Biorremediación de los efluentes de la acuicultura

Biorremediación de los efluentes de la acuicultura.Domingo, 28 de Enero de 2007 16:42

Por: Judith L. Gilio Vilca y Margarita K. Vigo Sal y Rosas

Resumen:

La presente monografía tiene la finalidad de desarrollar la conceptualización de labiorremediación, así como también, identificar las metodologías y los diferentes organismosutilizados en la biorremediación de los efluentes de la acuicultura.

I. Introducción

La acuicultura ha alcanzado un rápido crecimiento debido al incremento significativo enla demanda de productos alimenticios en todo el mundo. La producción total de la acuiculturaen el 2000 fue 45.7 millones de toneladas que reportaron ganancias superiores a los US$ 56.5billones de dólares (FAO, 2002), y se proyecta para el 2020, que la acuicultura podría participarcon un 50% de la producción pesquera total (Abraham et al., 2004).

A pesar del alto potencial de desarrollo, la acuicultura debe superar algunos desafíos,como el reducir la cantidad de agua requerida y la cantidad y calidad del efluente generado porkilogramo de la biomasa producida, así como también sus sistemas de producción deberángarantizar algún grado de bioseguridad (e.g. resistencia a enfermedades y salubridad)(Abraham et al., 2004).

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Una de los impactos ambientales generados por la acuicultura, es la descarga directade los efluentes, con múltiples nutrientes, en aguas costeras y continentales (Chopin etal ., 2001), y por lo tanto, se requiere de un método de tratamiento eficaz para los efluentes conalto contenido de materia orgánica y nutrientes como el nitrógeno y fósforo, productos de lacrianza comercial de peces e invertebrados (Watanabe, 2001).

En los estanques de acuicultura, los contenidos de materia orgánica son altos, debidoentre otros factores a los desechos acumulados como producto del alimento no consumido,excretas y fertilizantes. Borja (2002) reporta que los desechos orgánicos e inorgánicos de laspiscifactorías pueden causar un enriquecimiento excesivo en nutrientes y la eutrofización de loscuerpos de agua receptores. En relación a la maricultura, el nitrógeno y fósforo de losdesechos de las jaulas flotantes puede verterse directamente al ambiente marino (Buschmann,2001).

Existen métodos físico-químicos y biológicos para la eliminación del exceso denitrógeno de los efluentes. Los primeros, en la mayoría de los casos, no resuelven el problemaya que trasladan el contaminante de un ambiente a otro. Los segundos, sí eliminan alcontaminante y, en condiciones idóneas, sus productos finales son CO 2 y N2.

En el contexto mundial, se viene impulsando una serie de estudios para evaluar y mitigar losimpactos generados por los efluentes de la acuicultura, los cuales están enmarcados dentro de

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la tecnología de la biorremediación e integrados a conceptos de responsabilidad ysostenibilidad.

La acuicultura en el Perú y en Chimbote, también genera impactos ambientales negativos,principalmente por los desechos orgánicos y/o inorgánicos producidos por los organismos encultivo (truchas, conchas de abanico, tilapias, entre otros). En este sentido, la presentemonografía tiene la finalidad de desarrollar la conceptualización de la biorremediación, asícomo también, identificar las metodologías y los diferentes organismos utilizados en labiorremediación de los efluentes de la acuicultura.

II Definiciones y relaciones entre los procesos de biorremediación y biodegradación

a) Biodegradación: Es la capacidad metabólica de los organismos para transformar omineralizar contaminantes orgánicos en compuestos menos peligrosos y en menor cantidad, detal manera que puedan integrarse fácilmente a los ciclos biogeoquímicos naturales. Labiodegradación es medida rutinariamente con pruebas químicas y/o fisiológicas en recipientesconteniendo cultivos puros de microorganismos, cultivos mixtos o muestras ambientales (suelo,agua o sedimento) (Madsen, 1998).

b) Biorremediación: Es la tecnología que tiene como objetivo acelerar la biodegradaciónnatural de los compuestos orgánicos que han sido vertidos intencional o inadvertidamente alambiente, mediante la optimización de las condiciones limitantes de tal proceso (Madsen, 1998;Vidali, 2001). La división fundamental de la biorremediación está sustentada en dos preguntas:¿donde se metabolizarán los contaminantes? y ¿cuál es el sitio de remediación másapropiado?. Los procesos microbianos podrían degradar contaminantes ambientales in situ

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, donde ellos son encontrados, o ex situ, que requiere que los contaminantes sean movilizados fuera del terreno, y en un estanque orecipiente se efectúe el tratamiento de los contaminantes.

