Ultrasonidos contra las especies invasoras

TECNOLOGÍA DE ULTRASONIDOS Y SU APLICABILIDAD PARA EL CONTROL DE

ESPECIES INVASORAS (www.toscano.es)

Ramoni Sánchez-Carmona Doctora en CC.Biológicas

Responsable I+D+i de Agua y Medioambiente (Programa de Ayudas Torres Quevedo)

TOSCANO Línea Electrónica S.L. [email protected]

Jornada Técnica : Especies Invasoras en Infraestructuras Hidráulicas Sevilla, 22 Octubre de 2015

Moderador

Notas de la presentación

Antes de nada me gustaría agradecer la invitación a asistir como ponente a esta jornada tan interesante y necesaria. Por darme la oportunidad de contaros qué es lo que estmos haciendo desde la empresa Toscano Línea electrónica.

Índice TOSCANO Línea Electrónica S.L. Toscano vs especies invasoras Briozoos de agua dulce: - ¿qué son? ¿cómo funcionan? - ¿causas de esta plaga? - Ultrasonido para diseñar estrategias

de control. Mejillón Cebra (Dreissena polymorfa)

Moderador


Principalmente voya a hablaros de cosas que hemos hecho con los briozoos y, por último con el mejillón cebra. Con corbícula no hemos trabajado por el momento-

· Toscano es una empresa tecnológica española, fundada en 1971 en Sevilla y gestionada por los hermanos Francisco y Carlos Toscano.

· Desarrolla y fabrica la última tecnología en: -Equipos de control y protección para el sector eléctrico y del agua. -Automatización industrial. -Agua y medioambiente.

NUESTRAS MARCAS

Control y protección de bombas

Variadores de Frecuencia Universales Multifunción

Protección contra sobretensiones

Control y protección de motores

Caudalímetros electromagnéticos

Ultrasonidos para agua y medio ambiente

Moderador


Aquí están nuestras principales marcas. En esta charla vamo a tratar con los productos de la línea DUMO, que comprenden varios equipos ultrasónicos con diferentes aplicaciones para el agua y el medioambiente.

Ultrasonidos para agua y medio ambiente

DUMO algacleaner

Tratamiento ultrasónico antialgas

DUMO Marina ACM

Tratamiento ultrasónico antibiofouling

DUMO Ultralyzer Tratamiento ultrasónico de fangos activos en EDAR

¿Tratamiento ultrasónico antibiofouling en

instalaciones afectadas por los briozoos y

mejillón cebra?

- Demanda de usuarios que nos preguntaban sobre DUMO algacleaner

Barco HISPANIA (Puerto Sherry)

- Buenos resultados de DUMO Marina ACM

Toscano vs especies invasoras

Moderador


Nos encontramos con que había una demanda por parte de los usuarios que nos preguntaban si nuestro equipo podía hacer algo con los briozoos. El DUMO algacleaner se está vendiendo bastante bien como sistema antialgas en balsas de regadío y muchos usuarios nos comentaban que ellos no tenían problemas de algas pero si nuestro equipo hacía algo con los briozoos.

· Pequeños invertebrados sésiles (<1mm) que crecen formando colonias. · Poseen una corona de tentáculos ciliados (lofóforo) que utilizan para capturar las partículas de alimento que están en suspensión (filtradores).

Plumatella sp

· Reproducción asexual: producción de estructuras de resistencia (hibernáculas y estatoblastos)

· A finales de otoño la colonia muere y quedan las formas de resistencia.

Estatoblastos Hibernáculas

Moderador


Sobre la biología de los briozoos no me voy a extender porque a estas alturas de la charla todos sabemos pequ ños invertebrados sésiles que foman colonias bacterias en suspensión, pequeñas diatomeas, desmidiaceas, algas verdes, cianobacterias, dinoflagelados, rotíferos, pequeños nematodos, protozoos e incluso microcrustáceos junto con detrito y material inorgánico

·Causas de esta plaga

·Parque Nacional de Doñana: en el tracto digestivo de aves se han encontrado estatoblastos de hasta cuatro especies diferentes de Plumatella.* *Figuerola, J., Green A.J., Black, K. And Okamura B. 2004. Influence of gut morphology on passive transport of freshwater bryozoans by waterfowl in Doñana (southwestern Spain). Can. J. Zool. 82:835-840.

