Los policultivos acuipónicosson sistemas biológicos integrados que enlazan la acuicultura de recirculación con la producción hidropónica de hortalizas, flores o hierbas. Avances recientes por parte de productoras, productores, investigadores e investigadoras, han convertido la acuiponía en un modelo agroalimentario sustentable.

La acuiponía, también conocida como la integración de la hidroponía con la acuicultura, es un sistema biológico integrado para la producción de alimentos que está generando mucha atención. Los policultivos acuipónicos sirven como modelo de producción sustentable porque respetan ciertos principios:

• Los desechos de un sistema biológico sirven como nutrientes de un segundo sistema biológico.

• La integración de peces y crustáceos con plantas resulta en un policultivo que aumenta la diversidad y brinda múltiples alimentos.

• El agua es reutilizada mediante la filtración biológica y la recirculación.

• La producción local de alimentos mejora la economía comunal y garantiza la seguridad alimentaria mediante el acceso a comidas más saludables.

En un sistema acuipónico el efluente rico en nutrientes que sale del tanque de peces es utilizado para fertirrigar barbacoas de cultivos hidropónicos. Esto es beneficioso para los peces porque las raíces de las plantas y las rizobacterias remueven los nutrientes del agua. Estos nutrientes (producto de las heces y alimentos no consumidos) son contaminantes que de otra manera se acumularían hasta llegar a niveles tóxicos en los tanques de peces, pero son más bien utilizados como abono orgánico líquido para las plantas cultivadas hidropónicamente.

A su vez, las barbacoas hidropónicas funcionan como biofiltro (removiendo amoniaco, nitratos, nitritos y fósforo) para que el agua depurada pueda ser recirculada a los tanques. Las

bacterias nitrificantes que viven en las superficies del sistema y asociadas a las raíces de las plantas cumplen un papel crítico en el ciclo de nutrientes; sin estos organismos todo se detendría.

El interés en los sistemas acuipónicos se ha generado por varias razones:

• Los productores y las productoras de hidropónicos ven la irrigación fertilizada por las heces de los peces como una fuente de abono orgánico que permite que las plantas crezcan bien.

• Las acuicultoras y los acuicultores ven los hidropónicos como un método de biofiltración para facilitar la acuicultura intensiva con recirculación de agua.

• Los productores y las productoras en ambientes de cultivo protegidos ven la acuiponía como una vía para obtener hortalizas hidropónicas orgánicas, ya que el único insumo externo es el alimento de los peces y todos los nutrientes atraviesan procesos biológicos.

• La acuiponía permite la producción de hortalizas frescas y proteína de pescado en regiones áridas y en granjas con limitaciones de riego, ya que es un sistema de reutilización de agua.

• Los sistemas acuipónicos son ejemplos funcionales de producción sustentable de alimentos donde la agricultura vegetal y animal están integradas y el reciclaje de nutrientes y la filtración del agua están enlazadas.

• Además de sus aplicaciones comerciales, la acuiponía se ha convertido en una herramienta de capacitación sobre bio-sistemas integrados en los programas vocacionales de agricultura y clases de biología de bachillerato.

La tecnología asociada con los policultivos acuipónicos es compleja. Requiere la habilidad de gestionar simultáneamente la producción e intercambio de dos o más productos agrícolas diferentes. Hasta mediados de los 80, la mayoría de los intentos de integrar artificialmente hidroponía y acuicultura tuvieron éxito limitado. Sin embargo, algunas innovaciones realizadas a partir de esa década han transformado la tecnología acuipónica en un sistema viable de producción agroalimentaria.

Acuiponía: Elementos y consideraciones clave.

Un proyecto de acuiponía exitoso requiere habilidades, gestión y capacitación especializadas. Los siguientes son elementos y consideraciones clave para evaluar su implementación:

Hidroponía: La hidroponía es la producción de plantas en un medio sin suelo, en la cual todos los nutrientes suministrados al cultivo son disueltos en agua. Los sistemas hidropónicos líquidos emplean las técnicas de película de nutrientes (NFT, por sus siglas en inglés), balsas y cultivo en agua sin circulación. Los sistemas hidropónicos con sustrato sólido emplean medios inertes, orgánicos y mixtos contenidos en bolsas, canales, zanjas, tuberías o barbacoas. Los medios sólidos utilizados en estos sistemas incluyen perlita, vermiculita, grava, arena, arcilla expandida, turba y aserrín.