También podemos hablar de la biorremediación intrínseca, que explota de manerapasiva la capacidad innata de los microorganismos presentes en el terreno para degradar ymetabolizar los contaminantes. Este tipo de biorremediación necesariamente ocurre in situ. Por el contrario, la biorremediación mejorada tiene un rol activo, ya que se hace la modificación del sitio con lafinalidad de estimular y mejorar las capacidades biodegradativas de los microorganismos. Laselección de la estrategia de biorremediación más efectiva está basada en las característicasde los contaminantes (toxicidad, estructura molecular, solubilidad, volatibilidad y susceptibilidad al ataque microbiano), los sitios contaminados (geología, hidrología, tipo de suelo y clima yaspectos legal, económico y presión política del sitio mismo) y los procesos microbianosdeberían ser explotados, tales como cultivos puros, cultivos mixtos y sus respectivascondiciones de crecimiento y suplementos.

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La biorremediación mejorada implica una variedad de procedimientos como el controldel flujo de agua, aireación, control químico, mezcla mecánica y la influencia de poblacionesmicrobianas y contaminantes de interés.

III. Técnicas convencionales para el tratamiento de efluentes de acuicultura

Los sistemas de tratamiento de los desechos de acuicultura, generalmente puede serclasificados en cuatro categorías: biofiltros, estanques de sedimentación-oxidación, humedalesartificiales y métodos de ósmosis inversa.

3.1.Biofiltros

Los estudios están orientados a examinar la eficiencia de los diferentes tipos debiofiltros (incluyendo, filtros sumergidos, filtros de rotación, filtros de lechos fluidizados y filtros de baja densidad) para el tratamiento de efluentes de acuicultura (Jewell and Cummings, 1990;Abeysinghe et al., 1996; Hargrove et al., 1996; Ng et al., 1996; Twarowaska et al., 1997 y Lingy Chen, 2005).

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Así también las columnas de arena para la remoción de sólidos suspendidos (Palaciosy Timmons, 2001), medios filtrantes tipo bloque de polietileno y tipo chip de polipropileno(Ridha y Cruz, 2001) y métodos inmovilizados de consorcios nitrificantes para remoción deN-NH 3 (Kim et al., 2000). En la mayoría de los casos, hay desventajas como eltratamiento y remoción incompleta, elevados costos, que obligan a buscar alternativas máseficientes y económicas.

El uso de los biofiltros tiene desventajas, incluyendo producción excesiva de lodos,funcionamiento inestable y acumulación de nitrato. La investigación de nuevos métodos para eltratamiento de los desechos de acuicultura es necesaria.

3.2.Remoción y estabilización de desechos usando humedales artificiales

Se utilizan dos tipos de humedales artificiales, según la forma del flujo:

a) Verticales, desciende a través de un substrato poroso con plantas macrófitas

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b) Horizontales, cubierto por una capa de suelo con plantas macrófitas

Los humedales con flujo vertical son mejores para remover desechos de la acuicultura,es así que los sólidos suspendidos totales, sólidos volátiles totales, demanda química deoxígeno disuelto y total, nitratos y fosfatos, pueden ser removidos en porcentajes del 98, 98.5,92, 81, 88.5 y 87%, respectivamente (Summerfelt et al., 1999).

Autores como Alongi et al. (1992) y Boto (1992), han demostrado que los manglarestienen alta eficiencia para remover sólidos y nutrientes de los efluentes de acuicultura.Robertson y Phillips (1995) estiman que 2-3 ha de mangle silvestres son requeridas por cadahectárea de estanque, mientras que para los estanques intensivos, alrededor de 22 ha de Rhizophora sp. La relación óptima del área de mangle/área de estanque de camarones, ha sido propuestapara producir el balance correcto entre las áreas dedicadas al cultivo de langostinos y losecosistemas manglares. La desnitrificación en los sedimentos del mangle puede mejorarpotencialmente la calidad de los efluentes de los estanques de langostinos.