1. Aumento de aportes de nutrientes

¿Especie exótica invasora?

El enriquecimiento de la concentración de nutrientes en el agua incrementa la biomasa de los briozoos de agua dulce (Hartikainen et al., 2009).

Las concentraciones de estatoblastos de Plumatella y Lophorus crystallinus eran mayores en altas concentraciones de fósforo (Hartikainen et al., 2009).

CONCENTRACIONES DE FÓSFORO

<0,02-0,06 mg/l 0,06-0,2 mg/l >0,2 mg/l

Moderador


Aunque estos organismos se están comportando como especies invasoras no lo son. Hay trabajos científicos donde se documenta la presencia de estatoblastos de distintas especies de Plumatella en el Pàrque Nacional de Doñana. Si los briozoos vivían en equilibrio en su medio natural, ¿qué es lo que ha desencadenado esta invasión? 1. Parece que está claro que el aumento del aporte de nutrientes favorece el crecimiento y la reproducción de los briozoos.


- Rápida colonización de Pectinatella magnifica en el río Danubio entre 2011 y 2013 (900 km) (Zoric et al., 2015). La mayoría de los sitios colonizados estaban localizados en áreas donde se había alterado el régimen de flujo.

2. Alteración de su hábitat

-Al aumentar el flujo estamos facilitando la alimentación de estos organismos.

En Plumatella sp. la tasa de alimentación aumenta con el flujo (Okamura & Doolan, 1993).

Lofóforo de Plumatella sp.

Moderador


Otra de las causas podría ser la alteración de su hábitat. En las referencias científicas encontramos un caso bastante llamativo, la rápida colonización que se produce en el río Danubio, donde en sólo tres años el briozoo Pectinatella invadees localizado hasta 900 km aguas abajo. Por otra parte, está documentado que en el género Plumatella la tasa de alimentación aumenta con el flujo.


·Alimento +

= Sustrato para colonizar

(sin competencia)

+ Poco gasto energético en

alimentación (gran gasto energético en reproducción)

Moderador


Tienen sustrato para colonizar sin competencia. Al colonizar sitios con flujos elevados hacemos que estos organismos requieran muy poco gasto energético en alimentación Como resultado de esto tres factores principales nos encontramos con situaciones como esta. Una situación que se está volviendo cada vez más insostenible y que hace que hoy nos encontrmos hoy aquí hablando de estos organismos.

USO DE ULTRASONIDOS PARA DISEÑAR ESTRATEGIAS DE CONTROL

1. Tratamiento antifouling

2. Tratamiento preventivo con ultrasonidos de baja potencia.

3. Eliminación de formas de resistencia con ultrasonidos de alta potencia.

Moderador


El uso del ultrasonido para diseñas estrategias de control pueden desarrollarse en base a tres líneas de trabajo. Llegados al punto en el que nos encontramos hoy, cómo podemos usar el ultrasonido para diseñar estrategias de control. Lo primero que se nos ocurre es usar el ultrasonido como sistema antifouling. Otra opción sería usar el us de baja potencia como tratamiento preventivo. Y, por último, pensamos que se podría usar el us de alta potencia para eliminar las formas de resistencia. PORQUE ERA EL EFECTO QUE OBSERVAMOS EN EL MAR CON EL EQUIPO Marina ACM Ya que parece que no hay nada que afecten a los estatoblastos la única opción que tnemos es romperlos´mecanicamente con US de alta frecuencia. Cada vez hay más referencias científicas y tenemos datos empíricos de que una un tratamiento ultrasónico cintribuye significativamente a mejorar la calidad del agua (reducir la cantidad de nutrientes presente en el medio).

·Batería con 3 placas de PVC (25x25) en posición horizontal y a diferentes profundidades (70 cm, 140 cm y 210 cm).