Normalmente, una plantación hidropónica es fertirrigada (fertilizantes químicos solubles, inyectados en el agua de riego) en ciclos periódicos para mantener las raíces húmedas y proveer un flujo constante de nutrientes. Estos nutrientes hidropónicos usualmente son derivados de fertilizantes comerciales sintéticos, tales como nitrato de calcio y otros, que son altamente solubles en agua. Sin embargo, la hidroponía orgánica (basada en abonos orgánicos solubles, tales como hidrolizado de pescado) es una práctica creciente. Las fórmulas de soluciones nutritivas hidropónicas están basadas en recetas químicas que suministran concentraciones precisas de elementos minerales.

Las principales causas del éxito de los cultivos hidropónicos es la disponibilidad controlada de nutrientes y agua.

Nutrientes en el efluente de acuicultura: Las productoras y los productores de hidropónicos normalmente suministran cantidades precisas de elementos minerales a sus cultivos, pero en un cultivo acuipónico, los nutrientes son suministrados en el efluente (agua de desecho) del acuicultivo. Dicho efluente contiene niveles suficientes de amoniaco, nitratos, nitritos, fósforo, potasio y otros nutrientes secundarios y micronutrientes para las plantas hidropónicas. Naturalmente, algunas especies de plantas se adaptan mejor a este sistema que otras.

Plantas adecuadas para la acuiponía: La variedad de especies de plantas que se adaptan a los cultivos acuipónicos depende de la densidad del cultivo acuícola y la subsecuente concentración del efluente. La lechuga, y varias hierbas y hortalizas

(por ejemplo, espinaca, cebollín, cilantro, albahaca y berro) tienen requerimientos nutricionales de bajos a medios y se adaptan bien a los sistemas acuipónicos. Las plantas que producen frutos (tales como tomate, pimentón, pepino, auyama, melón, etc.) demandan más nutrientes y crecen mejor en un sistema acuipónico maduro y de alta intensidad.

Peces: Muchas especies de peces se adaptan a los sistemas intensivos de producción acuícola con recirculación, incluyendo tilapia y cachama. Ambas toleran fluctuaciones en las condiciones del agua tales como pH, temperatura, nivel de oxígeno y sólidos disueltos, y producen carne blanca aceptada por la población en general. En otras latitudes también se han implementado sistemas acuipónicos con truchas, carpas y otros.

Características del agua: Los peces cultivados en tanques con recirculación de agua requieren buenas condiciones de la misma, y es indispensable realizar pruebas de calidad. Los parámetros críticos incluyen oxígeno disuelto, dióxido de carbono, amoniaco, nitratos, nitritos, pH, y cloruros, entre otros. La densidad de población de los peces, su tasa de crecimiento y alimentación, el volumen total del tanque y el ambiente pueden provocar cambios rápidos en la calidad del agua. Esto es atenuado en los sistemas integrados.

Biofiltración y sólidos suspendidos: El efluente de acuicultura contiene nutrientes, sólidos disueltos y subproductos de desecho. Algunos sistemas acuipónicos incluyen filtros para recoger los sólidos suspendidos en el efluente de los peces, y para facilitar la conversión del amoniaco y otros productos de desecho en formas más asimilables por las plantas, antes de ser llevados a las barbacoas hidropónicas. Otros sistemas llevan el efluente de los peces directamente a barbacoas hidropónicas con sustrato de grava. La grava funciona como un «bio-reactor de cama fluidizada» que remueve los sólidos disueltos y conforma el hábitat para las bacterias nitrificantes que convierten los nutrientes.

Proporción de los componentes: Es necesario equilibrar el volumen del agua en los tanques de peces con el área o el volumen del cultivo hidropónico. Los primeros sistemas acuipónicos estaban basados en una proporción 1:1 entre el volumen del agua de los peces y la del cultivo hidropónico, pero 1:2 es común hoy en día y proporciones hasta 1:4 son usadas. La variación depende del tipo de sistema hidropónico, especie de pez, densidad del cultivo, tasa de alimentación, especies de plantas, etc.

Desarrollo histórico de los sistemas acuipónicos.

1950: Gosh y Burris descubrieron que las plantas de tomate asimilan nitrógeno a partir de moléculas orgánicas con la misma eficiencia que de nitratos inorgánicos.

1972: Sistema del Instituto Nueva Alquimia. Pioneros en la integración de sistemas agro-alimentarios en «bio-refugios» (ecosistemas contenidos en invernaderos).

