ACUAPONIA, UN SISTEMA INNOVADOR EN LA PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS
Título del trabajo
SISTEMA ACUAPÓNICO
Pseudónimo de integrantes
BIOLOGÍA
ÁREA
LOCAL
CATEGO
RÍA
DESARROLLO
TECNOLÓGICO
MODALIDAD
4296381
Folio de Inscripción
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RESUMEN
La producción de alimentos es y ha sido un tema de sumo interés, la población humana
crece a ritmos acelerados, y si bien es cierto que la ciencia y tecnología permiten una
cierta calidad de vida, no ocurre así con la mayoría de los alimentos que llegan a
nuestras mesas, ya que los procesos de producción utilizados a gran escala implican el
uso de insecticidas, fertilizantes, hormonas etc. que pueden poner en riesgo nuestra
salud, además de contaminar suelos, aire y agua. Para evitar dicha contaminación se
han buscado alternativas amigables y beneficiosas tanto para el medio ambiente como
para nosotros, una buena opción es el sistema acuapónico.
La acuaponia es la combinación de la hidroponía y de la acuicultura. La cual consiste
en copiar lo que la naturaleza realiza en cualquier ecosistema, y que permite que se
lleven a cabo ciclos naturales para la producción, esto es, los desechos de organismos
acuáticos (peces, tortugas, anfibios, etc.) se utilizan como fertilizantes naturales a
través de bacterias, que realizan una transformación de amoniaco (tóxico para la
mayoría de los organismo) a nitratos, que son absorbidos por las plantas para su
crecimiento. De esta forma el sistema de recirculación permite que el agua se ocupe de
forma óptima y favorece un sistema de producción libre de contaminantes.
Nuestro sistema acuapónico es un filtro de recirculación que permite ahorrar agua,
producir alimentos y plantas de ornato a través de fertilizantes naturales, teniendo así la
obtención de productos orgánicos, además del cuidado y la reproducción de animales
como tortugas casquito (kinosternon) y japonesas (trachemys scripta elegans) además
del ajolote (ambystoma mexicanum) que es una especie mexicana en peligro de
extinción, de las cuales se obtiene fertilizante natural a partir de las heces; que durante
nuestros dos años de experiencia con el sistema acuapónico nos ha dado muy buenos
resultados en la calidad del agua y grandes beneficios.
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Introducción
La Acuaponia es un sistema de recirculación sustentable y totalmente noble con la
naturaleza ya que funciona como cualquier otro ecosistema natural. La “Acuaponia es
el nombre que se le da a la fusión de la acuicultura (cultivo de animales acuáticos como
peces, moluscos, crustáceos) y la hidroponía (cultivo de plantas colocando las raíces
en soluciones nutrientes)” , en un mismo sistema donde tanto los organismos acuáticos 1
como los vegetales, se benefician el uno al otro. Por un lado, los desechos de los
peces sirven como nutrientes para el crecimiento de las plantas, y éstas a su vez, los
absorben del agua permitiendo que ésta se encuentre disponible nuevamente para los
peces, ya que de otra manera, serían tóxicos y no podrían subsistir sin cambio alguno.
Junto con la ayuda de microorganismos que existen en este filtro biológico
complementan los procesos de mineralización y nitrificación.
Los animales que se crían en este sistema deben ser alimentados de forma
balanceada, ya que ellos transforman las proteínas de dicho alimento en un desecho
conocido como nitrógeno amoniacal. El amoniaco es uno de los componentes
transitorios en el agua puesto que es parte del ciclo del nitrógeno y se ve influido por la
actividad biológica. Es el producto natural de descomposición de los compuestos
orgánicos nitrogenados, el cual es tóxico a bajas concentraciones para los organismos
acuáticos. Este sistema se encarga de transformar el amoniaco en nitritos y después
en nitratos (los cuales sirven como fertilizantes para las plantas de ornato y alimentos
orgánicos). “Una vez formados los nitratos, las plantas los absorben a través de sus
raíces y el agua vuelve nuevamente hacia las unidades de cultivo de los organismos, y
así el ciclo continúa indefinidamente manteniendo estable la calidad del agua” . 2
1 Juana Arroyo Padilla (2012) “Acuaponia”. Tepalcates, 2 – 7 2 Ramos Carlos León, (2011) Principios básicos de un sistema de Acuaponia. 3 Química General, (2008) “el amoniaco”.
