Acuicultura multitrófica integrada

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Índice del artículo

Hacia una acuicultura sustentable

La acuicultura multitrófica integrada es una alternativa con un creciente interés debido a sus múltiples ventajas; durante las últimas décadas la producción mundial de especies procedentes de la acuicultura ha ido en continuo crecimiento, constituyendo uno de los rubros más importantes para la seguridad alimentaria.

Cabe destacar que este crecimiento viene dado principalmente por el cultivo de especies alimentadas como peces y camarones; por lo tanto se genera una importante cantidad de desechos que son liberados en el cuerpo de agua donde son cultivados.

Como consecuencia las aguas de cultivo terminan cargadas con altos contenidos de nutrientes y materia orgánica, dando lugar a afloramientos de algas; así como el agotamiento del oxígeno.

Es por ello que para mitigar los impactos de esta actividad sobre el medioambiente es necesaria la búsqueda de prácticas de acuicultura responsable; a fin de mantener la integridad de los ecosistemas asegurando la viabilidad del sector.

De allí surgen alternativas como la acuicultura multitrófica integrada (AMTI) o cultivos multitróficos (co-cultivos de especies de distinto nivel trófico), caracterizada por ser un tipo de acuicultura ecológica, ambientalmente benigna, diversificada y rentable; que será descrita en los próximos apartados.

Que es la acuicultura multitrófica integrada

Esquema de un sistema de acuicultura multitrófica integrada
Esquema de un sistema AMTI (Diseño de una AMTI).

La acuicultura multitrófica integrada (AMTI) es una estrategia productiva que consiste en la integración en cultivo de especies con diferentes niveles tróficos; por ejemplo, peces con algas, moluscos, crustáceos y otros invertebrados marinos en un mismo sistema físico o instalación.

De manera que en este sistema los desechos (compuestos orgánicos e inorgánicos) procedentes del cultivo principal se transforman en una fuente de energía para las otras especies; así se obtienen beneficios adicionales como:

  • Mejorar la producción.
  • La diversificación productiva.
  • La reducción del impacto ambiental.

Asimismo, el objetivo de este tipo de manejo es mejorar a largo plazo la sustentabilidad y rentabilidad por unidad de cultivo (no por especie como ocurre con las prácticas de monocultivo); sino mediante la recaptura de energía y de algunos nutrientes que se pierden en los monocultivos de peces, transformándolo en biomasa adicional con valor comercial.

Por otra parte, la acuicultura multitrófica integrada ha sido utilizada también para el tratamiento de aguas de desecho en la industria de productos marinos; así que es un modelo sustentable que reduce los contaminantes producidos generando biomasa como un subproducto.

Origen de la acuicultura multitrófica integrada

Cuadro donde se refleja la historia de la acuicultura multitrófica integrada
Cuadro de RMN- Martinez Beck-Coppola.

El cultivo integrado de organismos acuáticos se ha llevado a cabo desde la antigüedad (2200 años A.C.; principalmente en China donde se ha encontrado evidencia del cultivo de la tilapia en estanques con plantas acuáticas y hortalizas, con fines alimenticios.

Es de destacar que durante los años 889-904 Liu Xun publicó The Curious of Lingbiao Region en China, donde se describe la teoría del mutualismo en el cultivo de la carpa herbívora con arroz en canales; así como la integración de peces con la producción de frutas.

Más tarde, en los años 1500 se iniciaron las prácticas de policultivo en estanques en el este de Java.

Sin embargo, las prácticas de una verdadera acuicultura multitrófica integrada se iniciaron a finales del Siglo XX en los países del oeste; cuando los sistemas de monocultivos llegaron a ser insostenibles al superar la tasa de recuperación del ecosistema natural.

Acuicultura multitrófica integrada en el siglo XX

En 1970 John Ryther en Estados Unidos avivó el interés por los sistemas integrados, siendo considerado el abuelo de la AMTI moderna; en especial por su trabajo fundamental en lo que llamó “sistemas integrados de reciclaje de residuos en policultivos marinos”.

A partir de entonces se registraron tres décadas productivas de lo que se ha denominado policultivo, maricultura o acuicultura integrada, acuicultura de ingeniería ecológica; incluso acuicultura ecológica.

De esta manera, en un intento por aclarar estos conceptos, los investigadores Thierry Chopin y Jack Taylor en el 2004 combinaron la acuicultura integrada y la acuicultura multitrófica en el término “acuicultura multitrófica integrada”; así se le distinguió de la práctica de policultivo acuático que consiste en el co-cultivo de diferentes especies del mismo nivel trófico.

Actualmente, son muchos los países interesados que siguen investigando y aplicando este tipo de acuicultura.

Ventajas de la acuicultura multitrófica integrada

Cultivo de macroalgas en un sistema AMTI
Cultivo de macroalgas asociados al cultivo de peces en jaulas.

Los beneficios de la acuicultura multitrófica integrada pueden ser:

Ambientales

  • Mitigación de los efluentes mediante el uso de biofiltros adecuados; por ejemplo, algas e invertebrados que pueden resolver los desafíos ambientales planteados por la acuicultura de monocultivo como la camaronicultura.
Dos hombres cosechando macroalgas dentro del sistema AMTI
Cosecha de macroalgas cultivadas en cuerdas.

