobiorreactores asociados a sistemas acuícolas RAS. En Marineholmen RASLab, la prueba y creación de prototipos de la producción combinada de smolt de salmón del Atlántico basada en RAS, en combinación con la producción de microalgas, se está investigando con su socio de investigación, NORCE.

El componente de desecho sólido (compuesto en gran parte por materia fecal de pescado y alimentos no consumidos) se denomina 'lodo'. Convencionalmente, estos desechos se recolectan ya sea de la sedimentación y/o de un filtro de tambor o dispositivo de filtración similar y se descargan del sistema de acuicultura RAS para ser recolectados en un tanque de almacenamiento desde donde se eliminan. Este material, que tiene un alto contenido de energía y contiene grandes cantidades de fósforo no digerido y no absorbido, es un recurso valioso para el procesamiento posterior.

Tradicionalmente, los lodos pueden haber sido utilizados para el enriquecimiento del suelo o como fertilizante para fines agrícolas. Sin embargo, más recientemente, se considera que tiene potencial para producir biogás. En colaboración con NORCE, Clara Venture Labs y la Universidad de Bergen, RASLab, en un proyecto conocido como 'Sludge Appraisal team - Developing a sUstainable value chain from tank to product' (Slam-Dunk), ha estado explorando la producción de biogás mediante la fermentación de lodos y cultivo bacteriano, así como la pirólisis del material sólido mediante microondas para producir un gas (syngas).

El gas resultante de estos procesos se puede usar para obtener energía o se puede refinar para usarlo en celdas de combustible. Los resultados sugieren que las diferentes composiciones de lodos de diferentes etapas de la producción de salmón del Atlántico producen diferentes productos potenciales para el desarrollo posterior de gas biosintético y productos potenciales. Sin embargo, se anticipa que un mayor desarrollo de estos procesos conducirá a la valorización de los productos de desecho y, por lo tanto, aumentará la sostenibilidad neta de toda la cadena de valor de producción del salmón del Atlántico.

Aunque en sus inicios, el mayor desarrollo de los flujos de desechos como recursos valiosos en los sistemas acuícolas apunta a un futuro más sostenible y maximiza el valor neto que se obtendrá de la piscicultura en tierra, aumentando en última instancia el valor neto por unidad de entrada de energía en la piscicultura intensiva. producción.

El concepto de utilizar desechos de pescado para producir alimento para peces para futuras generaciones, ya sea mediante la producción de biomasa bacteriana o mediante la producción de algas u otras proteínas (como las larvas de insectos), es otra posibilidad interesante. Sin embargo, actualmente esto está plagado de desafíos legislativos hasta que se demuestre la seguridad de estos posibles ingredientes para piensos. Sin embargo, una vez superada, la circularización de la acuicultura resaltará el potencial de esta economía azul. Mientras tanto, la producción de microalgas y la producción de gas biosintético ofrecen soluciones significativas a los desechos ricos en nutrientes de la agricultura terrestre, otra forma en que Marineholmen RASLab está 'innovando el futuro de la acuicultura'.

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