Challenges of Microalgae Integration in Recirculating Aquaculture Systems: Bridging Potential and Practice

Imagine una granja de peces que no solo cría peces, sino que también cultiva el alimento que consumen y limpia el agua en la que nadan, todo dentro de un único ciclo cerrado. Esta es la promesa de los sistemas de acuicultura de recirculación, o RAS. En estas instalaciones terrestres, el agua se filtra y se reutiliza constantemente en lugar de ser vertida a ríos u océanos. El sistema depende de las bacterias para convertir los desechos tóxicos de los peces en nutrientes inofensivos, pero el agua sigue transportando nitrógeno y fósforo disueltos que pueden acumularse hasta alcanzar niveles perjudiciales. Durante décadas, los científicos han buscado una forma de utilizar estos nutrientes sobrantes para cultivar algo útil, en lugar de tratarlos simplemente como desechos. Aquí entran las microalgas, plantas microscópicas que flotan en el agua. Estos diminutos organismos son potencias naturales; respiran dióxido de carbono, liberan oxígeno y se alimentan de los nutrientes disueltos que los peces no pueden utilizar. Si pudieran cultivarse dentro de la propia granja de peces, podrían limpiar el agua, proporcionar alimento fresco para los peces e incluso capturar carbono, creando un ecosistema verdaderamente circular.

Una revisión reciente realizada por investigadores de la Universidad de Kiel y la Hochschule Bremerhaven analiza con rigor y claridad si esta idea puede funcionar realmente a escala comercial. El equipo examinó cientos de estudios para ver si la integración de microalgas vivas en las granjas de peces es una realidad viable o solo una teoría prometedora. Encontraron que, si bien el concepto es científicamente sólido y ofrece múltiples beneficios, el camino desde el laboratorio hasta una granja de peces operativa está bloqueado por importantes obstáculos prácticos. Los investigadores confirman que las microalgas pueden, de hecho, actuar como un filtro biológico, absorbiendo el exceso de nutrientes y mejorando la calidad del agua. También sirven como un suplemento nutritivo que puede potenciar la salud y el crecimiento de peces y camarones. Sin embargo, el estudio concluye que, a pesar de estas ventajas, la tecnología aún no está lista para una adopción generalizada. Los principales obstáculos no son la falta de conocimiento, sino la dificultad de mantener las algas vivas y productivas en un entorno desordenado y cambiante, y el alto costo de cosechar los diminutos organismos una vez cultivados.

Los beneficios potenciales de esta integración son sustancialos. En una granja de peces típica, los alimentos no consumidos y los desechos de los peces se disuelven en el agua, creando una sopa de nutrientes que puede dañar a los peces si no se gestionan. Las microalgas pueden absorber estos nutrientes, convirtiéndolos en nueva biomasa. Este proceso no solo limpia el agua, sino que también produce oxígeno, lo cual es vital para los peces. Además, las algas en sí mismas están cargadas de proteínas y grasas saludables, lo que significa que potencialmente podrían reemplazar la costosa harina de pescado en la dieta de los animales de granja. Los investigadores señalaron que, en entornos controlados, ciertos tipos de algas, como Chlorella y Tetradesmus, han demostrado que pueden eliminar grandes cantidades de nitrógeno y fósforo del agua. En algunos experimentos, la adición de algas al sistema mejoró las tasas de supervivencia de peces y camarones jóvenes y los hizo más resistentes a las enfermedades. Las algas también ayudan a estabilizar la química del agua, evitando que el pH oscile de forma errática, lo que puede estresar a los animales.