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Objetivos de la investigación
Crear un sistema acuaponico que asemeja las condiciones de un ecosistema
natural, para la conservación y reproducción de tortugas y ajolotes.
Analizar parámetros fisicoquímicos del agua del sistema acuaponico como:
amoniaco, nitritos,nitratos, y pH.
Crear áreas verdes en espacios reducidos y ahorro de agua para este fin.
Implementar un prototipo para la producción de alimentos utilizando este sistema
acuapónico.
Problema
Los alimentos que consumimos están llenos de tóxicos, insecticidas y fertilizantes
químicos que hacen daño a nuestra salud. Además de que todos estos químicos
contaminan a los subsuelos y a las aguas residuales; otro problema en la producciòn
de alimentos es el alto consumo de agua.
En el acuario, en el estanque de tortugas japonesas, se desperdiciaban
apróximadamente 600 litros de agua a la semana. También se presentaban
enfermedades respiratorias y hongos en las tortugas, por el exceso de amoniaco que
se tenía. Las tortugas kinosternon y trachemys scripta elegans son portadoras de la
salmonella que es una de las enfermedades de transmisión alimentaria más común,
por lo tanto es necesario disminuirla o controlarla.
En el estanque del Ambystoma Mexicanum se desperdiciaba aproximadamente 400
litros de agua cada 15 días, les llegaban a salir hongos por su mala calidad de agua,
además de que su oxigenación era escasa. Su apareamiento era prolongado, por lo
tanto no teníamos gran éxito para su reproducción.
Es necesario tener un buen control de la calidad del agua, además de eliminar el uso
de diferentes sustancias químicas como el azul de metileno,tiosulfato de sodio,
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soluciones de buffer para controlar el pH, antibióticos, antifúngicos, entre otras.
Desarrollo
Debido al gran desperdicio de agua que teníamos en el acuario, se buscaron nuevas
alternativas para el ahorro del agua, y encontramos este sistema que es muy noble con
la naturaleza, además que es muy buena alternativa para mantener estable un
ecosistema artificial.
Se llevó a cabo la construcción de este
sistema acuaponico, utilizándolo como
estanque de las tortugas japonesas
(Trachemys scripta elegans).
Construimos un filtro de forma
rectangular con acrílico, el cual lo
dividimos en dos transversalmente, en
la mitad de atrás pusimos divisiones con
acrilico, cada una de estas divisiones es un
nivel, la primera división se colocó 10 cm arriba
de la base, la segunda división se colocó en la
base dejando un pequeño espacio de 10 cm
abajo de la altura total de este,
a si sucesivamente hasta tener 4 niveles (ver
Figura 1); en la mitad de enfrente que es el
último nivel (5to nivel) se le hizo una abertura
enfrente para construir una cascada cayendo
así el agua en el estanque. (ver Figura 2)
En todo el filtro en la parte del fondo le pusimos arena fina, en el primer nivel pusimos
guata, en el segundo nivel colocamos tezontle fino, en el tercer nivel metimos tezontle
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mediano, en el cuarto nivel
tezontle grande y por
último en el quinto nivel
colocamos plantas de
ornato.(ver Figura 3)
El sistema consiste en que
apoyados de una cabeza
de poder, el agua suba del
estanque directo al primer
nivel, el chorro va a caer a presión y la guata va a atrapar todos los sólidos
(excrementos, restos de comida, etc) dejando solo el paso al agua; el agua va a pasar
por debajo de la división pasando al segundo nivel, el agua va a subir purificandose con
el tezontle fino, lo que va hacer es que el amoniaco (conseguido con los desechos de
las tortugas) se convierte en nitratos; el agua pasará al tercer nivel bajando por el
tezontle mediano y a si los nitritos se convertirán a nitratos, el agua pasará debajo de la
última división y subirá por el tezontle más grande terminando de purificar el agua, esta
agua pasará al último nivel, donde los nitratos nutriran a la planta ya que es un
fertilizante natural, por
último el agua caerá por la
cascada directo al estanque
y esta agua ya estará
totalmente purificada y
vuelve a subir por la cabeza
de poder, cumpliendo así un
ciclo. (ver Figura 4)
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Resultados
Los resultados obtenidos hasta el momento son en relación al sistema acuapónico
implementado para las tortugas adultas, donde se observan los siguientes beneficios:
La calidad del agua mejoró para las tortugas y por consiguiente la salud de las mismas.
