El papel de los microorganismos en la tecnología biofloc

Hola acua seguidores 🙂 Estoy aquí de nuevo con otro post sobre la tecnologia biofloc, espero disfruten la lectura. 

La tecnología biofloc (BFT) se ha tornado cada vez más popular en cultivos alrededor del mundo. Tiene como principio la remoción de los compuestos nitrogenados en el agua para evitar mortalidad de los organismos por toxicidad del nitrógeno (especialmente en la forma de amonio y nitrito), a través de la asimilación y oxidación de estos por microorganismos. Es decir, aquí los microorganismos tienen un rol fundamental y es esencial comprender su dinámica para obtener éxito en la producción.

La BFT está formada por partículas orgánicas disueltas en el agua o adheridas al estanque. Estas partículas engloban material orgánico particulado (residuo de alimento, heces del organismo, mucus de los peces), donde se desarrollan organismos microscópicos diversos como microalgas, hongos, protozoarios, rotíferos, copépodos, ciliados, flagelados, nematodos y en especial una gran diversidad de bacterias heterotróficas (figura 1).

flocFigura 1. floco microbiano con diatomeas, dinoflagelados y cianobactérias. Foto: Leandro Cesar de Godoy.

Las bacterias desempeñan un importante papel en los sistemas acuícolas, haciendo imprescindible una comprensión adecuada de las diferencias y funciones entre bacterias heterotróficas y autotróficas para el diseño y manejo de muchas operaciones.

Las bacterias heterotróficas se especializan en la transformación de materia orgánica. Estos organismos convierten el carbono orgánico disuelto en carbono particulado, haciéndolo potencialmente disponible para niveles tróficos superiores. A diferencia de las heterotróficas, las bacterias autotróficas obtienen energía a partir de la luz (fotoautotróficas) y de la oxidación de compuestos inorgánicos, tales como el amoníaco (quimioautotróficos).

El ecosistema microbiano en ambientes acuícolas es generalmente dominado por organismos heterotróficos compitiendo por sustratos orgánicos, como fuentes de carbono y energía (azúcar, almidón y celulosa). Sin embargo, los sistemas de cultivo autotrófico y heterotrófico son complementarios. Las bacterias heterotróficas producen dióxido de carbono (CO2) como producto final de su metabolismo, el cual provee una fuente de carbono para las autotróficas que, al crecer, producen biomasa que será consumida eventualmente por las heterotróficas.

Uno de los mayores problemas de calidad del agua en sistemas acuícolas intensivos es la acumulación de formas tóxicas de nitrógeno inorgánico en el agua (amonio, nitrito y nitrato). Para que esto no ocurra, técnicas de manejo han sido estudiadas y adoptadas en las últimas décadas para el mejor funcionamiento del sistema, como por ejemplo la relación C: N ideal para el desarrollo de las comunidades microbianas.

Varios procesos microbianos pueden ser utilizados para reducir los niveles de amoníaco y nitrito en los ambientes de cultivo. Estos procesos incluyen la nitrificación, la denitrificación, la mineralización, fotosíntesis y el crecimiento de bacterias heterotróficas.

Los microorganismos nitrificantes son responsables de la oxidación del amoníaco hacia nitrito y, posteriormente, hacia nitrato. Estos son principalmente autótrofos obligatorios, que consumen dióxido de carbono como fuente primaria de carbono, y aeróbicos obligatorios, pues requieren oxígeno para crecer. La conversión biológica del amoníaco en nitrito es desarrollada por bacterias que oxidan el amoníaco – bacterias amonio oxidantes (AOB), que incluyen bacterias del género Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus, y Nitrosovibrio; y la subsiguiente oxidación, del nitrito a nitrato, es realizada por bacterias que oxidan el nitrito – (Nitrito-Oxidantes NOB), que son del género Nitrobacter, Nitrococcus y Nitrospina, esas últimas tienen un crecimiento lento comparado con las AOB, llevando a una acumulación de nitrito en el sistema.

Las bacterias heterotróficas no requieren ser introducidas pues aparecen de forma natural a través de esporas repartidas en el aire o en los propios cuerpos de los animales o superficies de los materiales introducidos. Aparecen si existe en el sistema algún residuo orgánico del que alimentarse. Las colonias de bacterias heterotróficas se desarrollan a gran velocidad por simple división. El proceso heterotrófico se basa en la remoción del nitrógeno amoniacal y su reincorporación en biomasa bacteriana, pudiendo ser mejorado por la adición de carbono en la forma de carbohidrato. La fuente de carbohidrato más popular es la melaza de caña de azúcar en la proporción de 12:1 (C: N – carbono: nitrógeno).

En cuanto al nitrato, éste puede ser convertido en gas nitrógeno a través de la acción de bacterias denitrificadoras y volatilizadas a la atmósfera. La denitrificación representa la forma de mayor pérdida de nitrógeno de los estanques. Los principales factores que influyen en la tasa de nitrificación son las concentraciones de amoníaco y nitrito, la relación carbono / nitrógeno, el oxígeno disuelto, el pH, la temperatura y la alcalinidad.

En pocas palabras, las bacterias utilizan la materia orgánica como alimento para llevar a cabo todas sus funciones metabólicas, como crecimiento y reproducción, generando como producto final, el aumento de la biomasa con utilización cada vez más reducida de agua.  Con eso, el desafío en concreto de la acuicultura, es producir más en menos volumen de agua, al menor costo ambiental posible, haciendo de la acuicultura un sector sostenible.

Fuente: Panorama Acuícola Magazine, Columna Un vistazo en el Biofloc, autor Adriana da Silva.

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