Económicas

  • Aumento de las ganancias a través de la diversificación de las especies.
  • Obtención de productos adicionales a partir de la comercialización de los subproductos que se cultivan.
  • Mejora de la economía local a través del empleo, tanto directo como indirecto, del procesamiento y distribución del producto.
  • Una cosecha segura debido a la diversificación de productos, disminuyendo los riesgos económicos; si uno de los cultivos se pierde debido a enfermedades, inclemencias del tiempo o por fluctuaciones de precios.
  • Aumento de los beneficios mediante la obtención de precios superiores; ya que se pueden diferenciar los productos acuicultura multitrófica integrada a través de programas de certificación o etiquetado ecológico para lograr precios más altos.

venta de pescado y mariscos productos obtenidos de la acuicultura multitrófica integrada

Proceso productivo

  • Capacidad de carga del sistema mejorada: las características biofiltradoras de los sistemas AMTI bien diseñados pueden aumentar la capacidad de carga de las áreas de acuicultura.
  • Mejores tasas de crecimiento: algunos organismos como los mejillones y algunas algas han mostrado tasas de crecimiento significativamente más rápidas cuando se cultivan en sistemas AMTI; en comparación con los cultivados en sitios de monocultivo.
  • Control de enfermedades: ciertas algas marinas pueden prevenir o reducir las enfermedades entre los peces de cultivo; debido a su actividad antibacteriana contra las bacterias patógenas de los peces.
Mejillones obtenidos producto de la asociación bajo enfoque de sistema AMTI
Mejillones cultivados en asociación con salmón y macroalgas en la Bahia de Fundy, Canadá.
  • Mejor opinión pública: es posible que la AMTI sea más aceptable para los críticos de la acuicultura; si se demuestra que los sistemas multitróficos mitigan los impactos adversos del monocultivo.

Desventajas de la acuicultura multitrófica integrada

  • Menor productividad de las especies alimentadas en comparación con el sistema de monocultivo.
  • Problemas de seguridad alimentaria (coliformes y parásitos) que pueden ser transmitidas entre las especies.
  • Problemas de percepción pública.
  • Limitaciones del número de especies que pueden ser utilizadas en co-cultivo.
  • Requiere una buena gestión para equilibrar los aportes y los flujos de nutrientes.

Fundamento de la acuicultura multitrófica integrada

La acuicultura multitrófica integrada es un modelo productivo de cultivo que se basa en el reciclaje de nutrientes, donde especies acuáticas complementarias (no competidoras) en diferentes niveles tróficos se cultivan en proximidad entre sí; de forma que el agua va siendo filtrada logrando una diversificación de especies en la producción.

Concretamente, los desechos de las especies alimentadas en cultivo (como peces o camarones) junto con restos del alimento en forma de materia orgánica particulada y disuelta, sirve como alimento a las especies extractivas de materia orgánica; como pueden ser mejillones, ostras, almejas o pepino de mar.

Dibujo de esquema del aprovechamiento de compuestos orgánicos e inorgánicos en un sistema AMTI.
Esquema del aprovechamiento de compuestos orgánicos e inorgánicos en un sistema AMTI. Modificado de Zhang y col. (2019).

En segundo lugar, el agua que proviene de los moluscos rica en materia inorgánica disuelta se utiliza para el cultivo macroalgas (especies extractivas de materias inorgánicas); dado que captan el exceso de nitrógeno (N) y fósforo (P) disuelto.

En este sistema los diferentes organismos no deben cultivarse directamente en el mismo lugar, sino que necesitan un intercambio de nutrientes y energía a través del agua; de esta forma, se obtiene un efluente final de mayor calidad, biodepurado del exceso de materia orgánica y de nutrientes inorgánicos.

Análisis comparativo con otras técnicas

La acuicultura multitrófica integrada se fundamenta en la incorporación de especies de diferentes niveles tróficos o nutricionales en el mismo sistema; pero no necesariamente en el mismo lugar.

Diferencias con el policultivo

Dibujo de policultivo de peces con especies de diferentes niveles tróficos
Ejemplo de policultivo con especies de diferentes niveles tróficos: la cachama omnívora (Colossoma macropomun) se alimenta a media agua; mientras que el bagre detritívoro (Ictalurus  punctatus) se alimenta más en el fondo.

La acuicultura multitrófica integrada se diferencia de la práctica de policultivo que es simplemente el cultivo de diferentes especies del mismo nivel trófico; así todos los organismos pueden compartir los mismos procesos químicos y biológicos, con pocos beneficios sinérgicos.

Un ejemplo de policultivo es el cultivo del salmón (Salmo salar), el bacalao (Gadus morhua) y el rodaballo o lenguado (Scophthalmus máxima); todos ellos son peces que comparten los mismos procesos biológicos y químicos que potencialmente pueden dar lugar a cambios significativos en el ecosistema.

Diferencias con el monocultivo

Por otro lado la acuicultura multitrófica integrada se diferencia del sistema de monocultivo; debido a que se refiere a la producción de una sola especie o varias especies que ocupan el mismo nicho trófico.

Dibujo donde se muestra sistema monocultivo de peces
Ejemplo de un sistema monocultivo donde solo se cultiva una sola especie, en este caso la tilapia.

Es importante señalar que la producción de varias especies de peces; por ejemplo de la familia Serranidae en un cultivo de aguas abiertas, también se considera monocultivo.

Otras variantes de la acuicultura multitrófica integrada

Entre las variaciones del concepto acuicultura multitrófica integrada se pueden mencionar:

  • Acuicultura integrada.
  • Acuaponia.
  • Acuicultura fraccionada.
  • IAAS (sistemas integrados de agricultura y acuicultura).
  • IPUAS (sistemas integrados de acuicultura periurbana).
  • IFAS (sistemas integrados de pesca y acuicultura).