En este contexto, New-OBE (1999) considera a la granja langostinera Mar Rojo dentrode las empresas acuícolas de tercera generación. Esta granja consiste de estanques circularescon un drenaje central y es la única en su género, puesto que solamente 108 de 220 hectáreasde la superficie total son estanques de cultivo. Mas del 50% de su superficie de agua(equivalente a 50 hectáreas de estanques intermedios de producción y más de 60 hectáreasde estanques de cultivo final) es dedicado al control y mantenimiento de la calidad de agua decultivo.

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3.3.Estanques de sedimentación-oxidación

La construcción de estanques de sedimentación-oxidación de los efluentes de cultivo yla reducción de las tasas de recambio de agua son también ejemplos de acciones de mitigacióndel deterioro de la calidad de agua. El uso de estos sistemas podría reducir significativamentelas concentraciones de efluentes vertidos a los cuerpos de aguas receptores.

Teichert-Coddington et al. (1999) comprobaron que los estanques de sedimentaciónpueden reuducir hasta un 61% los sólidos sedimentables, 40%, solidos suspendidos, 12% deDBO, 7% de nitrógeno total y 14% de fósforo total, con no más de seis horas de tiempo deresidencia.

El mejoramiento del método para la suplementación de alimento (Páez-Osuna et al.,1998) y la composición de nutrientes del alimento (Avnimelech, 1999) podría ser una estrategiaefectiva para la reducción del lodo de nitrógeno y P liberados al ambiente. El desarrollo dedietas con una proteína baja, polución baja y una alta digestibilidad de nitrógeno y fósforo,podrían reducir los lodos.

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Shishehchian et al. (1999) examinaron las excreciones de amonio y nitrito dellangostino Penaeus monodon alimentado con dietas naturales y artificiales. Elexperimento indicó que la excreción de nitrógeno es predominante en los langostinosalimentados con dietas artificiales. El alimento vivo, como algas y ciliados, a pesar de su altocontenido proteico, contribuye a una baja excreción de N y por ende tiene menos efectosadversos en la calidad de agua comparada a las dietasartificiales.

3.4.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 aguapotable a partir de agua salobre y agua de mar, recuperar fuentes de agua contaminada yreducir salinidad de agua para las aplicaciones industriales (Asano, 1998). Pero la aplicaciónde la membrana RO para el tratamiento de los efluentes de la acuicultura está limitada. Uno delos mayores problemas es el costo de energía durante el proceso de filtración con estamembrana. Con la finalidad de reducir el costo de energía para la operación de la membranaRO, los investigadores se han interesado en las fuentes de energía renovable como la energíade las olas marinas, energía solar y energía eólica.

Los desechos de la acuicultura pasan a través de la membrana RO y son separados enlíquido filtrado (agua dulce) y salmuera (desecho concentrado). El filtrado es recirculado a lostanques de peces, mientras que la salmuera es colectada para su tratamiento o reuso. Losresultados de evaluación indican que un sistema RO conducido con energía eólica puedeprocesar y reciclar agua dulce a un flujo de 228 – 366 L/h, dependiendo de la velocidad delviento. La tasa de remoción de nitrógeno fluctúa entre el 90 a 97% y la tasa de recuperación de

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la membrana RO es cerca de 40-56%. Los análisis de costos preliminares muestran que laproducción de 1 m 3 de filtrado podrían costar cuatro dólares, y son necesarias lasalternativas para al reuso de los concentrados ( Qin et al., 2005).

IV. Tecnologías de biorremediación en acuicultura

Los efluentes y contaminantes de la acuicultura, es el más pequeño segmento demercado de la biorremediación (Watanabe, 2001). La biorremediación en acuiculturapuede ser conducida usando microbios o plantas en condiciones ambientales ex situo in situ. La biorremediación de contaminantes orgánicos podría ser la alternativa más adecuada paraeliminar completamente el contaminante, degradando moléculas tóxicas en moléculas notóxicas.

