Macroalga Ulva lactuca en la acuicultura multitrófica

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Las macroalgas se han utilizado desde hace más de tres décadas como elementos de biofiltración en la Acuicultura Multitrófica Integrada (AMTI).

Recordemos que estos organismos tienen la capacidad de absorber los nutrientes inorgánicos del agua, principalmente nitratos y fosfatos; por esta razón han sido empleados para la biorremediación de espacios acuáticos afectados por el cultivo organismos de niveles tróficos superiores como peces, moluscos o camarones.

Por otra parte, en los sistemas AMTI realizados en tierra, el uso de macroalgas conlleva una mejora en la calidad del agua; ya que permite reutilizarla, o reducir el impacto ambiental causado por los efluentes al llegar a los ecosistemas.

¿Son todas las macroalgas adecuadas para AMTI?

En el cultivo de las macroalgas es recomendable escoger aquellas que cumplan con ciertas condiciones, entre ellas:

  • Adaptarse a las diferentes áreas de producción.
  • Asegurar unas tasas de crecimiento elevadas.
  • Una producción durante todo el año.
  • Preferiblemente tener un buen valor de mercado.

Sin embargo, es importante resaltar que no todas las macroalgas que se han estudiado hasta ahora han mostrado resultados satisfactorios como biofiltros en sistemas AMTI.

Por ejemplo, las macroalgas verdes pertenecientes al género Ulva han sido una de las más populares; dado que poseen características prometedoras para ser empleadas en sistemas integrados, tanto en sistemas abiertos como de recirculación de agua, como son:

  • Forma laminar.
  • Altas tasas de crecimiento.
  • Toleran altas concentraciones de nutrientes.
  • Son fácilmente cultivables.
  • Tienen amplia distribución en ecosistemas marinos, lo que asegura su cultivo.

Estas características las convierten en un cultivo adicional valioso que permite ahorrar costos de tratamiento de agua; por ende proporcionando múltiples ventajas para el sector de la acuicultura.

Atributos de Ulva lactuca para AMTI

Dentro del género Ulva, la especie más estudiada como organismo biofiltrador en sistemas integrados es Ulva lactuca, conocida como lechuga de mar; entre sus atributos podemos mencionar:

  • Tiene una tasa de crecimiento rápida.
  • Es muy resistente a las infecciones.
  • Se cultiva fácilmente.
  • Presenta una elevada remoción de compuestos nitrogenados en los efluentes provenientes del cultivo de diversos organismos acuáticos.

Como ventaja adicional, las especies de Ulva en sistemas muy cargados de nutrientes, aumentan considerablemente su porcentaje en proteínas; lo que tiene una gran relevancia en la obtención de biomasa macroalgal para su uso en la alimentación animal o humana.

De hecho, se ha encontrado que el porcentaje de proteínas totales de Ulva lactuca cultivada con los efluentes del cultivo del jurel Seriola rivoliana varía según el tipo de sistema; tales como:

  • El sistema de recirculación cerrado: 35, 93 mg/g de proteínas.
  • Sistema abierto: 26,49 mg/g de proteínas.

Esto indica que es posible incrementar el valor nutritivo de la macroalga en un sistema AMTI, obteniendo un valioso subproducto de la acuicultura.

macroalga ulva lactuca en bandeja

Efectividad de Ulva lactuca en la biofiltración

La efectividad de Ulva lactuca como biofiltro ha sido demostrada en algunos sistemas integrados con peces, mejillones y camarones; inclusive, se han venido realizando investigaciones para su uso en sistemas integrados con otros organismos como orejas de mar, langostinos, etc.

Sistema integrado Ulva lactuca: peces

En un estudio realizado en México se evaluó la capacidad de Ulva lactuca como biofiltro; con el objetivo de disminuir la carga de nutrientes en los efluentes del cultivo del jurel Seriola rivoliana.

Así el diseño experimental constó de dos sistemas acuícolas: un sistema de recirculación y uno abierto, que incluyeron:

  • Tanque para el cultivo de peces.
  • Sedimentador.
  • Biofiltro conformado por Ulva lactuca.
Tanques con macroalgas de ulva lactuca
Tanques con macroalgas a la izquierda y tanques con peces S. rivoliana a la derecha. Tomado de Barbosa (2019).

Al finalizar el ensayo se encontró que el biofiltro mejoró la calidad de agua en el sistema manteniendo los niveles de los compuestos nitrogenados y de fósforo por debajo de los niveles críticos; de manera que la macroalga presentó una capacidad de remoción de:

  • 95 % de amonio.
  • 92 % de fósforo.
  • 52 % de nitritos.
  • 53 % de nitratos.

Por lo tanto, el uso de la macroalga Ulva lactuca como biofiltro permite:

  • Reducir los posibles impactos al ambiente.
  • Disminuyendo el recambio de agua hasta en un 90 % sin afectar el rendimiento productivo del pez, ni su composición bioquímica.

Finalmente, esto puede reflejarse en un ahorro de energía y en la bioseguridad del sistema.