¿Ultrasonidos como sistema antibiofouling en las instalaciones de plantas de regadío?

·Sector 9: Con US (DUMO algacleaner AC-150) ·Sector 7: Sin US (control)

·En primavera de 2014 se realizó una prueba piloto en colaboración con la Comunidad de Regantes del Valle Inferior del Guadalquivir (CRVIG)

Moderador


Para estudiar el efecto antifouling se realizó una`prueba piloto en colaboración co la CRVIG En esta prueba se tomaron dos sectore, el 9 y el 7 para tener un sectro con US y otro sin US de control. De esta manera en las dos balsas se colocó una batería de 3 placas. En posición horizontal y a diferentes profundidades y sólo se instaló el equipo ultr´sónico en el sectro 9.

METODOLOGÍA ·Muestreos semanales hasta el desarrollo de las colonias. ·pH, temperatura, conductividad, turbidez,.... ·Porcentaje de cobertura invadida por los briozoos. >90% cobertura: espesor de colonia. ·Fotografías ·Análisis de imagen: Image J ·Análisis estadísticos: paquete estadístico SPSS 13

MARZO/2014-DICIEMBRE/2014: 22 muestreos

Germinación de estatoblastos (17 de Marzo al 23 Abril)

Con ultrasonidos Sin ultrasonidos

El porcentaje de germinación fue significativamente más bajo en las placas tratadas con ultrasonidos

RESULTADOS

Moderador


Hay una primera et En los primeros muestreos estuvimos observando cómo iban evolucionando los estatoblastos. En tan solo 9 días se observó que los estatoblastos sometidos a ultrasonidos germinaban en un porcentaje bastante más bajo que los que no estaban expuestos a ultrasonidos. Esta etapa duró entre el 17 de marzo y 23 de abril)

6 Mayo ( Tª agua:22ºC)

Empiezan a crecer los briozoos en las placas tratadas !!

Respuesta a la subida de temperatura

Moderador


En sólo una semana la temperatura del agua sube de 19 a 22 ºC Ha resultado inevitable que los briozoos crezcan incluso en la arqueta que tenía el tratamiento ultrasónico. Ya que estamos realizando el experimento en unun ambiente bastante extremo ( zona con una elevada concentración de estatoblastos, con una elevada velocidad)

RESULTADOS: patrón de crecimiento de los briozoos en el Sector 9 (Con US)

Moderador


En sólo una semana la temperatura del agua sube de 19 a 22 ºC El máximo de cobertura se alcanza en Junio y en Julio empiezan a descender ( hay que recordar que los este mes de julio ha sido bastante más frío que otros años) Repunte de crecmiento en otoño, probablemente debido a las temperaturas Los briozoos empiezan a crecer cuando se superan los 20 grados. En otros estudios se ha visto que lo hacen a partir de los nueve grados: se están adaptando a nuestras temperaturas mas cálidas

1-Julio-2014

Acumulación de fango ¿Facilitar la colonización de Corbícula fluminea?

20-Octubre -2014 (22,2ºC)

Liberación de los estatoblastos para la próxima temporada

-Medidas de actuación en primavera ( ya han germinado los estatoblastos y la colonia es inmadura). -Medidas de actuación repetidas durante primavera.

Moderador


A mediados de octubre se observó que que se produce la liberación de los estatoblastos. Ya lo había leído en la bibliografía pero cuando lo ves en el campo es realmente impresionante la cantidad de estatoblastos que hay. A partir del seguimiento del crecimiento de los briozoos podemos sugerir que: Cualquier acción o medida que se tome a partir de esta fechas no sirve de nada!!! Ya se han liberado los estatoblastos para la próxima temporada y éstos son altamente resistente. Tenemos que actuar antes de que se produzca la ´liberación de estatoblastos!!!