1980: Sistema de la Universidad estadal de Carolina del Norte. Utilizaron tanques de tilapia debajo de un cultivo hidropónico de tomate y pepino. El sustrato sólido del cultivo (arena) era usado como biofiltro reciprocante (una barbacoa estaba inundada mientras la otra estaba seca, y luego se invertían los papeles). Principales aportes:

• Se puede nutrir y fertilizar todo el sistema con el alimento de los peces.

• La utilización de agua equivale al 1% de una operación acuícola (por cada kilo de pescado producido): Los cultivos acuipónicos son aplicables en regiones áridas o semi áridas.

• Los costos de producción totales del acuipónico son menores que los de cada cultivo por separado .

• Los biofiltros reciprocantes distribuyen uniformemente el agua con nutrientes durante la fase de inundación, y mejoran la aireación cuando se van drenando.

• La materia orgánica disuelta y suspendida se acumula rápidamente y debe ser retirada de las tuberías, sin eliminarlas del sistema, ya que experiencias anteriores demostraron que son indispensables para lograr buen crecimiento de las plantas.

• La concentración de nitratos en agua puede ser regulada adecuadamente.

1990: Sistema Speraneo (S&S Aqua Farm). Partiendo del sistema de la U. estadal de Carolina del N., separaron los peces de las plantas, cultivando los primeros en un tanque de 500 galones (aprox. 1.900 litros) y las últimas en barbacoas dentro de un invernadero, manteniendo el flujo de nutrientes a través de tuberías.

Fue un sistema práctico, productivo y altamente exitoso, sirviendo como modelo para docenas de cultivos comerciales y programas de biología escolar. Actualmente promueven sistemas de seis tanques de 1.200 galones (aprox. 4.500 litros) cada uno, y seis barbacoas de 30 cm. de profundidad, con sustrato sólido de grava de río mediana, conectadas con cada tanque, plantados de tomate, pepino, berro, albahaca y flores. El sistema de riego utilizado era de inundación y drenaje (biofiltro reciprocante). Principales aportes:

• Se llega a producir de 45 a 70 kilos de plantas por cada kilo de pescado (al final de la cosecha de 7 a 12 meses).

• Demostraron el valor pedagógico de los cultivos acuipónicos.

1994: Sistema del Instituto de Agua Dulce. Desarrollaron dos sistemas de recirculanción: uno altamente tecnificado, bajo cubierta, y otro de baja tecnología en exteriores. Principales aportes:

• La acuiponía es aplicable para proteger las nacientes de agua de los efluentes de la acuicultura.

• Los macronutrientes (N, P, K) pueden ser removidos efectivamente por plantas en cultivo hidropónico NFT o en humedales construidos.

1996: Sistema de la Universidad de las Islas Vírgenes. Es un cultivo comercial que consiste en cuatro tanques de 7.800 litros cada uno, cuyos efluentes conjuntos alimentan seis barbacoas hidropónicas de 30,50 metros de largo cada una, donde se realizan cultivos en balsas de láminas de poliestireno (anime).

Otros componentes del sistema son los clarificadores (decantadores), filtro, tanque desgasificador, tanque para adición de bases, difusores de aire (con compresores) para los peces y las barbacoas, y un sumidero. Los peces son tilapia roja (pargo rosado) o del Nilo, y las plantas son albahaca, lechuga y quimbombó, entre otras. Los sólidos decantados son retirados tres veces diariamente y los filtros son limpiados dos o tres veces por semana. Principales aportes:

• Los rendimientos de los cultivos vegetales son superiores a los cultivos en suelo, con tendencia a incrementarse a medida que madura el ecosistema, con mayor calidad y facilidad de gestión.

• Densidad del cultivo de tilapia hasta 154 peces por metro cúbico de tanque, con cosechas escalonadas. Período del cultivo: seis meses.

• Los policultivos acuipónicos son sistemas sustentables de producción agroalimentaria: Casi una década en producción sin necesidad de realizar cambios de agua.

• Un ecosistema complejo posee estabilidad inherente, y, consecuentemente, menor necesidad de monitoreo de la calidad del agua.

• Cálculo de la relación entre alimento ingresado al sistema y metros cuadrados de cultivos.

• Utilización del control biológico de plagas.

• Viabilidad y conveniencia del escalonamiento de las cosechas, tanto de peces como de plantas.

1999: Sistema del Centro para Estudios Regenerativos de la Universidad Politécnica estadal de California en Pomona. Diseñaron y operan un sistema integrado que enlaza una laguna de aguas servidas tratadas sembrada con tilapia y carpa; bora cubriendo 50% de la superficie de la laguna y huertos cercanos fertirrigados con su agua. Principales aportes:

• Factibilidad de reutilizar aguas servidas tratadas.