Componentes de un sistema AMTI

Dibujo mostrando peces, moluscos y macroalgas, como componentes de un sistema AMTI
Componentes de un sistema acuicultura multitrófica integrada. MOP: Materia orgánica particulada; NID: Nutrientes inorgánicos disueltos. Modificado de Chopin (2006).

Subsistema extractivo inorgánico

Este subsistema está conformado principalmente por macroalgas debido a su capacidad asimiladora de los nutrientes del medio ambiente; por lo que constituyen un elemento eficaz para la biorremediación de los espacios acuáticos.

Alga marina usada en la AMTI
Alga marina (Macrocystis pirifera).

Es de resaltar que las algas marinas son las más adecuadas para la biofiltración porque tienen la mayor productividad de todas plantas; además tienen un gran mercado para el consumo humano como ficocoloides, complementos alimenticios, agroquímicos, nutracéuticos y farmacéuticos.

La elección de las especies de algas marinas, para su inclusión en un sistema de acuicultura multitrófica integrada, debe cumplir una serie de criterios básicos; como son:

  • Una alta tasa de crecimiento y concentración de nitrógeno en los tejidos.
  • Facilidad de cultivo y control del ciclo de vida.
  • Resistencia a epífitas y organismos causantes de enfermedades.

Además, dado el daño ecológico que puede resultar de la introducción de organismos no autóctonos las algas marinas deben ser una especie local.

Algunas especies de algas marinas comercialmente viable y económicamente importante son:

  • Kappaphycus alvarizii.
  • Gracilaria dura.
  • edulis.

De este modo estas macroalgas pueden ser cultivadas en combinación con peces como:

  • Cobia Rachycentron canadum.
  • Pámpano Psenopsis anômala.
  • Mero Epinephelus  sp.
  • Lubina Dicentrarchus labrax.
  • Bogavantes Homarus gammarus.

También se ha encontrado que son biofiltros eficientes el alga roja Gracilaria spp. y el alga verde Ulva spp.

Macroalgas usadas en los sistemas de acuicultura multitrófica integrada
Algas (A) Ulva australis y (B) Gracilaria spp. usadas en cultivos AMTI.

Subsistema extractivo orgánico

Cultivo de mejillones en sistema AMTI
Mejillones (Mytilus edulis) cultivados en sistemas de long-line.

Las especies extractivas de compuestos orgánicos son aquellas que se alimentan por filtración como los moluscos, estos organismos filtran grandes volúmenes de agua para sus necesidades alimentarias; por ello  ejercen una alta eficiencia reteniendo pequeñas partículas incluidas el fitoplancton y las bacterias.

En este sentido, se debería escoger una especie de bivalvo nativa que se adapte a la ecología local haciendo una evaluación de los mercados potenciales.

Además, es importante conocer el tamaño de partícula de los desechos de una acuicultura multitrófica integrada para poder elegir entre una amplia gama el bivalvo más adecuado; dado que los filtradores son selectivos para extraer determinados tamaños de partículas de la columna de agua rechazando el resto.

Otras especies consideradas extractivas orgánicas son las que se alimentan de detritus producto de los desechos del cultivo de peces en jaulas como:

  • Los pepinos de mar Isostichopus badionotus.
  • Las anemonas Actinostella californica.
  • Los poliquetos Nereis sp.

Subsistema de especies acuícolas alimentadas

Las especies de cultivo en las cuales se utilizan alimento (nivel trófico superior) en un sistema acuicultura  multitrófica integrada son peces o camarones carnívoros; puesto que incrementan la fuente natural de alimento o de nutrientes para las especies extractivas co-cultivadas.

De esta manera, el amonio y fósforo (ortofosfato) solubles de las excretas de los peces y camarones son nutrientes inorgánicos disponibles para las especies extractivas inorgánicas; como las algas marinas.

Por otro lado, los peces y camarones también liberan sólidos orgánicos, que pueden ser alimento para los moluscos; así como los organismos que se alimentan de desechos, las especies extractivas orgánicas.

Peces y camarones usados en los sistemas de acuicultura multitrófica integrada
Especies usadas en acuicultura.

Sistemas de cultivo empleados en AMTI

Cultivos en el mar

Los sistemas empleados en el mar consisten fundamentalmente en un conjunto de jaulas de peces, donde adyacente a estas se encuentra un sistema de long-line, que consiste en una línea madre suspendida; también anclada a los extremos y mantenida a flote usando boyas o flotadores de diferentes materiales, orientado en función al eje de la dirección de la corriente predominante.

Jaulas con cultivos de peces, de moluscos y macroalgas bajo enfoque AMTI
Jaulas de cultivo de peces al lado de un cultivo de moluscos y macroalgas al fondo.

Así, para el cultivo de las especies complementarias como moluscos y macroalgas, se dispondrán en este long- line diversas estructuras de cultivo como:

  • Cestas rígidas.
  • Cestas flexibles.
  • Cuerdas de mejillón.
  • Estructuras metálicas.
Tres diferentes sistemas de cultivo de moluscos usados bajo enfoque de AMTI
Diferentes sistemas de cultivo de moluscos.

También pueden implantarse sistemas más complejos con la incorporación de equinodermos, holoturias, abulón (Haliotis diversicolor), etc.