PRUEBA A GRAN ESCALA EN EL SECTOR VI

7 Abril: instalación equipo de mayor potencia

INCONVENIENTES: -Sin posibilidad de seguimiento. -Difícil cuantificación de la biomasa

Moderador


Dados los buenos resultados que estabamos obteniendo respecto a la germinación de estatoblastos decidimos aprovechar esta estación y hacer una prueba de biofouling a mayor escala, para ver si realmente solucionaba los problemas de biofoluling en las zonas que nos interesaba eliminarlos. El problema es que: No había posibilidad de hacer un seguimiento

PRUEBA A GRAN ESCALA EN EL SECTOR VI: 7 DE Abril de 2014 (antes del ultrasonido)

Moderador


El gran inconveniente que presentó esta prueba fue que no se pudo hacer un seguimiento de cómo iva creciendo el briozoo dentro.

PRUEBA A GRAN ESCALA EN EL SECTOR VI: 20 de Octubre de 2014 (después del ultrasonido)

Moderador


Los briozoos estaban muertos pero no se habían cumplido las expectativas antifouling deseadas. Surge la necesidad de tener un laboratorio a escala real donde se puedan realizar pruebas a escala real y en condiciones controladas

RESULTADOS El ultrasonido de baja potencia parece no ser efectivo como

sistema antifouling contra los briozoos en las instalaciones de regadío afectadas estudiadas.

CONDICIONES MUY ADVERSAS!!

1. Muy elevada densidad de briozoos. 2. Elevados caudales y velocidades del agua

EFECTO DE LA VELOCIDAD DEL AGUA EN EL ULTRASONIDO

5 Mayo 2015: Sonotrode a 2 metros de profundidad y orientado directamente a la placa

Moderador


Para descartar si existe o no un efecto antifouling en los briozoos sonicamos de manera más directa una placa

EFECTO DE LA VELOCIDAD DEL AGUA EN EL ULTRASONIDO

PLACA CONTROL (Sin US)

PLACA CON US

Moderador


Lo mejor es tener la placa de control en el mismo sitio para evitar diferencias entre comunidades. En esta ocasión no se realizó un seguimiento tan exahustivo pero se pudieron observar algunos resultados interesantes

16-Junio -2015

16-Junio -2015

El ultrasonido de baja potencia tiene un efecto antifouling muy local con los briozoos en instalaciones de regadío.

Acciones futuras: 1. Valorar el efecto antifouling

(efecto local). 2. Sonicar directamente la

superficie afectada.

Moderador


En base a estas observaciones nos planteamos varias acciones futuras:

Observaciones: 19-Mayo -2015

Efecto “clina”?

Moderador


Durante el iempo que hemos estado llendo al campo para observar el crecimiento de los briozoos hemos observado algunas cosas que quizás puedan darnos pistas de cómo combatir esta plaga. Cuando colocamos el sonotrode a dos metros de profundidad lo hicimos utilizando un tubo de PVC y la primera vez que lo sacamos para observar la placa me llamó muchísimo la atención encontrame esto

Observaciones 16-Junio -2015

No hay estratificación

El crecimiento de los briozoos podría estar condicionado por otros factores como la luz?

Profundidad Temperatura °C % Sat 02 02 disuelto (mg 02/l) Conductividad µS cm pH clorofila a µg

0,1 21,17 96,7 8,54 692,5 8,09 4,83

1,07 21,58 95,2 8,38 694,2 8,08 5,18

2,02 21,6 94,8 8,33 694,6 8,08 4,7

3,06 21,6 93,7 8,24 694,6 8,08 5,06

3,98 21,61 93,3 8,2 694,8 8,09 4,68

4,94 21,61 93,9 8,26 694,6 8,11 4,66

6,05 21,6 94,8 8,33 694,4 8,12 5,11

7,03 21,6 64,8 8,33 694,4 8,12 4,79

8,04 21,6 94 8,28 694,5 8,12 5,12

8,95 21,6 93,8 8,25 694,5 8,12 4,48

Observaciones: Real Club de Golf de Pineda

-Primera cita de briozoos en campos de golf: 3 años. -Otros campos de golf afectados: Real club de Golf de Sevilla