Sistema integrado Ulva lactuca, peces y mejillones

Se ha demostrado que U. lactuca resulta ser una especie adecuada para la biofiltración en sistemas AMTI con organismos de diferentes niveles tróficos.

En este sentido la Universidad de Sao Paulo, en Brasil, realizó un estudio donde se instalaron tres sistemas de algas:

  • Cultivadas con agua de mar.
  • Con efluentes de peces Rachycentron canadum.
  • Con efluentes de peces y mejillones Perna perna L.

Asimismo el sistema fue diseñado para que los efluentes del tanque de peces pasaran primero a través del tanque con mejillones; y luego al tanque con la macroalga.

Tasa de crecimiento y absorción de nutrientes

Como resultado se encontró que la tasa de crecimiento de las algas y la absorción de nutrientes (N y P) fue:

  • Mayor en las algas cultivadas con los efluentes de los tanques de peces y mejillones.
  • Menor en las algas cultivadas solo con agua de mar.

Hay que resaltar que la mayor absorción/eliminación de nitrógeno disuelto ocurrió en forma de NH4 +, una forma de nitrógeno que permite una mayor asimilación fotosintética en las macroalgas; pero que llega a ser tóxica en alta concentraciones.

Gráfico de entrada y retención de nutrientes inorgánicos en tanques con macroalgas
Entrada y retención de nutrientes inorgánicos disueltos (fosfato PO4-3 y amonio en forma de NH4+) en los tanques de macroalgas a una densidad de 14 g/m2.

Productividad

Se obtuvo una mayor productividad en el sistema con peces y mejillones debido a la diversidad de organismos empleados; por lo tanto, requiere menos recursos para obtener un mayor rendimiento en el cultivo.

Por consiguiente, se demostró la alta capacidad de U. lactuca para la biorremediación de aguas residuales; así como el aprovechamiento y reciclaje de los nutrientes para la producción de biomasa.

Sistema integrado Ulva lactuca: otros moluscos (abulón)

En un sistema AMTI instalado en la Universidad Católica del Norte, en Chile, se comparó la eficiencia de U. lactuca y Gracilaria chilensis como biofiltros; a fin de captar nutrientes inorgánicos provenientes del cultivo del abulón Haliotis rufescens en tanques.

manos sosteniendo molusco abulón asociado con la macroalga ulva lactuca
Abulón en cultivo.
Gracilaria chilensis
Gracilaria chilensis o conocida comúnmente como pelillo de mar.

Por ello, el objetivo fue encontrar la combinación más eficiente de densidad de macroalgas y tasa de intercambio para la biofiltración de los efluentes del cultivo del abulón; y así proponer una alternativa al monocultivo tradicional del abulón en Chile.

Excelente biofiltración de efluentes

Los resultados mostraron que las dos macroalgas fueron eficientes en capturar y remover todos los nutrientes inorgánicos originados; para todas las combinaciones probadas.

No obstante, los mejores resultados se obtuvieron con U. lactuca a una densidad de 1900 g/m2 y a una tasa de intercambio de agua de 125 L/h; igualmente se eliminó el 100 % del amonio (NH4), nitrato (NO3) y fosfato (PO4) en los efluentes, indicando una remediación total de las aguas residuales.

Gráfico de eficacia de absorción de nutrientes entre Gracilaria chilensis y Ulva lactuca
Eficacia de absorción de nutrientes (NH4, NO3, and PO4) de Gracilaria chilensis y Ulva lactuca;  cultivados a diferentes densidades de siembra (1200, 1900, 2600 y 3200 g/m2), recibiendo la descarga de agua del cultivo de abulón.

De igual forma, la macroalga presentó una mayor resistencia a los epifitos que G. chilensis y una marcada estacionalidad en la asimilación de nutrientes; también, un aumento en la tasa de crecimiento y la productividad de otoño a verano.

Para concluir los investigadores señalan que U. lactuca puede ser un buen candidato en la implementación de los planes de tratamiento de aguas residuales del cultivo de abulón en Chile.

Ventajas del uso de U. lactuca

  • Alta eficiencia de absorción.
  • Abundante y amplia distribución.
  • Resistencia a variaciones ambientales.
  • Fácil manejo del cultivo.
  • Escaso epifitismo.

Sistema integrado Ulva lactuca: camarones

Ulva lactuca también se ha empleado como biofiltro en el cultivo de camarones como Penaeus monodon, obteniendo una remoción de:

  • 90 % de fosfato.
  • 70 % de amonio.
  • 42 % de nitrato en el agua.

Además, la integración de la macroalga en comparación con el tanque del tratamiento control (sin el alga):

  • Mejoró significativamente el oxígeno disuelto en los efluentes.
  • Mantuvo los valores de pH estables.

De esta manera, se obtuvo una mejora de la calidad del agua que puede ser reutilizada para el cultivo seguro del camarón en sistemas de recirculación.

Adicionalmente, la producción masiva de U. lactuca presentó un alto contenido de proteínas; por ende aporta una valiosa materia prima natural que puede contribuir en gran medida al desarrollo económico de las zonas costeras.