La biorremediación podría ser más barata que las técnicas de remediación estándar, apesar que cada sitio es diferente y en algunas instancias una combinación de métodosestándar y la bioremediación es necesaria. La biorremediación microbiana comercialusa organismos que ocurren naturalmente, es decir aquellos identificados en los sitioscontaminados. Los organismos que viven en áreas contaminadas desarrollan la capacidad demetabolizar el contaminante, a través de un proceso llamado adaptación. Por ejemplo, labacteria Deinococcus radiodurans, la cualfue identificada en 1950s en alimentos tratados con irradiación, es resistente a la radiaciónionizante.

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Los microorganismos que pueden hiperacumular metales y no metales, los cuales lesdan a ellos una ventaja selectiva dentro de un ambiente contaminado, permitiéndoles a ellos,sobrevivir y tener resistencia adicional. La adaptación podría ser el resultado de cambiosenzimáticos, mutaciones genéticas, o el enriquecimiento selectivo de los organismos capacesde metabolizar al contaminante. Las cepas que se adaptan bien a los ambientes contaminadospodrían ser aquellas que contengan plásmidos que codifican enzimas capaces de metabolizarlos contaminantes.

4.1.Métodos principales

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

b) Bioaumentación: Incluye la adición de microorganismos con capacidad de degradarcontaminantes. Estos microorganismos pueden ser autóctonos o exógenos. La bioaumentacióninvolucra el sembrado de bacterias purificadoras de agua en los sistemas de acuicultura.Productos comerciales de bioaumentación están disponibles, aunque su eficacia escuestionable. Las razones que el fracaso de los inóculos a su función enacuicultura: substrato inadecuado, concentración celular inicial, competición interespecífica conlos microorganismos autóctonos con la consiguiente inhibición del crecimiento y un insuficienteperiodo de aclimatización que afecta a la biorremediación (Kemmling et al., 2004).

4.2.Aplicaciones in situ

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a) Tratamiento con oxígeno disuelto: La biorremediación más rápida; trabajo en zonassaturadas y no saturadas, puede ser realizada usando bombas de aire y extractores de vapor yequipos de distribución de aire; procesos mejoradospor 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 superficialescontaminadas en conjunción con el mejoramiento biológico. No obstante, hay limitadaflexibilidad de operación, resultados impredecibles, puede haber alto mantenimiento, requieretratamiento del agua y disposición.

c) Mejoramiento de oxígeno químico: Adición de un químico en el agua para que se libereoxígeno. Son relativamente fáciles de implementar y podrían servir temporalmente paraapaciguar el problema. Sin embargo, no son buenos para terrenos de moderada a altacontaminación, 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 degranjas de cultivo intensivo de camarón, que contenían altas concentraciones de carbónorgánico, nitrógeno y fósforo. Los resultados obtenidos por este investigador establecieron laremoción completa del fósforo en 5-7 días de tratamiento, estos resultados revelaron que laaplicación de CaO2puede incrementar la degradación de C, N y P orgánicos.

d) Bioventilación: La bioventilación emplea pequeños flujos de aire de suelos no saturados, y

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provee solo la cantidad de oxígeno necesario para aumentar la degradación microbiana, y depaso 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 baratoy 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.

4.3.Aplicaciones ex situ

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

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

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

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

La fitorremediación, la remediación de sitios contaminados usando plantas, tiene muchomás prospección de desarrollo. Las plantas pueden acumular y metabolizar contaminantesorgánicos, reduciéndolos a CO 2 y agua. El sistema de raíces de plantas permiten aabsorber grandes cantidades de agua y nutrientes, y ellas pueden hiperacumular varioscontaminantes. Las plantas secuestran metales pesados en su raíces (donde ellosestabilizados), yemas, tallos y hojas. Dentro del sistema de raíces - conocidos también comorizósfora, viven bacterias y hongos que producen substancias quelantes de metales o degradanparcialmente a los complejos y los metales puedan ser absorbidos por las hojas.

