Evaluación técnico-económica de un sistema acuapónico de pequeña escala.

Abstract

El agua es un elemento finito y fundamental para el sostenimiento de la vida, por lo que es necesario optimizar el manejo y valor que se le da a este recurso tan limitado. A nivel mundial, el sector agrícola consume más del 70 por ciento del agua utilizada, lo que lo convierte en el nicho donde se pueden adoptar los mayores cambios tecnológicos, integrando sistemas de producción sostenibles. Una opción es la acuaponía, que integra la acuicultura con la hidroponía, es decir, el cultivo de especies acuáticas en un medio controlado y el cultivo de plantas en soluciones acuosas respectivamente. En este tipo de sistema de producción, las plantas aprovechan los residuos de la acuicultura mediante los nutrientes disueltos en al agua, y a su vez se crea una fitodepuración que permite reutilizar el agua por los peces, creando así un circuito cerrado de recirculación y aprovechamiento del recurso hídrico, combinando actividades productivas. En el presente estudio, realizado en la unidad acuapónica de traspatio del Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo, se midió el consumo de agua para así determinar la productividad hídrica en este tipo de sistemas. Se evaluó lechuga (Lactuca sativa) durante tres ciclos y tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) durante cuatro meses. La unidad propuesta se desarrolló con los objetivos de reducir el consumo de agua, darle un segundo uso y aumentar su productividad, así como el minimizar costos, tanto en instalaciones, como en mano de obra, buscando también proveer alimentos de calidad e incrementar el ingreso de los productores sin dejar de ser sustentables. El sistema se compone de cuatro tanques de cultivo acuícola, con un volumen total de 3.8 metros cúbicos, un sistema de filtración de agua seccionado para la sedimentación de sólidos, mineralización, nitrificación y desgasificación con un volumen total de 600 litros, seguido de un canal hidropónico constituido por cuatro balsas con sistema de raíz flotante, con una densidad de 11 plantas por metro cuadrado y un volumen total de 3.6 metros cúbicos. El flujo de agua fue de 30 litros por minuto, dado por gravedad hasta el punto más bajo donde se colocó un tanque tipo sumidero de 50 litros para retornar el agua tratada por los filtros y plantas hacia los peces, con ayuda de una bomba sumergible de 0.5 HP que mueve hasta 6 000 litros de agua por hora. Para el suministro de oxígeno se utilizó un blower de 0.5 HP. Se agregó una tina hidropónica de 70 litros con 10 plantas como unidad de control de la evapotranspiración. Se mantuvo un control en la calidad del agua, con valores promedio de PH de 7.4, temperatura de 22.1 °C, oxígeno disuelto de 7.3 mg L-1, conductividad eléctrica de 811.3 µS cm-1, sólidos suspendidos totales (SST) de 15 mg L-1, sólidos disueltos totales (SDT) de 349 mg L-1, demanda bioquímica de oxígeno de 8.2 mg L-1, nitrógeno amoniacal no ionizado NH3-N (amoníaco) de 0.028 mg L-1, nitrógeno de nitrato NO3-N fue de 29 mg L-1 y la temperatura ambiental promedio fue de 28.1 °C, con una máxima de 46.1 °C y una mínima de 13.7 °C. El sistema tuvo una pérdida de agua diaria del 2.6% del volumen total y utilizó en promedio 211 L de agua diariamente para reponer dichas pérdidas. Los valores obtenidos según el potencial de captación de agua de lluvia indica que se puede reabastecer completamente las pérdidas de agua diarias en el sistema. Analizando las entradas con las salidas, se requirieron 200 L de agua, 2.71 kg de alimento y 10.85 kWh de energía ($ 5.43 en costos de energía) para producir 1 kg de lechuga; y se requirieron 100 L de agua, 1.33 kg de alimento y 5.35 kWh de energía ($ 2.67 en costos de energía) para producir un aumento de 1 kg en la tilapia. Se consumieron 21.5 L por cada planta de lechuga de aproximadamente 100 g y 24.5 L por cada 250 g de biomasa producida de pescado. En términos de productividad, el peso fresco producido en kilogramos por cada metro cúbico de agua consumida, obtuvimos en tilapia 10 kg m-3 y en lechuga 5 kg m-3. Se analizaron los resultados productivos y económicos del sistema acuapónico de tilapia y lechuga, en términos