¿Qué desventajas tiene U. lactuca en AMTI?

Aunque se ha demostrado que U. lactuca es un eficiente y conveniente biofiltro para los sistemas AMTI, esta alga tiene un menor valor comercial como alimento, comparado con las otras macroalgas rojas o marrones; como por ejemplo las especies de Porphyra (“nori”) que son más comerciales debido a los innumerables usos en la cocina asiática.

Cabe resaltar que en los cultivos integrados de peces y algas, por lo general se obtienen 6-7 kg de algas/kg de pescado producido.

Cosecha de macroalga Ulva lactuca por medio de malla
Cosecha de biomasa de macroalga Ulva lactuca

Así pues todo indica que si la macroalga no se vende a buen precio el uso de estas especies solo como biofiltro resultaría relativamente costoso; debido a que los costos de producción por concepto de espacio, instalaciones, labores, electricidad, etc., para cultivo de U. lactuca, añaden costos extras a las labores de cultivo de peces.

Valorización integral de la macroalga

También puede generar el rechazo de algunos productores acuícolas; por lo tanto la valorización integral de la macroalga podría representar un enfoque más sostenible, ofreciendo alternativas a su uso en los procesos de biofiltración.

Para esto es importante considerar los valiosos productos que se pueden obtener de esta macroalga; tales como aceites para la producción de biodiesel, polisacáridos para la industria farmacéutica y cosmética, etc.

De manera que se requiere diseñar estrategias de mercado y publicidad para darle un mayor valor agregado al alga; además de sus valiosas funciones como biofiltro.

¿Es conveniente usar U. latuca?

La conveniencia de usar la macroalga U. lactuca como biofiltro ha sido demostrada en sistemas con abulones, mejillones, peces y camarones.

Por lo tanto, es buena candidata para el tratamiento de aguas residuales y para la recirculación debido a:

  • Su capacidad para eliminar los nutrientes inorgánicos en sistemas AMTI en tierra.
  • Elevada productividad.
  • La posibilidad de cultivarla durante todo el año,

Además, su cultivo en tanques es relativamente fácil y no sufre la invasión de competidores o colapso del cultivo.

Sin embargo, deben buscarse estrategias que permitan un equilibrio entre el uso de la macroalga como biofiltro y la obtención de biomasa; para aumentar la productividad y obtener los mejores beneficios del cultivo logrando una mayor rentabilidad.

Compiladora: MSc. en Ciencias Marinas. Trinidad Urbano

Referencias consultadas

Baloo, L.; Azman, S.; Mohd Said, M.; Muhammad Yuzir, M. 2015. Ulva lactuca for nutrients biofiltration in a recirculating shrimp effluent treatment system. The 2nd Iwa Malaysia Young Water Professionals Conference (YWP15), 17-20 march 2015, Vivatel Kuala Lumpur, Paper ID: 5113.

Barbosa, B. 2019. Recuperación de nitrógeno y fósforo por macroalga Ulva lactuca en un sistema de recirculación (SAR) integrado con jurel Seriola rivoliana. Tesis de Maestría, CIBNOR, SC. La Paz, Baja California, 85 p.

Macchiavello, J.; Bulboa, C. 2014. Nutrient uptake efficiency of Gracilaria chilensis and Ulva lactuca in an IMTA system with the red abalone Haliotis rufescens. Lat. Am. J. Aquat. Res., 42(3): 523-533. DOI: 103856/vol42-issue3-fulltext-12

Nardelli, A.; Chiozzini, V.; Braga, E.; Chow, F. 2019. Integrated multi-trophic farming system between the green seaweed Ulva lactuca, mussel, and fish: a production and bioremediation solution. Journal of Applied Phycology, https://doi.org/10.1007/s10811-018-1581-4

Neori, A. Krom, M.; Ellner, S.; Boyd, C.; Popper, D.; Rabinovitch, R.; Davison, P.; Dvir, O.; Zuber, D.; Ucko, M.; Angel, D.; Gordin, H. 1996. Seaweed biofilters as regulators of water quality in integrated fish-seaweed culture units. Aquaculture 141: 183-199.

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Macroalga Ulva lactuca
Una macroalga Ulva lactuca
Una macroalga Ulva lactuca
una macroalga Ilva lactuca en el lecho marino
tanque lleno de macroalga Ulva lactuca
conglomerado de macroalga Ulva lactuca
Ulva lactuca en malla
una mano sosteniendo una macroalga de Ulva lactuca
una macroalga de Ulva Lactuca en la punta del dedo indice
grupo de macroalga Ulva lactuca
plato blanco lleno de macroalga de Ulva lactuca
persona sosteniendo de las manos macroalgas de Ulva lactica
Macroalga Ulva lactuca
macroalga Ulva lactuca en cultivo de peces
Macroalga Ulva lactuca con cultivo de peces y mejillones
Macroalga Ulva lactuca en cultivo de moluscos
Macroalga Ulva lactuca en cultivo de camarones
Manos tomando macroalga Ulva lactuca

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