Cultivos en tierra

Los sistemas empleados en tierra son aquellos que se han desarrollado en instalaciones de acuicultura en algún centro de investigación; así como instalaciones acuícolas situadas en tierra firme con sistema de circulación de agua abierta (como en estanques) o cerrada (sistema de recirculación).

En este sentido el fundamento básico consiste en la utilización de las aguas y lodos generados en el cultivo de peces o camarones; de esta forma se crían otras especies complementarias en la propia instalación.

Cultivo de macroalgas en un canal con enfoque de sistema AMTI
Cultivo de macroalgas en un canal reservorio de una camaronera.

Como resultado, el vertido del efluente al medio receptor tendrá una menor cantidad de nutrientes disueltos y particulados.

Esquema básico

En un esquema básico se contemplan los siguientes aspectos:

  • El agua de los tanques de cría de peces se recoge haciéndola pasar por un tanque de sedimentación en el que se pueden mantener en cultivo animales detritívoros (poliquetos, anémonas, holoturias)
  • Posteriormente se pasa el agua a otro sistema de animales filtradores (moluscos).
  • Asociado a este sistema existe otro de cultivo de macroalgas.
Esquema de un sistema AMTI en tierra
Esquema de un sistema AMTI en tierra para el cultivo de peces planos combinado con otras especies acuáticas. Modificado de Guerrero y Cremades 2012.

También existen otras variedades de sistemas de cultivo como en marismas, salinas, etc. pudiendo ser apropiadas para el desarrollo de sistemas de acuicultura multitrófica integrada.

Variables de selección

La elección de uno u otro sistema está determinado por variables como:

  • La ubicación.
  • Características de las instalaciones de cultivo.
  • Parámetros ambientales de corrientes y oleajes.
  • Volúmenes de producción.
  • Las especies de cultivo seleccionadas.

Criterios para la selección de especies

Peces, moluscos, camarones y algas especies cultivadas en sistemas de acuicultura multitrófica integrada (AMTI)
Especies cultivadas en la AMTI.

Se han identificado numerosas especies que pueden ser incorporadas a los sistemas acuicultura multitrófica integrada; en particular por su capacidad de extracción de nutrientes, demanda en los mercados, conocimiento de su ciclo de vida y de los parámetros de cultivo.

Es importante aclarar que no todas las especies se pueden cultivar juntas de manera eficiente; de allí que las combinaciones de las especies co-cultivadas deberán seleccionarse cuidadosamente de acuerdo con una serie de condiciones y criterios:

La especie

Lo recomendable es utilizar especies con las siguientes características:

  • Tener roles complementarios con otras especies del sistema en diferentes niveles tróficos; por ejemplo, las especies deben poder alimentarse de los desechos de otras especies para que aquellas mejoren la calidad del agua y crezcan de manera eficiente.
  • Ser capaces de crecer a una biomasa significativa para proporcionar una mitigación biológica eficiente y continua.
  • Que contribuyan a la mejora del medio ambiente.

Jaulas acuáticas con diferentes cultivos con enfoque de AMTI

El ambiente

  • Adaptabilidad en relación con el hábitat, para ello deben utilizarse especies nativas que se adapten bien a las condiciones locales; además la tecnología de cultivo debe estar disponible.
  • Las condiciones ambientales del sitio que deben ser consideradas son:
    • La cantidad de materia orgánica particulada y disuelta.
    • Los nutrientes inorgánicos.
    • El rango de tamaño de las partículas del sustrato.

El mercado

  • Considerar la demanda del mercado para la especie principal y especies alternativas con el fin de aumentar su contribución económica.
  • Evaluar el potencial de comercialización y las regulaciones para la exploración de nuevos mercados.

Conviene destacar que dentro de un sistema acuicultura multitrófica integrada eficaz es posible que no se logre la producción máxima para ninguna especie; no obstante la atención debe centrarse en optimizar:

  • La producción sostenible.
  • El rendimiento general de todas las especies combinadas.

Especies con potencial para el sistema AMTI

Algunas especies identificadas con potencial para el establecimiento de un sistema acuicultura multitrófica integrada son:

Tipo de organismo Filum Géneros
Especies alimentadas Peces Salmo, Oncorhynchus, Scophthalmus, Dicentrarchus, Gadus, Anoplopoma, Hippoglossus, Melanogrammus, Paralichthys, Pseudopleuronectes, Mugil y Tilapia
Crustáceos Penaeus y Homarus
Filtradores Moluscos como mejillón, ostras, almejas, ostión Haliotis, Crassostrea, Pecten, Argopecten, Placopecten, Mytilus, Choromytilus y Tapes
Sedimentívoros Equinodermos

 

Strongylocentrotus, Paracentrotis, Psammechinus, Loxechinus, Cucumaria, Holothuria, Stichopus, Parastichopus, Apostichopus y Athyonidium
Poliquetos Nereis, Arenicola, Glycera y Sabella
Extractores de compuestos inorgánicos Macroalgas Laminaria, Saccharina, Sacchoriza, Undaria, Alaria, Ecklonia, Lessonia, Durvillaea, Macrocystis, Gigartina, Sarcothalia, Chondracanthus, Callophyllis, Gracilaria, Gracilariopsis, Prophyra, Chondrus, Palmaria, Asparagopsis y Ulva
Especies complementarias Pulpo (Octopus sp.), cnidarios como la anémona. Octopus spActinia sp., Heteratctis sp.

