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Prácticas del sistema RAS de cero brotes: Diseño de un sistema de control dual de ozono y biofiltro para una acuicultura libre de enfermedades
La estabilización de un sistema acuícola de recirculación (RAS) como sistema de cero brotes se ha convertido en un objetivo fundamental en la ingeniería de sistemas acuícolas modernos, especialmente en sistemas de producción comercial intensiva con alta tasa de siembra y baja tasa de recambio de agua, donde las condiciones de crecimiento microbiano son óptimas. A medida que los sistemas acuícolas se expanden a nivel global, mantener la calidad del agua, estabilizar las poblaciones microbianas y eliminar la presión de patógenos dentro de sistemas altamente controlados se ha convertido en una consideración económica clave y en la viabilidad a largo plazo (Li et al., 2023). Una instalación de cero brotes es aquella que puede mantener el bienestar de los peces y el equilibrio ambiental, sin incidentes patógenos que interrumpan los ciclos de producción y provoquen una alta mortalidad. Esta estabilidad no se logra mediante el simple recambio de agua, sino mediante un riguroso programa de tratamiento del agua con base científica. El método de biofiltro de ozono dual es uno de los métodos más efectivos empleados en la acuicultura moderna y es un proceso sinérgico que comprende tanto la oxidación avanzada como la nitrificación biológica para garantizar la calidad del agua, prevenir patógenos y lograr condiciones ambientales consistentes, lo cual es vital para el éxito de los sistemas a largo plazo (Preena et al., 2021).
Los sistemas de recirculación acuícola reciclan más del 95 % del agua contenida en tanques de cultivo, filtros mecánicos y cámaras de tratamiento. Si bien esto reduce las descargas ambientales y mejora la sostenibilidad, también aumenta la concentración de carbono orgánico disuelto, sólidos suspendidos, moco, partículas fecales, alimento no consumido y diversas comunidades microbianas (MAT, 2025). Cuando estos compuestos se acumulan por encima de los niveles óptimos, limitan la penetración de la luz, elevan los requerimientos bioquímicos de oxígeno, promueven el crecimiento de bacterias perjudiciales y aumentan el estrés en los peces. El estrés suprime el sistema inmunitario, reduce el rendimiento alimentario y predispone a Vibrio, Aeromonas, Flavobacterium, parásitos, virus y otros patógenos oportunistas. Por estas razones, el diseño de RAS de alto rendimiento se centra en mecanismos efectivos de tratamiento de agua que puedan regular constantemente la carga orgánica y la actividad microbiana (Fossmark et al., 2020).
El ozono desempeña un papel fundamental para abordar este desafío. Como uno de los oxidantes más potentes utilizados en el tratamiento del agua de acuicultura, el ozono descompone rápidamente la materia orgánica disuelta, los pigmentos de color, los coloides finos y los contaminantes microbianos. Numerosos estudios en acuicultura, incluyendo aquellos en la producción de salmónidos, tilapia y peces marinos, han demostrado que la aplicación de ozono puede mejorar significativamente la claridad del agua, aumentar la transmitancia ultravioleta, reducir la población bacteriana heterotrófica y reducir la concentración de patógenos sensibles al ozono. Dado que el ozono se descompone en oxígeno, evita dejar residuos químicos nocivos en el sistema. Esta es su característica distintiva de los desinfectantes a base de cloro, que dejan subproductos persistentes incompatibles con los sistemas de recirculación. Por lo tanto, el ozono funciona como un oxidante rápido y sin residuos, capaz de clarificar el agua y disminuir la presión de patógenos aguas arriba del biofiltro (Xue et al., 2023).
Sin embargo, el ozono por sí solo no puede mantener un entorno RAS estable. Los peces liberan amoníaco continuamente a través de sus branquias y desechos metabólicos, e incluso una baja concentración de amoníaco perjudica la función branquial, suprime el apetito e inhibe el crecimiento. Por ello, la filtración biológica es el segundo pilar clave del enfoque de tratamiento dual. En el biofiltro... , Nitrosomonas
Las bacterias nitrificantes son muy sensibles al estrés oxidativo y, por lo tanto, el ozono restante no debe liberarse al biofiltro. La ingeniería moderna de RAS satisface esta necesidad al garantizar un diseño práctico del sistema. Esto implica la inyección de ozono en una cámara de contacto especial, que posteriormente se combina con agua durante un tiempo controlado. Una unidad de desgasificación se instala aguas abajo y elimina el ozono residual, pasando el agua al biofiltro. Esto evita la exposición de las bacterias nitrificantes a moléculas oxidativas reactivas que podrían destruir sus vías metabólicas (Mahmoodi y Pishbin, 2025). Con un sistema bien diseñado, el biofiltro ofrece la ventaja de obtener agua más limpia, cristalina y rica en oxígeno, con una carga orgánica mucho menor. Esto mejora la estabilidad de las colonias nitrificantes y la eficiencia de la conversión de amoníaco, lo que se traduce en un control más eficaz de la calidad del agua (Pumkaew et al., 2021).