Las plantas de ornato colocadas están en buenas condiciones, se ha establecido un
ecosistema artificial en equilibrio, se observan protozoarios y bacterias nitrificantes que
han ayudado al control biológico, encontramos en el sistema protozoarios indicadores
de la buena calidad del agua. También notamos una disminución significativa de
salmonella aplicando la técnica de Gram. Se puede observar en el sistema la
presencia de ciclos biogeoquímicos como una herramienta para el aprendizaje.
El sistema fue tan eficiente que se realizó un
sistema acuaponico para los ajolotes (ver
Figura 5), los cuales están en perfecto estado,
notamos un crecimiento en la especie e incluso
hemos tenido reproducción constante (cada 6
meses aprox) del ajolote. Las plantas de ornato
están aún en mejores condiciones que las que
están en el filtro de las tortugas,
pensamos que esto se debe a que aún
sigue la presencia de la salmonella en el
agua.
Este filtro biológico también se ha implementado a las tortugas casquito (kinosternon) y
a las tortugas japonesas jovenes, notando que la calidad de agua y beneficios siguen
siendo significativos.
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Los resultados son tan buenos que el agua del estanque de las tortugas japonesas
adultas no la hemos cambiado en aproximadamente dos años y el agua de los ajolotes
en aproximadamente un año, teniendo así un gran ahorro de agua gracias a este
sistema de recirculación y también obteniendo pequeñas áreas verdes en espacios
reducidos.
Análisis e interpretación de resultados
Para verificar que la calidad del agua se
encuentra en óptimas condiciones, medimos el
amoniaco (NH3), los nitritos (NO2) y nitratos
(NO3) de cada uno de los estanques que
cuentan con el sistema acuaponico.
Para el análisis del ciclo del nitrógeno se
hicieron mediciones periódicas con el “El kit de
test de agua para acuarios” , evaluando el 3
agua del último nivel del sistema. (ver Figura
6)
Lo cual fue muy interesante ya que
pudimos evaluar cada uno de los
resultados, comprobando que nuestro
sistema acuaponico esta cumpliendo
el ciclo del nitrógeno, ya que hay poca
existencia de amoniaco, buenos
niveles de nitritos y abundancia de
nitratos (ver Figura 7), lo cual nos dice
que el amoniaco si se está
transformando a nitratos, y al tener
3 NUTRAFIN TEST 8
una buena cantidad de nitratos no dice que si se esta obteniendo el fertilizante natural
deseado para la producción de plantas de ornato.
A Continuación mostraremos Tablas y gráficas para dar una mejor explicación de los
resultados que obtuvimos con el Kit de Test de agua para acuarios.
Representaremos cada una de las peceras de los diferentes organismos con un
número, la pecera #1 es donde habitan las tortugas kinosternon la cual tiene poco
tiempo con este sistema (aproximadamente 3 meses); la pecera #7 la ocupan las
tortugas japonesas jovenes (aproximadamente 6 meses con el sistema); en la pecera
#17 se encuentran los ambystomas mexicanos con su sistema de un año en
recirculación; y por último la pecera #18 donde viven las tortugas japonesas adultas
con un sistema acuaponico de dos años.