de las variables financieras VAN, TIR, RBC, PRI que arrojó los valores de $6,462.83, 13.74%, 1.04 y 4 años respectivamente. _______________ EVALUACIÓN TÉCNICO-ECONÓMICA DE UN SISTEMA ACUAPÓNICO DE PEQUEÑA ESCALA. ABSTRACT: Water is a finite and fundamental element for life´s support, so it is necessary to optimize the management and value that is given to this limited resource. At the global level, the agricultural sector consumes more than 70 percent of the water used, which makes it the niche where the greatest technological changes can be adopted, integrating sustainable production systems. One option is aquaponics, which integrates aquaculture with hydroponics, namely, the cultivation of aquatic species in a controlled environment and the cultivation of plants in aqueous solutions respectively. In this type of production system, the plants take advantage of the waste from aquaculture through the nutrients dissolved in the water, and in turn create a phytodepuration that allows to be reused the water by the fish, thus creating a closed circuit of recirculation and exploitation of the water resource, combining productive activities. In the present study, implemented in the backyard aquaponics unit of the Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo, the water consumption was measured in order to determine the water productivity in this type of systems. Lettuce (Lactuca sativa) was evaluated during three cycles and Nile tilapia (Oreochromis niloticus) during four months. The proposed unit was developed with the objectives of reducing water consumption, giving it a second use and increasing its productivity, as well as minimizing costs in installations and in manpower, also looking for to provide quality food and increase the producer’s income without ceasing to be sustainable. The system consists in four aquaculture tanks, with a total volume of 3.8 cubic meters; a sectioned water filtration system for the solids sedimentation, mineralization, nitrification and degassing with a total volume of 600 liters, followed by a channel hydroponic consisting of four rafts with floating root system, with a density of 22 plants per square meter and a total volume of 3.6 cubic meters. The water flow was 30 liters per minute, given by gravity to the lowest point where a 50-liter sump tank was placed to return the water treated by the filters and plants to the fish, with the help of a submersible pump of 0.5 HP that moves up to 6,000 liters of water per hour. For the oxygen supply, a 0.5 HP blower was used. A 70-liter hydroponic tank with 10 plants was added as an evapotranspiration control unit. Water quality control was maintained, with average pH values of 7.4, temperature of 22.1 °C, dissolved oxygen of 7.3 mg L-1, electrical conductivity of 811.3 μS cm-1, total suspended solids of 15 mg L-1, total dissolved solids of 349 mg L-1, biochemical oxygen demand of 8.2 mg L-1, non-ionized ammonia nitrogen NH3-N (ammonia) of 0.028 mg L-1, nitrate nitrogen NO3 -N was 29 mg L-1 and the average environmental temperature was 28.1 °C, with a maximum of 46.1 °C and a minimum of 13.7 °C. The system had a daily water loss of 2.6% of the total volume and used an average of 211 L of water daily to replace these losses. The values obtained according to the rainwater collection potential indicates that the daily water losses in the system can be completely replenished. Analyzing the inputs with the outputs, is required 200 L of water, 2.71 kg of food and 10.85 kWh of energy ($5.43 in energy costs) to produce 1 kg of lettuce; and is required 100 L of water, 1.33 kg of food and 5.35 kWh of energy ($2.67 in energy costs) to produce a 1 kg increase in tilapia. It was consumed 21.5 L for each lettuce plant of approximately 100 g and 24.5 L for each 250 g of biomass produced from fish. In terms of productivity, the fresh weight produces in kilograms per cubic meter of water consumed, we obtained 10 kg m-3 of tilapia and 5 kg m-3 of lettuce. The productive and economic results of the aquaponic system of tilapia and lettuce were analyzed, in terms of the financial variables VAN, TIR, RBC, PRI, which showed values of $ 6,462.83, 13.74%, 1.04 and 4 years, respectively.