La fitorremediación es una de las tecnologías más conocidas. La biorremediación conorganismos que ocurren naturalmente viene a ser una parte significante del éxito en el negociode la biorremediación. Aunque el mercado de la biorremediación mejoradagenéticamente no es tan promisorio como pareció hace unas décadas, los trabajos pioneros

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continúan. Sin embargo parece ser cierto que se necesita investigación para brindar un etapade desarrollo cuando las agencias regulatorias locales pueden estar convencidos que estos métodos son los más seguros, baratos y más efectivos que las otras alternativas (Watanabe, 2001).

e) Sistemas de biorremediación con tapetes microbianos

Bender y Phillips (2004) indican que los sustratos microbianos se presentan en la naturalezacomo comunidades estratificadas de cianobacterias y bacterias, pero que ellas pueden sercultivadas a gran escala y manipuladas para una variedad de funciones; Además reportan quelas 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 nitrificaciónde los efluentes de la acuicultura enriquecidos de nutrientes.

Los tapetes microbianos es una comunidad compuesta primeramente de diferentespoblaciones de bacterias, Las cuales forman una capa horizontal delgada. Estas capas tienencrecimiento activo y pueden ser varios milímetros a unos cuantos centímetros. Estas

capas se desarrollan a lo largo

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de micro-gradientes establecidos en interfases de substratos sólidos

Los tapetes microbianos desarrollados en aguas superficiales están compuestosprimariamente de cianobacterias y diatomeas oxigénicas (en las capas mas superiores),bacterias púrpuras y verdes sulfurosas (en las capas intermedias) y bacterias reductoras desulfatos (en las capas profundas). También se observan poblaciones de microorganismosheterótrofos y fermentativos y oxidantes de sulfuro que no forman capas estables y no tienenuna posición definida en los tapetes. Las bacterias metanogénicas han sido detectadas enalgunos tapetes. Algunos organismos eucariotas tales como el amoebamastigoteParatetramitus jugosus y el ciliado Pseudocohnilembus pusillus están asociados con los tapetes microbianos (Navarrete et al., 2000).

Dentro de las funciones bioecológicas que desempeñan los tapetes microbianospodemos destacar:

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· Interacción con fitoplancton:

Las bacterias suelen ser indeseadas en los cultivos larvales donde las algasunicelulares son adicionadas (e.g. la técnica de agua verde), sin embargo, suelen serbeneficiosas cuando especies algales indeseadas se desarrollan en los estanques de cultivo.Las bacterias pueden influir indirectamente en la salud o la calidad de los animales acuáticoscultivados y su posible interacción con las algas unicelulares debería ser tomado enconsideración para las futuras investigaciones (Barranguet et al., 2005).

· Producción de compuestos inhibitorios

Las poblaciones microbianas pueden excretar substancias químicas que tienen unefecto bactericida o bacteriostático en otras poblaciones microbianas, las cuales pueden alterarla relaciones interpoblaciones por influencia de la competición de químicos o energíadisponible. En general, el efecto bactericida es debido a los factores como la producción deantibióticos, bacteriocinas, sideróforos, lisozimas, proteasas y/o peróxido de hidrógeno y laalteración de valores de pH, por la producción de ácidos orgánicos (Barranguet et al., 2005).

· Competición por químicos o energía disponible

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La competición por químicos o energía disponible podría explicar como las diferentespoblaciones microbianas coexisten en un mismo ecosistema. El ecosistema microbiano enambientes de acuicultura es generalmente dominado por heterótrofos que compiten porsubstratos orgánicos como fuentes de carbono y energía. El conocimiento especializado de losfactores que gobiernan la composición de la microbiota en sistemas de acuicultura es requeridopara su manipulación.