Sin embargo, la transición de un experimento pequeño y controlado a una granja de peces comercial y de gran escala es donde comienzan las dificultades. El desafío principal es que una granja de peces es un lugar caótico. La calidad del agua cambia constantemente dependiendo de cuánto coman los peces, cuántos haya en el tanque y qué tan bien funcionen los filtros. Las microalgas son sensibles; necesitan cantidades específicas de luz, temperatura y nutrientes para prosperar. En un tanque grande, las algas pueden crecer tanto que bloquean la luz hacia las que están debajo, provocando que todo el cultivo se ralentice o muera. Este fenómeno, conocido como auto-sombreado, es un importante cuello de botella. Además, las algas deben competir con bacterias y otros organismos microscópicos que también están presentes en los desechos de los peces. A veces, estos competidores no deseados toman el control, causando el colapso del cultivo de algas. Los investigadores encontraron que mantener un cultivo de algas estable y puro en un entorno de granja de peces no estéril es increíblemente difícil y a menudo conduce a resultados inconsistentes.

Incluso si las algas crecen bien, obtenerlas del agua es un problema técnico y económico masivo. Las células de microalgas son microscópicas y flotan en concentraciones muy diluidas, lo que las hace difíciles de separar del agua. El proceso de cosecha requiere una energía significativa y equipos costosos, como centrífugas o filtros especiales. El estudio destaca que el costo de cosechar y secar las algas a menudo supera el valor de las algas como ingrediente de alimentación. En muchos casos, la energía necesaria para hacer funcionar las luces, las bombas y la maquinaria de cosecha hace que todo el proceso sea más caro que simplemente comprar el alimento convencional para peces. Los investigadores señalan que, si bien el uso de aguas residuales para cultivar algas ahorra dinero en fertilizantes, esto no compensa los altos costos de la maquinaria y la electricidad necesarios para operar el sistema.

Otro problema crítico es la claridad del agua. Los peces necesitan ver su comida para comerla, y dependen de su sentido de la vista para navegar y evitar el estrés. Si el agua está llena de una densa nube de algas verdes, se vuelve turbia, lo que puede confundir a los peces, reducir su alimentación y aumentar sus niveles de estrés. Los investigadores encontraron que se debe lograr un equilibrio delicado: suficientes algas para limpiar el agua, pero no tantas como para convertir el tanque en una sopa verde. Gestionar este equilibrio en tiempo real es difícil porque las algas crecen y mueren a diferentes ritmos, y los peces producen desechos en momentos impredecibles. La tecnología actual tiene dificultades para monitorear y ajustar estas condiciones automáticamente, dejando a los operadores de las granjas adivinando cuánto es demasiada alga.

El panorama económico sigue siendo la mayor barrera. La revisión analizó varios costos y encontró que, si bien los estanques de algas a gran escala pueden ser algo rentables si se utilizan principalmente para el tratamiento de aguas residuales, añadir las algas a una granja de peces específicamente para producir alimento rara vez es rentable. La inversión de capital para los reactores, las luces y el equipo de cosecha es alta, y los costos operativos de electricidad y mano de obra son incluso más altos. El estudio sugiere que, a menos que el precio del alimento tradicional para peces se dispare o el costo de la cosecha de algas baje drásticamente, las granjas de peces comerciales probablemente seguirán con los métodos convencionales. Los únicos escenarios donde los números tienen sentido son en situaciones muy específicas de alto valor o donde las algas se cultivan para otros fines, como la producción de biocombustibles o productos farmacéuticos, en lugar de solo para alimento de peces.

En última instancia, el artículo concluye que, si bien la idea de una granja de peces que cultiva su propio alimento y limpia su propia agua es científicamente posible, aún no es una realidad práctica para la mayoría de los granjeros. La tecnología funciona en experimentos pequeños y cuidadosamente controlados, pero aún no se ha demostrado que funcione de manera confiable y económica a gran escala. Los investigadores enfatizan que el éxito futuro depende del desarrollo de mejores formas de cosechar las algas, la creación de cepas de algas que sean más resistentes y fáciles de cultivar en entornos desordenados, y el hallazgo de formas más baratas de iluminar y mezclar el agua. Hasta que estos desafíos de ingeniería y económicos se resuelvan, la integración de microalgas en los sistemas de acuicultura de recirculación seguirá siendo probablemente un experimento de nicho en lugar de una práctica estándar de la industria. El potencial está ahí, pero el camino para convertirlo en una parte rutinaria de la cría de peces es todavía largo y empinado.