Combinaciones más favorables en un cultivo multitrófico

Existen numerosas variaciones de un sistema acuicultura multitrófica integrada que pueden ser desarrollados en tierra firme o en sistemas de aguas abiertas; así como en ambientes marinos o de agua dulce comprendiendo varias combinaciones de especies entre las más populares se pueden mencionar:

Peces y moluscos

Siembra de peces y moluscos bajo enfoque de acuicultura multitrófica integrada

Se ha documentado el efecto beneficioso de combinar el cultivo de peces con bivalvos; por ejemplo, mejillones, ostras y almejas, los cuales actúan como biofiltros de los efluentes de acuicultura ricos en nutrientes.

De este modo, el cultivo de peces en jaulas instaladas en granjas de bivalvos como las ostras Crassostrea resulta en altas tasas de crecimiento y sobrevivencia de los peces en las jaulas; en este caso, las ostras que se alimentan por filtración mejoran la claridad del agua en la zona de cultivo reduciendo así la eutrofización.

En efecto, se estima que una proporción óptima de co-cultivo de peces y ostras en este sistema de cultivo podría ser de 1: 0,5; de este modo corresponde a un kg de pez por 0,5 kg de ostra.

Peces y macroalgas

Al integrar el cultivo de peces en jaulas en mar abierto con macroalgas marinas; por ejemplo, se puede lograr un incremento de hasta un 50 % en la producción de las macroalgas.

Siembra acuática de algas y peces bajo sistema AMTI
Cultivo de algas laminarias en long-line junto a jaulas de peces, al fondo.

Peces/moluscos bivalvos/macroalgas

Se han realizado estudios donde se han cultivado juntos salmones (Salmo salar), macroalgas (Saccharina latissima y Alaria esculenta) y el mejillón azul (Mytilus edulis); los resultados muestran mejores tasas de crecimiento de macroalgas y mejillones (un 46 y 50 % más altas) que las obtenidas en el monocultivo de estas especies.

Macroalgas y moluscos sembrados bajo enfoque de AMTI
Saccharina latissima y mejillón Mytilus edulis.

Camarones y macroalgas

El co-cultivo de Gracilaria sp. a diferentes densidades de población con el camarón Feneropenaeus indicus ha mostrado una asimilación de nutrientes de los desechos del cultivo de camarón por las algas; de forma tal que se encontró que la proporción de 3: 1 era la adecuada.

Es de resaltar que el alga logró la reducción en los siguientes porcentajes los componentes de los desperdicios de camarones:

  • 25 % de amoniaco.
  • 22 % de nitrato.
  • 14 % de fosfato.

Camarones y moluscos

Una jaula de ostras que sera sembrada en estanque con cría de camarón
Instalación de cesta ostrícola en estanque de camarón.

El policultivo de camarones con moluscos ayuda a descomponer la materia orgánica de manera eficiente y sirve como una importante fuente de alimento para una variedad de organismos; además, directa o indirectamente proporciona refugio o crea espacio para el organismo asociado, aumentando así la diversidad de especies del ecosistema.

Sistemas avanzados

Ciertamente, estas son combinaciones simples aunque en los sistemas más avanzados existen otros componentes como por ejemplo:

  • Co-cultivo de peces / camarones / macroalgas / moluscos.
  • Alimentadores de depósitos como pepinos de mar, erizos de mar y poliquetos en el fondo de jaulas de peces.
  • Peces que habitan en el fondo de jaulas fijadas al fondo marino.
Cultivo de macroalgas con cultivo de peces en el mar con enfoque de AMTI
Cultivo de poliquetos y macroalgas en cuerdas al lado de un cultivo de peces en jaulas en el Mar Grande de Taranto, Italia. Las algas fueron arregladas horizontalmente en el long-line, mientras que los poliquetos fueron colocados verticalmente en redes de polipropileno.

De allí que lo importante es que sean elegidos los organismos apropiados basado en las funciones que tienen en el ecosistema; también, su valor o potencial económico y su aceptación por parte de los consumidores.

Diseño de un sistema AMTI

Cultivo a mar abierto de macroalgas y moluscos bajo sistema de AMTI
Cultivo de macroalgas en cuerdas y moluscos en balsas. Fuente: Guerrero y Cremades (2012).

El diseño de una operación de acuicultura multitrófica integrada pasa por una serie de estudios previos a la instalación del cultivo; entre los que se deben evaluar:

Planificación

  • Los objetivos de la actividad que se va a desempeñar.
  • Las necesidades futuras del sector.
  • La disponibilidad de instalaciones, equipamiento y equipo humano.
  • Los requisitos administrativos (permisos y solicitudes) que deberán cumplirse.

Instalaciones

  • La localización geográfica de las instalaciones.
  • Adecuar el diseño del cultivo según las corrientes, fondos, profundidades, etc., del sitio de la instalación.

Especies

  • Las especies más comunes en la zona de cultivo.
  • El conocimiento de las especies a cultivar.

Dimensionamiento

Diagrama de ubicación de componente de un sistema AMTI
El diagrama muestra la ubicación de los componentes de un sistema AMTI típico, con sus jaulas para peces, líneas de moluscos y cuerdas de macroalgas. Modificado de Cross, 2018.

El dimensionamiento de la instalación es fundamental para la rentabilidad de la empresa ya que en función de él se determinarán las producciones; y por tanto los ingresos, las inversiones a realizar, los costos/gastos de mantenimiento, etc.