Rico-Mora et al. (1998) seleccionaron una cepa bacteriana con crecimiento activo ensubstratos orgánicos pobres y la inocularon en un cultivo de diatomeas. Estos autoresobservaron que la cepa probiótica fue capaz de inhibir el crecimiento de Vibrioalginolyticus ,debido a que la primera puede utilizar los exudados de las diatomeas. Asimismo, Verschuere etal. (1999) seleccionaron varias cepas bacterianas con un efecto positivo en la sobrevivencia ycrecimiento de juveniles de Artemiainoculados con V. proteolytics. La prueba de antagonismo in vitroy los experimentos de filtración, demostraron que los compuestos extracelulares no estáninvolucrados en la acción de protección de estas cepas contra el Vibrio (Barranguet et al.,2005).

· Competición por sitios de adhesión

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Un posible mecanismo para prevenir la colonización de patógenos es la competición por lossitios de adhesión en las superficies lisas o rugosas (Verschuere et al. (2000).

· Alimento para los organismos cultivados

El ramoneo directo del sedimento y los tapetes por la macrofauna podría ayudar aregular el grosor de las películas bacterianas y por lo tanto, ayudar a difundir los metabolitos,incluyendo oxígeno a todas las zonas dentro del tapete y un incremento de las tasasespecíficas de crecimiento de las células que permanecen fijadas. También se podría reducir lacompetición bacteriana por el material orgánico y por consiguiente incrementar la relaciónsubstrato/biomasa.

La relación substrato/biomasa es un parámetro común en los ensayos de laboratoriocon lodos activados y es frecuentemente importante para optimizar la oxidación del substrato.El langostino Penaeus merguiensis es capaz de alimentarse con los tapetesconstruidos para la biorremediación de efluentes de la acuicultura (Erler et al., 2004).

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f) Sistemas de biorremediación con esferas de polimeros

Nagase et al., (1994) indican que las microalgas pueden acumular metales ytransformarlos en formas menos peligrosas, y por consiguiente, estos vegetales pueden ofreceruna alternativa a los métodos convencionales para la bioremediación de efluentes deacuicultura.

Por otro lado, uno de los principales problemas que presentan los cultivos demicroalgas en suspensión para el tratamiento de las aguas de desecho, es la recuperación dela biomasa producida. Para evitar este problema, se han diseñado sistemas que utilizanmicroalgas inmovilizadas en diferentes medios de soporte tales como: carragenina, quitosano,alginato y agar. Por ejemplo Chlorella vulgaris puede remover hasta un 97% elamonio de las aguas residuales de la acuicultura; sin embargo, debido a la actividadnitrificadora que se presenta en los cultivos microalgales inmovilizados, la concentración denitratos aumenta significativamente hasta un 60%. Como una solución, surge la aplicación delos consorcios entre Chlorella vulgarisy la bacteria Azospirillum brasilense, inmovilizadas en alginato, ya que la primera oxida eficientemente el amonio hasta nitrato,mientras que la segunda reduce los nitratos a nitrógeno gaseoso en ambientes anaeróbicos ymicroaerófilos.

Shan y Obrad (2001) trabajaron con bacterias nitrificantes nativas aisladas de losefluentes de las granjas de camarón. Estos cultivos fueron capaces de remover hasta 200 mg/ldel nitrógeno amoniacal total; Las bacterias se mantuvieron en esferas porosas de arcilla. Este

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método representa un método efectivo y económico del control del nitrógeno amoniacal total.

Todavía quedan algunas interrogantes a resolver, como son: ¿Cuál es la capacidad decada organismo para reducir los diferentes iones de nitrógeno bajo condicionesmicroaerófilas?, ¿cuál es el medio de cultivo adecuado para el desarrollo del consorciobacteria-microalga?.

g) Sistemas de biorremediación con macroalgas

Zhou et al. (2006) evaluaron el crecimiento y la capacidad de remoción de nutrientes de losefluentes 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. Losresultados de sus investigaciones demostraron que G. lemaneiformis es un buen candidato para la maricultura integrada alga/peces para la biorremediación y ladiversificación económica.

De acuerdo a Yarish et al., (2004) existe un interés renovado en usar las algas como unsistema de remoción de nutrientes en la acuicultura integrada de peces, mariscos y crustáceos.Jones (1999) afirma que las macroalgas pueden absorber cantidades significativas denutrientes inorgánicos y orgánicos disueltos, usualmente con preferencia de NH4+. Además las

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macroalgas son conocidas por absorber y almacenar metales pesados.