Amoniaco (NH3)
Dentro de los parámetros de la estabilidad del amoniaco, podemos notar en la tabla
(ver Figura 8), que no hay grandes cantidades de amoniaco; en los rangos de la
pecera #1 hubo un ligero aumento de amoniaco pero esto fue debido a que en esas
fechas el sistema tuvo una falla en el diseño, y al poner de nuevo el sistema en
funcionamiento el amoniaco se volvió a estabilizar.
En la pecera #7 el amoniaco se encuentra estable lo cual nos habla que el sistema de
esta pecera tiene un buen equilibrio.
En las peceras #17 y #18 se muestra que lo valores no varían mucho, por lo tanto el
amoniaco está estable.
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Pecera
Fecha
1 7 17 18
05/12/2014 0.6 0.6 0 0
29/01/2015 2.4 0.6 0.3 0.6
06/02/2015 x 0.6 0.6 0
17/02/2015 4.9 0.6 0 0
24/02/2015 0.6 0.7 0 0
10/03/2015
x 0.6 0.6 0.6
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Nitritos (NO2)
Dentro de las mediciones hechas en las peceras, se pudo observar lo siguiente
En la pecera #1 no hubo una gran variación en los niveles de nitritos, con una
excepción, la cual impresionante ya que se redujo la cantidad de nitritos de la pecera.
En la pecera # 7 hubo variaciones limitadas, ya que se mantuvieron los niveles de
nitritos en un rango de 0 a 0.8, lo cual representa un aumento gradual.
En la pecera #17, se podría decir que fue la más estable en los niveles de nitritos, ya
que en la mayoría de las mediciones se mantuvieron en 0.
En la pecera #18 hubo variaciones similares que en la pecera #7 ya que sus niveles se
mantuvieron en el mismo rango.
Pecera
Fecha
1 7 17 18
05/12/2014 3.3 0.3 0 0.3
29/01/2015 3.3 0 0 0
06/02/2015 x 0.1 0 0
17/02/2015 3.3 0.3 0 0.3
24/02/2015 0 0 0.8 0.3
10/03/2015 x 0.8 0 0.8
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Nitratos (NO3)
En base a las tablas podemos ver que en la pecera #1 hubo un descenso en por la falla
técnica que presentaba este sistema.
En la pecera #7 se observa cambios en los valores, por la alimentación que se dio en
ese periodo.
En las peceras #17 y #18 cierto incremento en los valores, y se podría considerar
estables.
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Pecera
Fecha
1 7 17 18
05/12/2014 110 50 0 10
29/01/2015 110 5 10 40
06/02/2015 x 5 50 0
17/02/2015 110 50 110 110
24/02/2015 5 5 25 5
10/03/2015 x 50 50 110
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Conclusiones
La poca consciencia de los habitantes y el desinterés por la naturaleza ha provocado
que en la ciudad los espacios de áreas verdes se están perdiendo, y los grandes
edificios y fábricas van aumentando considerablemente, por tanto la calidad de vida de
las personas va en declive, las enfermedades respiratorias, gastrointestinales han
cobrado vidas, ya no hay suficientes áreas de esparcimiento y las pocas reservas
ecológicas que tenemos son insuficientes.
La acuaponia como sistema de recirculación implica diversos procesos que asemejan
un ecosistema natural. La aplicación de este sistema al cuidado de especies acuáticas
permite varias ventajas: ahorro de agua, creación de un ecosistema artificial,
disminución de enfermedades en los organismos, condiciones favorables para la
reproducción, no se utilizan químicos y se pueden cultivan plantas de ornato en interior.