Fotos: Francisco Cornejo

Observaciones: Real Club de Golf de Pineda

Entrada de agua del Río

Guadaíra

Lago independiente con agua de

pozo

Lago con equipos de ultrasonido

(sin briozoos)

Red cerrada: recirculación

del agua Bidireccional

Moderador


Nos comentan que en el lago donde está el ultrasonido no tienen problemas de briozoos. No es la primera vez que llega a nuestros oidos que uisuarios que tienen sus balsas sonicadas nos comentan que ellos no tienen problemas de algas, ni de briozoos ni de ná de ná y que están muy contentos. Evidentemente, después de lo que he visto en las arquetas no tengo dudas de que el ultrasonido de baja potencia NO mata a los briozoos pero sí nos hace plantearnos una segunda palicación del ultrasonido para controlar los briozoos. Se trata de realizar un tratamiento preventivo cons ultrasonido de baja potencia en las blasas de regadío.

TRATAMIENTO PREVENTIVO con ultrasonido de baja potencia. BENEFICIOS DEL TRATAMIENTO ULTRASÓNICO DE BAJA POTENCIA EN BALSAS DE REGADÍO: 1. Reduce los valores de la concentración de clorofila “a”. 2. Reduce los valores de DBO5 y DQO, turbidez y total de

sólidos disueltos y en suspensión.

*Tratamiento ultrasónico con DUMO algacleaner en una balsa de regadío receptora de aguas residuales tratadas. Prueba realizada por el CENTA en 2014 (www.centa.es)

REDUCE LA BIOMASA ALGAL Y MEJORA PARÁMETROS RELACIONADOS CON LA CALIDAD DEL AGUA

Agua tratada (izq.) y no tratada con ultrasonidos (derecha).

USO DE ULTRASONIDOS PARA DISEÑAR ESTRATEGIAS DE CONTROL

1. Tratamiento antifouling 2. Tratamiento preventivo con ultrasonidos de

baja potencia. 3. Eliminación de formas de resistencia con

ultrasonidos de alta potencia. (matar el briozoo no sirve de nada si ya han producido millones de estatoblastos para la siguiente temporada).

Moderador


PORQUE ERA EL EFECTO QUE OBSERVAMOS EN EL MAR CON EL EQUIPO Marina ACM Ya que parece que no hay nada que afecten a los estatoblastos la única opción que tnemos es romperlos´mecanicamente con US de alta frecuencia. Cada vez hay más referencias científicas y tenemos datos empíricos de que una un tratamiento ultrasónico cintribuye significativamente a mejorar la calidad del agua (reducir la cantidad de nutrientes presente en el medio).

5 generadores ultrasónicos KS1000/2000

Entrada del agua

Salida del agua

-Destruir los estatoblastos por la acción mecánica de la cavitación ultrasónica

Generador ultrasónico

Cavitación acústica

US alta potencia: Eliminación formas de resistencia

DUMO ULTRALYZER Modelo -TR-Móvil

US alta potencia: Eliminación formas de resistencia

DUMO SX_2

Moderador


Por el momento no hemos podido realizar ninguna prueba con este sistema. Estamos buscando diferentes vías de financiación para poder realizar pruebas con estos equipos ya que que el ultrasonido de alta potencia requiere de una mayor logística y Este tipo de pruebas resulta más costosas y necesitan una logística más complicada.

Índice TOSCANO Línea Electrónica S.L. Toscano vs especies invasoras Briozoos de agua dulce: - ¿qué son? ¿cómo funcionan? - ¿causas de esta plaga? - Ultrasonido para diseñar estrategias

de control. Mejillón Cebra (Dreissena polymorfa)

Laboratorio del CEIDE a pie de la presa de Ribarroja (Tarragona)

PRUEBAS CON ULTRASONIDOS Y MEJILLÓN CEBRA TOSCANO EN CEIDE (CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE ENDESA): INICIO 2014

Moderador


Nos pusimos en contacto con Toni Palau (Dirección de Medioambiente y Desarrollo Sostenible de Endesa). Nos ofreció su laboratorio en el embalse de Ribarroja

Resultados 2014: larvas velígeras

% supervivencias de entrada y salida parecidos. Perdida de capacidad de asentamiento de la larva velígera !!

