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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