Asimismo, es muy importante que a partir del cultivo principal de peces y las densidades de cultivo que se tengan, se estudie la producción mínima necesaria que haga rentable el trabajo con los moluscos / macroalgas / especies complementarias; principalmente debido a que los cultivos complementarios van a tener los mayores costos de producción en el manejo.

De esta manera, para determinar las producciones mínimas de cada grupo trófico es importante conocer las relaciones entre ellos; así como estudiar la capacidad de carga del sistema donde nos ubiquemos mediante:

  • El estudio de los nutrientes presentes en el agua.
  • Los nutrientes aportados al medio por el cultivo de peces (heces y alimento no consumido).
  • Las tasas de ingesta de los moluscos seleccionados.
  • La capacidad de incorporación de nitratos y fosfatos por parte de las macroalgas.

Plan de producción

Una vez establecido el diseño y dimensionamiento de la instalación acuícola AMTI habrá que establecer cuál va a ser el plan de producción; para producir así las mejores sinergias entre el cultivo de las diferentes especies, entre los aspectos a considerar encontramos:

  • Considerar la evolución de la biomasa de peces en la instalación para poder ir equilibrando las biomasas de las especies complementarias.
  • Tener preparadas las cantidades de semillas de moluscos en tallas y épocas adecuadas para su siembra y para su recolección.
  • Tener las plántulas de macroalgas en la época adecuada para su mejor crecimiento; de manera que sea en función de la especie así como de cualquier otra complementaria.
manos sembrando maroalgas y manos sosteniendo alevines
Plántulas de macroalgas y alevines de trucha (Oncorhynchus mikiss).

Estrategia de comercialización

Antes de comenzar la actividad empresarial es fundamental tener definida la estrategia de comercialización para ello deben tomarse en cuenta los siguientes aspectos:

  • Haber estudiado el mercado de los productos que se pretenden cultivar, tanto del cultivo principal como de las especies complementarias.
  • Posibles competidores.
  • La estacionalidad de la oferta y demanda.
  • Precios.
  • Los márgenes de ganancia.
  • Aceptación social.

De igual forma evaluar si la especie complementaria puede tener otro uso en caso de no tener demanda como alimento humano, es decir:

  • Si sirve de alimento a otra especie que también se esté cultivando; por ejemplo, alimentar erizos o abalón con macroalgas o alimentar reproductores con poliquetos.
  • Como uso cosmético, agrícola y ganadero.
Venta de pepinos de mar disecados productos de sistema AMTI
Pepinos de mar disecados como alimento humano, un ejemplo del aprovechamiento de las especies complementarias de un AMTI.

Puesta en marcha

Una vez que se ha establecido el dimensionamiento y plan de producción se procede a poner en marcha el cultivo; en términos generales se pueden considerar los siguientes esquemas de trabajo:

En mar abierto

Sobre una instalación de cultivo de peces en mar abierto se puede disponer de un cultivo de moluscos tipo long-line o similar a una distancia determinada; por ende permitiendo que los moluscos dispongan de una cantidad de alimento extra procedente del cultivo principal.

Esquema de ubicación de los componentes en un sistema AMTI en mar abierto
Esquema de un ejemplo de ubicación de los componentes en un sistema AMTI en mar abierto.
Características de las instalaciones

Las instalaciones en mar abierto presentan las siguientes características:

  • De acuerdo a experiencias pilotos y a las características propias de la instalación requerida se procede a dimensionar:
    • El tamaño del long-line.
    • El número de cuerda por cultivo.
    • La densidad de carga.
  • En una zona externa a las jaulas de peces y al long-line de los moluscos se puede instalar un long-line para macroalgas o similar.
  • Se debe establecer una orientación en función de la dirección de la corriente de agua tanto para el cultivo de moluscos como el de macroalgas; de forma tal que puedan eliminar algunos de los nutrientes inorgánicos disueltos del agua como nitrógeno y fósforo.
  • Las distancias entre cada uno de los sistemas dependen de las condiciones ambientales, las especies seleccionadas y el tipo de instalación.
  • Con el fin de establecer una estación control para tener datos de referencia se puede disponer de algún sistema de cultivo para especies complementarias (moluscos y/o algas); es recomendable una distancia aproximada de 1000 metros fuera del polígono de cultivo.

En tierra

En tierra los criterios generales serían:

  • Sobre una instalación de tanques o estanques de cultivo de peces se disponen en modo de segundo uso del agua otros tanques o estanques; en especial los que contengan moluscos y/o las macroalgas a cultivar.
  • La disposición de los tanques, estanques, canales depende de la instalación seleccionada; no obstante se debe mantener un flujo en la disposición teórica de peces, moluscos y algas.
  • Los tamaños de los tanques, estanques, canales depende del tipo de instalación.
  • Los individuos sembrados deben ser cultivados en densidades que optimizan la absorción; así como el uso de material de desecho a lo largo del ciclo de producción.
Playa baja con siembra de especies bajo sistema AMTI
Sistema acuicultura multitrófica integrada en tierra.

Seguimiento de la experiencia

Una vez puesta en marcha la experiencia se debe hacer el correspondiente seguimiento que incluye:

Seguimiento científico-técnico

Se refiere a la obtención de datos biológicos sobre las especies cultivadas a través de un programa de muestreos periódicos; con el fin de determinar las diferentes variables o parámetros de crecimiento (biometrías, índices de condición, etc.).

Regla midiendo Camarones y moluscos proveniente de un sistema AMTI
Seguimiento del crecimiento en camarones cultivados en estanques y ostras cultivadas en cestas dentro del estanque camaronícola.