• Aprovechamiento de un cultivo de biomasa (la bora) para absorber nutrientes y producir compost.

• Adición de un cultivo en suelo al componente hidropónico.

• Al ser la bora una macrófita flotante, crearon un policultivo vegetal-animal en el mismo contenedor.

2000: Sistema de la granja Cabage Hill. Diseñaron y operan un sistema simple para la producción integrada de tilapia y lechuga, albahaca y berro. Adicionalmente remueven los nutrientes remanentes pasando el agua por un humedal construido antes de recircularla.

2001: Productores y productoras de Australia adaptaron especies nativas a sistemas acuipónicos, con densidades mayores que las de la tilapia.

Adicionalmente han instalado sistemas modulares de diversos tamaños, desde aquellos basados en barriles («barril-pónicos»), hasta sistemas comerciales compuestos por múltiples módulos pequeños o una serie de tanques de lámina corrugada de acero (tanques «australianos»).

2008: Policultivo acuipónico autosuficiente R3. Basado en las experiencias ya citadas, y actualmente en demostración en el municipio Jesús Enrique Lossada del estado Zulia. Desarrollado por un equipo de venezolanos y venezolanas bajo una visión socio-económica y política alineada con el Proyecto Simón Bolívar y los principios agroecológicos de la acuiponía:

• Apoyo a la soberanía y seguridad alimentaria.

• Capacitación y acompañamiento a las comunidades organizadas (inicialmente «Puntos de Encuentro» de INAMUJER).

• Información y formación a las comunidades educativas vecinas.

• Enfoque en el autoconsumo y el intercambio no monetario (trueque), en primera instancia, y el suministro de los excedentes a las redes de distribución socialista.

• Facilidad de instalación (con materiales y equipos disponibles en la zona), operación y mantenimiento.

• Integra un lombricultivo como fuente de alimentación de las especies acuáticas.

• Énfasis inicial en plantas de rápido crecimiento (cebollín, cilantro, cebolla, albahaca, romero, lechuga, acelga); en segunda instancia, en plantas fructificantes (tomate, pimentón, ají dulce, ají picante, auyama, melón, patilla, pepino, berenjena, vainitas); en tercera instancia, en plantas autóctonas (pira blanca, bledo, sábila, ocumo, etc.); y en última instancia, en plantas ornamentales, hierbas y flores.

• Énfasis inicial en especies acuáticas suficientemente documentadas en cultivos intensivos e hiperintensivos (tilapia, cachama, langostino de agua dulce), y en segunda instancia, en especies autóctonas (bocachico, curito, bagre, ornamentales).

• Elevada diversidad ecológica desde la instalación del policultivo (mínimo ocho especies: dos animales (una acuática y una de tierra) y seis vegetales).

• Aprovechamiento total de los sólidos disueltos en el efluente.

• Diseño modular.• Proyecto técnico-socio-económico.

Existen cuatro versiones del sistema, cuyas características son las siguientes:

• PAAR3 «socialista urbano»:• Un tanque de peces de 600 lts

(cosechas cada seis meses).• Dos barbacoas elevadas de

7,5 m2 cada una.• Dos camas de lombricultura

de 7,5 m2 cada una.• Una bomba eléctrica de 1/2

HP.• Empleos directos: 2.• Invers. aprox.: BsF. 10.000,°°.

• PAAR3 «socialista familiar»:• Dos tanques de peces de 600

lts c/u (cosechas c/3 meses).• Tres barbacoas elevadas de

10 m2 cada una.• Tres camas de lombricultura

de 10 m2 cada una.• Una bomba eléctrica de 1/2

HP.• Empleos directos: 4.• Invers. aprox.: BsF. 20.000,°°.

• PAAR3 «socialista comunal»:• 2 tanques de peces de 1.000

lts c/u (cosechas c/3 meses).• Seis barbacoas elevadas de

10 m2 cada una.• Seis camas de lombricultura

de 10 m2 cada una.• 1 bomba eléctrica de 1/2 HP.• Empleos directos: 8.• Invers. aprox.: BsF. 40.000,°°.

• PAAR3 «socialista avanzado»:• 6 tanques de peces de 1.500

lts c/u (cosechas c/45 días).• 24 barbacoas elevadas de 10

m2 cada una.• 24 camas de lombricultura de

10 m2 cada una.• 4 bombas eléctr. de 1/2 HP.• Empleos directos: 14.• Invers. apr.: BsF. 100.000,°°.