PRUEBAS CON ULTRASONIDOS Y MEJILLÓN CEBRA TOSCANO EN CEIDE

Moderador


El % de supervivencia de entrada y de salido es muy parecido durante todo el experimento por lo que podríamos pensar que el ultrasonido no está haciendo nada. Cabría esperar que el porcentaje de supervivencia a la salida fuera mucho menor que el de entrada pero no ha sido así. Lo más interesante es que normalmente en esta época del año las paredes del canal están llenas de larvas velígeras que se están asentando y este año las paredes del canal están totalmente limpias, completamente lisas. Es decir, las larvas han perdido la capacidad de asentarte y aunque se contabilicen como larvas vivas a la salida es muy probable que hayan perdido la capacidad de asentarse y sean inviables. Para comprobar esto habría que hacer experimentos de viabilidad de larvas en los biobox. Si realizamos este tipo de expto es muy probable que los porcentajes de supervivencia a la salida serían mucho menores que a la entrada.

·Marzo 2015: Se observó el efecto antifouling

·Delante del emisor ·Detrás del emisor

·Durante el invierno 2014 se mantuvo el equipo en funcionamiento actuando sobre la mitad del canal.

Entrada de agua bruta

Emisor DUMO

PRUEBAS CON ULTRASONIDOS Y MEJILLÓN CEBRA TOSCANO EN CEIDE 2015

Pruebas 2015: Objetivos

·Evaluar el efecto antifouling observado en 2014.

·Evaluar el grado de afectación de las larvas después de ser sonicadas.


Metodología PRUEBAS CON ULTRASONIDOS Y MEJILLÓN CEBRA TOSCANO-CEIDE

Canal con US

Canal control (sin US)

Canal de hormigón (con US)

·Junio 2015 ·Dos canales de PVC

Moderador


El muestreo se dá por terminado cuando dejan de entrar larvas vivas en el canal y todavía siguen entrando, así que todavía no tenemos resultados. Lo que sí puedo es enseñaros fotos

Resultados: Julio 2015


Canal de control (Sin US) Canal tratado (con US)

Primavera 2016: 1. Realización de pruebas en el Embalse de Ribarroja. 2. Realización de pruebas con adultos: evaluar el grado de afectación en la emisión de larvas viables durante

el periodo reproductivo.

TECNOLOGÍA DE ULTRASONIDOS Y SU APLICABILIDAD PARA EL CONTROL DE ESPECIES INVASORAS

· Continuar con los estudios sobre la aplicabilidad del US.

· Gran sinergia de la Tecnología Ultrasónica con otros tratamientos.

· ¿Por qué apostar por esta alternativa? - Mejoras en la tecnología ultrasónica (menor logística, coste y mantenimiento). - Limitaciones en el uso de sustancias químicas. - Cambio político-social: nos preocupa el medioambiente, no sólo solucionar el problema “a cualquier precio”.

No existe una solución universal: diversas estrategias combinadas aumentarán la efectividad

Moderador


Nosotros llevamos un año y medio estudiando la aplicabilidad del US a especies invasoras pero esto no ha hecho más que empezar. En este sentido nuestra empresa pone a disposición de otras empresas, organismos , universidades un gran equipo de profesionales para establecer colaboraciones y encontrar posibles soluciones. No existe una solución universal: diversas estrategias combinadas aumentarán la efectividad Estamos ahí cerquita en alacalá de Guadaíra y tenemos nuestras puertas abiertas a todo aquel que esté interesado en conocer cómo funciona y cómo se fabrica la tecnología ultrasónica. Nuestra empresa también está abierta a colaboraciones con otras empresas, organismos o universidades para enoctrar soluciones a problemas relacionados con el agua y medioambiente.

[email protected] www.toscano.es

GRACIAS!!

Ultrasonidos contra las especies invasoras

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