Seguimiento ambiental

Está relacionado con un programa de muestreos periódicos del medio natural donde se lleva a cabo el cultivo; para la obtención de datos sobre parámetros físico-químicos, tales como:

  • Sedimentos.
  • Calidad de agua.
  • Bentos.
  • Granulometría.

Seguimiento socioeconómico

Consiste en hacer un seguimiento de los resultados obtenidos; de manera que se pueda evaluar económicamente el aporte de estos sistemas de cultivo y la producción de especies complementarias.

Aplicación de AMTI en el mundo

En las aguas templadas los únicos países que tienen acuicultura multitrófica integrada a escala comercial son:

  • Canadá.
  • Chile.
  • China.
  • Irlanda.
  • Sudáfrica.
  • Reino Unido de Gran Bretaña.
  • Estados Unidos de América.

Cabe destacar que la mayoría se han centrado en la integración de algas marinas con el cultivo de peces marinos.

Divisiones a mar abierto donde se evalúa el sistema AMTI
Laboratorio de cultivo Pacific Sea en Canadá donde se desarrolla el cultivo de peces, ostras, macroalgas y pepinos de mar. Fuente Steve Cross

Por otra parte, en los trópicos existen 19 países incluido Estados Unidos que han utilizado acuicultura  marina integrada; de hecho, la mayoría ubicada en estanques donde solo seis países se han enfocado en la integración de especies en aguas abiertas:

  • Vietnam.
  • Filipinas.
  • China.
  • Islas Salomón.
  • Micronesia.
  • Venezuela.

Es de resaltar que China, Japón y Corea del Sur se han identificado como países con una larga historia de acuicultura  multitrófica integrada marino costero donde se utilizan especies de peces, moluscos y algas.

Sistemas AMTI experimentales

En la región del Mar Mediterráneo hay cinco países que han utilizado sistemas AMTI a escalas experimentales o comerciales:

  • Grecia.
  • Turquía.
  • Israel.
  • Croacia.
  • Italia.

Finalmente, Francia, Portugal y España sólo tienen proyectos de investigación en curso relacionados con el desarrollo de AMTI.

Análisis económico de la acuicultura multitrófica integrada

A pesar de los numerosos atributos positivos de la acuicultura multitrófica integrada son pocos los estudios que han presentado algunos cálculos económicos; dado que se caracterizan por incorporar solo los costos de producción, omitiendo los costos de otras inversiones o prácticas de manejo, así como los beneficios ambientales.

En general, desde la perspectiva de los acuicultores la acuicultura multitrófica integrada ofrece una serie de posibles ventajas económicas; en comparación con las que no lo son, incluyendo:

  • Un aumento de producción de un sitio dado.
  • Mayor diversidad de producción.
  • Un uso más intensivo de instalaciones, mano de obra y lugares.

Sin embargo, para tener una mejor información sobre la rentabilidad de este sistema es necesario comparar diferentes especies y diseños experimentales; además del objetivo de la integración que puede diferir entre usuarios.

Por otra parte, es crucial tomar en cuenta los beneficios ambientales potenciales de acuicultura multitrófica integrada en comparación con el monocultivo; de forma tal que se consideran los factores externos positivos y negativos asociadas con la producción demostrando el verdadero valor de la AMTI a la sociedad.

Cultivo de peces en jaulas en mar abierto
Cultivo de peces en jaulas en mar abierto

Análisis costo-beneficio

Chopin y col. (2001) valoraron el costo del tratamiento de residuos y descarga de nutrientes al exterior en una granja de salmón-algas en tierra en Chile; para ello se comparó con el monocultivo de salmón utilizando la información de un análisis costo-beneficio.

En relación con esto los autores encontraron que los costos disminuyeron de 201.441 dólares a 64.000 dólares cuando fue adoptada una configuración AMTI; para asumir el costo ambiental del tratamiento de las descargas.

Por otra parte Zheng y col. (2009) realizaron un análisis costo beneficio de la maricultura en la bahía de Sanggou en China, en operaciones con especies extractivas; como resultado se encontró una sostenibilidad económica y ambiental significativamente mayor para AMTI que para los dos principales monocultivos modelos en la misma región.

De igual forma Nobre y col. (2010) compararon un sistema de monocultivo de abulón (Haliotis midae  con un sistema acuicultura  multitrófica integrada de abulón-algas marinas en Sudáfrica; por lo que se encontró, desde la perspectiva económica y bajo la normativa ambiental la operación AMTI, un aumento de las ganancias entre un 1,4 % y un 5 % en comparación con una operación de monocultivo de abulón.

Molusco abulón cultivado bajo enfoque de sistema AMTI
Abulón (Haliotis midae) en cultivo.

Simulaciones de rentabilidad

En una simulación de un sistema de salmónmejillón en la costa oeste de Escocia se demostró que existe un beneficio económico definitivo de la integración; de modo que el valor de esta depende del aumento de la productividad de los mejillones cultivados en combinación con el salmón en jaula.

Simulación de un monocultivo de salmón y la AMTI

En la bahía de Fundy en Canadá se compararon las simulaciones de rentabilidad de los sistemas de producción de algas / mejillones / salmón con un monocultivo de salmón; como resultado se encontró un aumento del 24 % en la rentabilidad en los sistemas de co-cultivo en comparación con el monocultivo, los resultados se muestran en la tabla 1.

