Comparative Nutrient Removal and Biomass Production by Chaetoceros neogracile, Isochrysis galbana, and Tetraselmis chuii in Saline Aquaculture Wastewater

El océano es un sistema vasto y vivo, pero las aguas que rodean las granjas de peces cuentan una historia diferente. Cuando se crían peces en grandes cantidades, el agua en la que viven se convierte en una sopa de desechos: alimento no consumido, excrementos de peces y productos químicos disueltos como nitrógeno y fósforo. Si esta agua se devuelve al océano sin tratamiento, puede desencadenar una reacción en cadena que agote el oxígeno y dañe la vida marina, un proceso conocido como eutrofización. Durante décadas, los científicos han buscado formas de limpiar esta agua de manera natural. Un enfoque prometedor consiste en el uso de plantas microscópicas llamadas microalgas. Estos diminutos organismos actúan como aspiradoras submarinas, absorbiendo el exceso de nutrientes para impulsar su propio crecimiento. El desafío, sin embargo, es encontrar el tipo de alga que pueda sobrevivir en las condiciones salinas y variables del agua de las granjas de peces y que crezca lo suficientemente rápido como para ser útil.

En un estudio reciente, los investigadores se propusieron resolver este enigma probando tres tipos diferentes de microalgas marinas contra aguas residuales reales de una granja de peces. El equipo, liderado por Aisha Khan en la Universidad de Karachi, quería ver qué especie podía producir la mayor biomasa —esencialmente, la mayor cantidad de material vegetal— y cuál podía eliminar la mayor cantidad de contaminación. Probaron tres cepas específicas: Chaetoceros neogracile, un tipo de diatomea que requiere sílice para construir su concha; Isochrysis galbana, una alga diminuta y redondeada que se utiliza a menudo como alimento para larvas marinas; y Tetraselmis chuii, una alga más grande y plana que es relativamente fácil de cosechar. Para asegurar que los resultados fueran fiables, los investigadores no solo vertieron las algas en desechos brutos y sin diluir. En su lugar, crearon una serie de mezclas, diluyendo las aguas residuales con agua de mar limpia para crear cuatro concentraciones diferentes: 25%, 50%, 75% y 100% de aguas residuales. También incluyeron un grupo de control donde las algas crecieron en alimento estándar de laboratorio para ver cómo se comparaban los desechos con las condiciones ideales, y otro grupo con solo aguas residuales y sin algas para medir los cambios naturales.

El experimento se llevó a cabo durante dos semanas en recipientes de vidrio, manteniendo el agua a una temperatura constante y expuesta a un ciclo constante de luz y oscuridad. Los investigadores revisaron el agua cada pocos días, contando el número de células de algas y midiendo cuánto nitrógeno, fósforo y materia orgánica habían desaparecido del agua. También pesaron las algas secas al final para calcular exactamente cuánta nueva materia vegetal se había producido. Los resultados revelaron un claro compromiso: las algas que crecieron más rápido no eran necesariamente las que limpiaban mejor el agua.

Tetraselmis chuii demostró ser la campeona del crecimiento. Al ser colocada en agua que era mitad aguas residuales y mitad agua de mar limpia, esta especie produjo la mayor cantidad de biomasa, alcanzando un peso final de 0,870 gramos por litro. Creció de manera constante y eficiente, convirtiendo los nutrientes del agua en nuevas células más rápido que las otras dos especies en esa mezcla específica. Sin embargo, cuando el objetivo era puramente limpiar el agua, una especie diferente tomó la delantera. Isochrysis galbana, cuando se cultivó en agua con un 75% de aguas residuales, eliminó el mayor porcentaje de contaminantes. Eliminó el 92% del amonio, el 76% del nitrato y el 87% del fosfato. También redujo la demanda de oxígeno químico —una medida de la contaminación orgánica— en un 63%. Esto significa que, mientras Tetraselmis chuii era mejor produciendo alimento vegetal, Isochrysis galbana era mejor limpiando el agua.

El estudio también destacó que la concentración de las aguas residuales importaba significamente. En las aguas residuales más fuertes y sin diluir, las algas tuvieron más dificultades, creciendo más lento y eliminando menos nutrientes en comparación con las mezclas diluidas. Esto sugiere que los altos niveles de amoníaco y otros productos químicos en los desechos brutos estresan a las algas, limitando su capacidad para realizar su trabajo. Curiosamente, los investigadores descubrieron que el mejor rendimiento para una tarea no significaba ser el mejor para la otra. La especie que produjo la mayor biomasa no fue la que eliminó más nutrientes, y viceversa. Este hallazgo es crucial porque significa que una granja de peces no puede simplemente elegir una "superalga" y esperar que lo haga todo perfectamente. La elección de qué alga utilizar depende enteramente del objetivo de la granja: si la prioridad es cosechar las algas para alimento o combustible, Tetraselmis chuii en una mezcla al 50% es la mejor opción. Si la prioridad es limpiar el agua antes de liberarla, Isochrysis galbana en una mezcla al 75% es la opción superior.

A pesar de estos resultados prometedores, los investigadores advierten cuidadosamente que este fue un experimento controlado de laboratorio. El estudio se realizó en pequeños recipientes de vidrio durante un periodo corto, lo cual es muy diferente de los sistemas complejos de aire libre utilizados en la piscicultura real. El equipo afirma explícicamente que estos hallazgos aún no están listos para su uso comercial inmediato. Antes de que cualquiera de estas cepas de algas pueda utilizarse para tratar aguas residuales a gran escala, se necesitan más pruebas. El trabajo futuro debe validar estos resultados en sistemas de escala piloto que funcionen continuamente, probar cómo se comportan las algas a través de las diferentes estaciones y asegurar que las algas cosechadas estén libres de contaminantes como metales pesados o patógenos. Por ahora, el estudio proporciona un mapa claro de las potencialidades y las limitaciones, mostrando que, si bien las microalgas ofrecen una herramienta poderosa para limpiar nuestros océanos, la herramienta adecuada depende del trabajo específico a realizar.