Yarish et al. (2004) han evaluado el potencial de biorremediación de varias especies de Porphyra ensistemas en mar abierto (Porphyra/salmón) y en tierra (Porphyra / peces planos). Además el rol de biorremediación de otras algas (por ejemplo Kappaphycus), que actúan como sistemas biológicos removedores de nutrientes y generan beneficiosmutuos para los organismos co-cultivados.

Chopin et al. (1999), indican que Porphyra requiere de una disponibilidad constante denutrientes, especialmente en época en que los nutrientes disminuyen; Y que el cultivo de estaalga cerca de las jaulas de salmón permitiría aprovechar los desechos de los salmones.Además estos autores concluyen que Porphyra, esun excelente candidato para la acuicultura integrada, para la biorremediación y diversificacióneconómica. La cosecha periódica reporta la remoción constante de cantidades significativas denutrientes de las aguas costeras.

Por otro lado, Chung et al. (2002) desarrollaron un biofiltro de algas Porphyra, con la finalidadde reducir los impactos ambientales de los efluentes dentro de un sistema integrado deacuicultura. Neori et al. (2003) evaluaron el uso de Ulva lactuca, como un biofiltrador para actividades de maricultura integrada.

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Kimura y Notoya (2004), examinaron el balance de nitrógeno y fósforo, así como la asimilaciónde nutrientes por las algas Ulva sp. y Undaria undarioides en las jaulas de crianza de peces.Estos investigadores encontraron que la asimilación de nitrógeno fue 2.5. g/g peso húmedo/díay para el fósforo de 0.16 g/g peso húmedo/día para Ulvasp.; mientras con U. undarioideslas tasas de remoción de nitrógeno y fósforo fueron de 5.4 g/ g de peso húmedo/ día y 0.6 g/ g peso húmedo / día,respectivamente.

h) Otros organismos usados como agentes de biorremediación

Moluscos bivalvos

El uso de bivalvos filtradores, para consumir el fitoplancton, zooplancton, bacterias ymicroalgas, y para asimilar los nutrientes disueltos, puede ser una alternativa eficiente yeconómicamente viable para mejorar la calidad de agua de los efluentes de la acuicultura.

Las ostras pueden ser usadas para filtrar las partículas orgánicas y convertirlas en carne oheces (Jones, 1999); además las ostras pueden combinar las pequeñas particular inorgánicas

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de arcilla con mucus para formar las pseudoheces (Tenore y Dunstan, 1973 in Jones, 1999).

Jones (1999) indica que el uso de las ostras como biofiltros puede mejorar la calidad del aguade los estanques. Después de la filtración por las ostras, la mayoría de los nutrientes sondepositados como heces y pseudoheces, mientras que el resto es incorporado en los tejidos delas ostras.

Gifford et al. (2004) evaluó el potencial de la ostra perlífera como parte de una nuevatecnología de bioremediación para sitios impactados, con la finalidad de remover loscontaminantes tóxicos, reducir la carga de nutrientes y disminuir las concentraciones depatógenos microbianos. Basado en estimaciones de la literatura, este autor sugiere que unamodesta granja de cultivo de ostras perlíferas de 100 t de ostras por año, puede remover 300kg de metales pesados, 24 kg de contaminantes orgánicos vía deposito en sus tejidos yconchas, Además estimo que hasta 19 kg de nitrógeno puede ser removido del ecosistemacostero por tonelada de ostra perlífera cosechada.

Esponjas

Milanese et al. (2003), indican que las esponjas son animales filtradores, capaces de retenerhasta el 80% de las partículas en suspensión de la columna de agua. Estos investigadoresdemostraron que Chondrilla nucula, es capaz de retener altas cantidades debacterias suspendidas y al mismo tiempo producir varios químicos bioactivos. Por lo tanto, serecomienda el cultivo de esponjas como un biorremediador en aguas marinas.