Tabla 1. Simulación del Valor Presente Neto (VPN) del monocultivo del salmón y AMTI para un periodo de 10 años.

Variable Monocultivo del salmón AMTI
Total de ingresos 46.328.880 48.194.294
Total costos fijos 1.073.636 1.185.269
Total costos variables 38.331.363 38.479.545
VPN (5%) 2.664.112 3.296.037
Total costos fijos de ingresos 2,3 % 2,5 %
Total costos variables 83 % 80 %
Total costos 85,3 % 82,5 %
Margen de utilidad 14,7 % 17,5 %
Resultados simulación

Es importante señalar que los ingresos adicionales de mejillones y algas marinas compensan considerablemente los costos adicionales; debido a que presenta un VPN (Valor presente neto) un 24 % más alto para acuicultura multitrófica integrada que el salmón en monocultivo.

También se demostró que los cultivos adicionales proporcionaron un efecto amortiguador de las pérdidas financieras cuando el cultivo primario sufrió pérdidas (en el peor de los casos); de modo que estos valores, considerados en diferencias de rentabilidad entre monocultivos y acuicultura  multitrófica integrada, sugieren un aumento significativo de los beneficios del sistema en un entorno económico.

En conclusión, varios estudios han considerado los factores externos costos y beneficios ambientales de los sistemas acuicultura multitrófica integrada; pero esta información es demasiado limitada para proporcionar una imagen clara de los beneficios ambientales proporcionados requiriéndose más investigación.

Siembra en asociación de macroalgas y mejillones bajos sistema AMTI
Co-cultivo de macroalgas y mejillones en cuerdas.

Principales requisitos para la expansión de AMTI

La expansión de acuicultura multitrófica integrada como sistema acuícola sostenible y rentable requiere la consideración de los siguientes aspectos:

Valor económico y ambiental

Establecer el valor económico y ambiental de los sistemas de acuicultura multitrófica integrada; así como sus coproductos las algas marinas y los invertebrados que pueden ser especies cultivadas caracterizadas por ser:

  • Muy rentables.
  • Actúan como biomitigadores de efluentes.
  • Son cultivos comerciales premium que permiten:
    • Diversificar el sector de la acuicultura .
    • Reducir los riesgos.
Macroalga Laminaria ochroleuca usada para sistemas AMTI
Macroalga Laminaria ochroleuca en su ambiente natural. Su cultivo asociado con peces y moluscos ha probado ser eficiente.

Selección de especies

  • Según las condiciones ambientales y oceanográficas de los sitios propuestos para el desarrollo de acuicultura multitrófica integrada.
  • De acuerdo a sus funciones complementarias del ecosistema.
  • Aquellas que sean capaces de crecer hasta una biomasa significativa con el fin de:
    • Capturar muchos de los nutrientes en exceso.
    • Eliminarlos de manera eficiente a la hora de cosechar.
  • Las que tengan un valor de mercado establecido o percibido donde la comercialización no genere obstáculos reglamentarios insuperables.
  • Apropiadas al hábitat y tecnologías nativas disponibles.
  • Evitar utilizar especies nativas para evitar problemas con especies invasoras y especies potencialmente dañinas.
Salmón (Salmo salar), usado en sistemas AMTI
Salmón (Salmo salar), con gran valor en el mercado internacional

Normativas

  • Promover leyes/reglamentos gubernamentales eficaces; así como incentivos para facilitar el desarrollo de prácticas de acuicultura multitrófica integrada y la comercialización de productos provenientes de la actividad.
  • Incentivar a las iniciativas empresariales para el desarrollo de este tipo de acuicultura

Educación

  • Educar sobre los beneficios de la acuicultura multitrófica integrada a:
    • Gobierno.
    • Industria.
    • Academia.
    • Público en general.
  • Diseminar el conocimiento a través de diversos medios dirigidos a públicos diversos.
  • Convencer a los acuicultores de sistemas mono específicos de pasar hacia las prácticas generalizadas de acuicultura multitrófica integrada.
Cosecha de peces cultivados en jaulas en el mar con sistema AMTI
Cosecha de peces cultivados en jaulas en el mar

Teniendo en cuenta todos estos factores la acuicultura multitrófica integrada puede utilizarse como una herramienta valiosa para el establecimiento de un sector de la acuicultura más sostenible.

Perspectivas de la acuicultura multitrófica integrada

La acuicultura multitrófica integrada todavía está en su infancia, pero presenta grandes perspectivas para convertirse en la acuicultura del futuro caracterizada por:

  • Una mayor producción y diversidad de productos.
  • Promueve una mejor calidad del medio ambiente, sostenibilidad económica y social.

De este modo, el uso de organismos biorremediadores en cocultivo con peces o camarones de alto valor pueden reducir la frecuencia de intercambio de agua y la descarga de efluentes; igualmente disminuye la probabilidad de ocurrencia de enfermedad en una simbiosis

Asimismo, los beneficios ambientales en conjunto con la reducción de costos en el tratamiento de efluentes; mientras se produce biomasa sin gastar en piensos comerciales, es una gran ventaja económica.

No obstante, las grandes oportunidades vienen acompañadas de grandes desafíos e identificar las especies más adecuadas para combinar en los sistemas acuicultura multitrófica integrada, junto con la necesidad de crear modelos; a fin de mejorar las condiciones para que el co-cultivo genere los ingresos óptimos, requerirán una investigación considerable.

Compiladora: MSc en Ciencias Marinas Trinidad Urbano

Referencias

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