La sinergia entre los científicos especializados en tratamiento con ozono y filtración biológica está respaldada por estudios científicos. Estudios comparativos sobre el agua que entra en biofiltros con ozono y agua sin ozono indican que el agua ozonizada mejora la eficacia de la nitrificación al disminuir la lucha heterotrófica por el oxígeno y la superficie. El agua ozonizada también provoca una menor bioincrustación, una biomasa nitrificante más estable y una recuperación más rápida tras eventos de estrés, como picos de alimentación o cambios de temperatura, en biofiltros alimentados con agua ozonizada. Con el funcionamiento eficaz de los biofiltros, los niveles de amoníaco y nitrito se mantienen bajos y constantes, lo que reduce los niveles de estrés en los peces y la probabilidad de brotes de enfermedades. La base de una estrategia RAS de cero brotes es esta sinergia, mediante la cual el ozono purifica el agua y los patógenos, y el biofiltro mantiene estable el nitrógeno (Pumkaew et al., 2021).
Para garantizar el éxito del sistema dual de ozono y biofiltro, es fundamental mantener los parámetros de operación correctos. Los valores del potencial de oxido-reducción en la cámara de contacto con ozono se encuentran normalmente entre 275 y 320 milivoltios (mV). Este espectro contribuye a la reducción eficiente de la materia orgánica sin generar subproductos de reacción indeseables (Davidson et al., 2021). Antes de la unidad de ozono, se utilizan filtros mecánicos de tambor de sesenta a cien micras para eliminar los sólidos suspendidos de gran tamaño y mejorar la eficiencia del ozono al disminuir la carga orgánica. Los valores óptimos de carbono orgánico disuelto son de cuatro miligramos por litro, ya que por encima de este nivel, el agua pierde su claridad y favorece el crecimiento de microbios. La concentración de oxígeno disuelto debajo de la cámara de ozono suele ser superior a nueve miligramos por litro, ya que el ozono se descompone naturalmente para producir oxígeno. Un nivel elevado de oxígeno disuelto mejora considerablemente el metabolismo de los peces, así como la tasa de nitrificación. Lo más importante es que la cantidad de ozono residual que ingresa al biofiltro también debe ser cero, esto se logra mediante un monitoreo constante para garantizar que las bacterias nitrificantes no sufran daños.
La siguiente tabla resume los valores operativos típicos en un RAS funcional dual de ozono-biofiltro:
Tabla: Parámetros operativos en sistemas de acuicultura con recirculación dual de ozono y biofiltro
Parámetro | Rango recomendado | Objetivo |
ORP en cámara de ozono | 275–320 mV (Soluciones, 2021) | Reducción orgánica y supresión de patógenos |
Ozono residual entrando al biofiltro | 0 mg/L (Summerfelt, 2003) | Protección de las bacterias nitrificantes |
Tamaño de malla del filtro de tambor | 60–100 µm | Eliminación de sólidos suspendidos |
tasa de nitrificación | 0,2–0,5 g TAN/m²/día (Crab et al., 2007; Devkota et al., 2023) | Conversión estable de amoníaco |
Carbono orgánico disuelto | <4 mg/L (Ramanathan y Sathasivan, 2025) | Claridad del agua y control microbiano |
Oxígeno disuelto después de la ozonización | >9 mg/L (Devkota y otros, 2023) | Metabolismo mejorado de los peces |
Incluso con estas directrices, pueden surgir desafíos durante la operación del sistema. La demanda de ozono varía según el crecimiento de la biomasa, la intensidad de la alimentación, la variación de temperatura y otras actividades imprevistas, como la mortalidad. Un exceso de ozono puede provocar irritación branquial, estrés oxidativo o inmunosupresión en los peces (Han et al., 2023). La ozonización insuficiente permite la acumulación de carbono orgánico disuelto, lo que provoca inestabilidad en las comunidades microbianas y las hace susceptibles a enfermedades. Las fallas mecánicas en los inyectores de ozono, las cámaras de contacto o los sistemas de desgasificación pueden causar fugas de ozono a los tanques de cultivo, lo que resulta en respuestas de estrés agudo. Por lo tanto, muchos productores confían en sistemas automatizados de dosificación de ozono controlados por ORP que utilizan monitoreo en tiempo real para mantener un rendimiento constante.
Los efectos del ozono en la ecología microbiana no se limitan a la inhibición de la patogenicidad. Si bien el ozono es un método más eficaz para eliminar las concentraciones de microorganismos dañinos, la sobreoxidación puede destruir las comunidades microbianas positivas que participan en la degradación de la materia orgánica y el mantenimiento de la estabilidad del biofiltro. En condiciones extremas de oxidación, algunas cepas microbianas son resistentes al ozono y, por lo tanto, pueden proliferar desproporcionadamente, alterando el equilibrio ecológico de forma indeseable. Para prevenir estos desequilibrios, los operadores de RAS eficaces utilizan dosis moderadas y controladas de ozono que priorizan la fiabilidad de la calidad del agua y no su tratamiento agresivo (Botondi et al., 2023).
El sistema dual de ozono y biofiltro no solo mejora la calidad del agua, sino también la sostenibilidad de toda la granja. Las condiciones libres de enfermedades reducen el uso de antibióticos y minimizan las pérdidas en las operaciones. La calidad constante del agua mejora la eficiencia de la conversión alimenticia, las tasas de crecimiento y la previsibilidad de la cosecha. Ante la creciente presión sobre la acuicultura mundial para producir mariscos de alta calidad con el mínimo impacto ambiental, las operaciones RAS sin brotes son una vía viable para la intensificación sostenible.
EnWOLIZE Nuestro equipo se especializa en el diseño de sistemas avanzados de acuicultura RAS, optimizados científicamente para la integración de ozono y biofiltros. Ayudamos a los fabricantes a ofrecer operaciones consistentes, resistentes a enfermedades y de alto rendimiento mediante ingeniería profesional, asistencia técnica y evaluación continua de los sistemas.
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