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Asimismo, Fu et al. (2006) investigaron el potencial de las esponjas como biorremediadores, afin de remover las bacterias patógenas en ecosistemas de acuicultura integrada. Es así que laesponja Hymeniacidon pervele puede remover a los patógenos como Escherichia coli y Vibrioanguillarum de los efluentes de la acuicultura. Los resultados de la investigación demostraron que lasesponjas filtran, retienen y digieren estas bacterias por fagocitosis.

Poliquetos

Giangrande et al. (2005) trabajaron con el poliqueto filtrador Sabella spallanzanii como unbiofiltro en el tratamiento de desechos de la acuicultura intensiva y recomendando estudiosadicionales para su utilización futura en la bioremediación de piscigranjas con agua reciclada.

i) Sistemas de biorremediación mediante policultivos

El uso de efluentes de los cultivos de moluscos bivalvos, peces y langostinos paraalimentar ostras, mejillones y macroalgas ha sido positivamente evaluado con la finalidad deresolver o mitigar el impacto ambiental de acuicultura (Lin et al., 1993; Sandifer y Hopkins,1996).

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· El cultivo integrado de la almeja verde Perna viridis en los desechos de los estanquesusados para el cultivo intensivo del camarón Litopenaeus vannamei(Kwei et al., 1993). Los experimentos se condujeron a escala piloto durante 100 días. Lasobrevivencia del camarón fue de 85%, el peso de la carne se incrementó de 6.9 a 28.9 g y elpeso individual promedio de las almejas se incremento de 12.2 a 42.4 veces, estos últimosorganismos fueron cultivados en el canal del drenaje (Kwei et al., 1993).

· El cultivo de las truchas Oncorhynchus kisutch y O. mykiss y la macroalga Gracilariachilensis ensistemas de tanques a nivel intensivo (Buschmann et al., 1996) (fig. 14). Los resultados indicanuna buena producción de trucha de 30 kg m-3

durante un ciclo de productivo y la conversión alimenticia de 1.4. El nutriente que más seincrementa es el amonio, alcanzando concentraciones de 500 μg l-1

. La producción de Gracilariapuede llegar a niveles de 48.9 kg m-2

año-1

y es capaz de remover hasta el 50% del amonio disuelto en invierno y hasta el 90-95% de estenutriente en el verano (Buschmann et al., 1996).

El cultivo integrado de la ostra Crassostrea gigas y la macroalga Gracilaria tikvahiae parabiofiltración del efluente de estanques intensivos de langostino Litopenaeus vannamei(Kinne et al., 2001). Los resultados indican un buen rendimiento en estanques de 0.5 ha

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después de 129 días fue de 10.31 kg ha-1

, la tasa de sobrevivencia de los camarones fue de 96.5%. La biofiltración de las ostras permitió el decrecimiento de la turbidez, clorofila a, sólidos suspendidos totales y sólidos sedimentables. Con la biofiltración algal decrecieron el amonio, nitrógeno totaly fósforo total. Además del rendimiento significativo de la biomasa algal y de la ostra.

· El sistema integrado camarón Litopenaeus vannamei - microalgas Chaetoceros sp.- ostraCrassostr

ea virginica, es uno de los más recomendados, ya que en cierta medida se alcanza una produccióncomercial con dichos organismos y se reduce el consumo de agua, además de las propiedadesantibacteriales producidas por las diatomeas, usadas para el control de enfermedades de loscamarones (Wang, 2003).

V. Conclusiones.

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- Existen muchas técnicas que biorremediación que pueden emplearse para tratar los desechosde la acuicultura; No obstante, la elección de una u otra técnica va a depender del tipo deefluente, del sistema de cultivo y de los recursos profesionales y económicos con los que secuentan.

- La técnica de biorremediación que se puede emplear en la acuicultura con mayor extensiónes la de policultivos, debido a que permite maximizar el uso de los nutrientes existentes en lossistemas de acuicultura.

- Un aspecto importante para garantizar el desarrollo sostenible de la acuicultura, es lamitigación de los impactos ambientales negativos que esta actividad genera; En este sentido,se deben impulsar investigaciones para adecuar las técnicas de biorremediación existentes a larealidad de la acuicultura peruana.

VI. Referencias bibliograficas.

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Biorremediación de los efluentes de la acuicultura