El análisis y estudio de las problemáticas que de él pueden derivarse requieren integrar
contenidos de diferentes campos disciplinares. Por ejemplo, desde la Física: ¿Qué
leyes es preciso rescatar para el estudio de la dinámica de los ciclos biogeoquímicos?;
la Química: ¿Por qué se dice que el agua actúa como un gran regulador de la
temperatura del planeta?; la Biología: ¿Qué participación tienen las bacteria como
agentes patógenos y como agentes ecológicos?; la Economía: ¿La acuaponia aplicada
puede funcionar como un sistema económico sustentable? Sociología: ¿Es práctico
instalar este sistema en comunidades con poco acceso al agua? Por lo tanto,
consideramos que el establecimiento de un sistema de este tipo como herramienta
didáctica puede promover aún más beneficios.
Tal vez una de las misiones más importantes es concientizar a los alumnos, de los
riesgos que implica el no cuidar el medio ambiente, y la pérdida de especies endémicas
de México para ello, damos cursos del manejo del sistema acuaponico, e invitamos
constantemente al alumnado a ser parte del acuario, donde se les enseña usos y
beneficios de este sistema para la protección y cuidado de las especies que
mantenemos en cautiverio.
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Durante nuestra experiencia con el sistema acuaponico en el acuario del CCHVallejo
debido a su aplicación con las tortugas, hemos observado los beneficios que este
sistema aporta que son el ahorro de agua y la producción de plantas de ornato en
interiores. Al tener tan buenos resultados ahora en nuestro plantel contamos con varios
sistemas acuapónicos, uno de los más notables es el de los ajolotes, ya que nos está
mostrando grandes avances, ayudando al crecimiento y reproducción de esta especie,
en comparación a su estanque pasado que no tenía sistema acuapónico.
Por lo tanto, planeamos implementar del sistema acuaponico al exterior, está en fase
inicial, donde queremos introducir peces para consumo humano y producir alimentos
orgánicos, pues en el periodo de prueba el sistema de riego de cosechas de jitomate,
rábano y zanahoria en una hortaliza
A continuación se presenta la fotografía del
prototipo del sistema (ver Figura 14) que se
implementara al exterior con las medidas de
3m de largo x 2 m de ancho x 6 m de altura; en
el cual tendremos reproducción de peces para
consumo humano y producción de alimentos
orgánicos.
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Fuentes de información
Fuentes Hemerográficas
Juana Arroyo Padilla (2012) “Acuaponia”. Tepalcates, 2 7.
Fuentes bibliográficas
Monroy Ata Arcadio. (2010) Manual de prácticas Educación Ambiental. México,
Editorial: Trillas
Leff Enrique (2010) Saber ambiental. México, Editorial: Siglo XXI
Meixueiro Hernández Armando (2009) Educación ambiental en la formación
docente en México: resistencia y esperanza. México, Editorial: UPN
Joinville (2006) Perspectivas de la Educación Ambiental en Iberoamérica.
México, Editorial: PNUMA.
Fuentes electrónicas
Grande Zometa, Elmer Odir. (2010) Comparación de la producción de lechuga a
6, 12 y 18 plantas/m2 con 40 y 70 ppm de nitrógeno total en acuaponia con
tilapia. Consultado 06112013 en:
http://bdigital.zamorano.edu/handle/11036/667#sthash.3TUJh0hl.dpuf
Ramos Carlo León, (2011) Principios básicos de un sistema de Acuaponia.
Consultado 100115 en:
http://www.acuaponia.com/informacion_tecnica_pdfs/PRINCIPIOS_DE_BASICO
S_EN_UN_SISTEMA_DE_ACUAPONIA.pdf
Caló Pablo. (2011) Introducción a la Acuaponia. Consultado 10172013 en:
http://www.minagri.gob.ar/site/pesca/acuicultura/06_Publicaciones/_archivos/130
423_Introducci%C3%B3n%20a%20la%20ACUAPONIA.pdf
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