Ventajas del cultivo con bioflocs para la maduración y larvicultura

FURG
Universidade Federal do Rio Grande – FURG
Instituto de Oceanografia
Programa de Pós-Graduação em Aquicultura
Ventajas del cultivo con biofloco para
la maduración y larvicultura del
camarón
Dariano Krummenauer
Evolución para sistemas
alternativos
Sistemas amigables del
medio ambiente
(Environmental friendly
systems)
Sistema BFT
Procesos de Nitrificación,
Formación de los agregados y
Fertilización Orgánica en el
Sistema de Biofloco
CICLO DEL NITRÓGENO EN UN SISTEMA DE CRIACIÓN
CONVENCIONAL
alimento
Luz
Fitoplancton
NAT
NO₃
NO₂
Alimento no consumido
excrementos
N₂
Bactérias en agua y en sedimento
Adaptado de :Crab et al. (2007). Nitrogen removal techniques in aquaculture for a sustainable production.
Aquaculture, 270(1-4), 1–14.
Alimento no consumido
excrementos
Crab et al., 2007
CICLO DEL NITRÓGENIO EN SISTEMA DE BIOFLOCO
El amonio (tóxico) es transformado en
proteína microbiana, aumentando la
relación C:N
SISTEMAS BFT (BIOFLOC TECHNOLOGY SYSTEM)
 Comunidad microbiana – metabolización de los compuestos nitrogenados
Produción de nitrogenados
Assimilación/Eliminación
comunidad microbiana
Utilización de la Cadena microbiana
Fitoplancton
Camarón
Zooplancton
CO2
Nitrógeno
Excreción
Fósforo
(Herbívoro)
(Carnívoro)
M.O.D.
Excreción
Cianobactérias
Zooplâncton
Bacterias
Flagelados
Ciliados
Excreción
Microbial Loop
Excreción
Adaptado de Azam et al, (1982).
Excreción
El papel de los
microorganismos en el
ciclo del nitrógeno en
los sistemas BFT
Utilización de la Cadena microbiana
Fitoplancton
Camarón
Zooplancton
CO2
Nitrógeno
Excreción
Excreção
Fósforo
(Herbívoro)
(Carnívoro)
M.O.D.
Excreção
Excreción
Cianobactérias
Utilización
de carbono
Zooplancton
Bactérias
Flagelados
Ciliados
Excreción
síntesis de proteínas
Principalmente bacterias
heterotróficas
Microbial Loop
Excreción
Excreção
Excreção
Excreción
Adaptado de Azam et al, (1982).
Utilización de la Cadena microbiana
Fitoplancton
Camarón
Zooplancton
CO2
Nitrógeno
Excreção
Excreción
Fósforo
(Herbívoro)
(Carnívoro)
M.O.D.
Excreción
Cianobactérias
Zooplancton
Bactérias
Flagelados
Ciliados
Excreción
Microbial Loop
Excreción
Síntesis ácidos grasos
Adaptado de Azam et al, (1982).
Excreción
Utilización de la Cadena microbiana
Fitoplancton
Camarón
Zooplancton
CO2
Nitrógeno
Excreción
Fósforo
(Herbívoro)
(Carnívoro)
M.O.D.
Excreción
Excreção
Cianobactérias
Zooplancton
Bactérias
Flagelados
Ciliados
Excreção
Excreción
Adaptado de Azam et al, (1982).
Microbial Loop
Excreção
Excreción
Excreción
Excreção
Proteína (nitrógeno)
VIAS DE ELIMINACIÓN DEL NITRÓGENIO AMONIACAL EN SISTEMA BFT
Ebeling et al. (2006)
Fotoautotrófica
http://www.phycal.com/site/wp-content/uploads/algae-strain-development.jpg
 Autotrófica x Heterotrófica
Mezcla de las 3 vias a lo largo del cultivo
BACTÉRIAS AUTOTRÓFICAS NITRIFICANTES X BACTÉRIAS HETEROTRÓFICAS
Crecimento mas lento
Mayor eficiencia en la metabolización de
amonia
Crecimento rápido (cambio en la relación C:N)
Acumulación de sólidos suspensos totales
 competición por substrato
 variación en las concentraciones de oxigeno disuelto en el agua
 control de los sólidos en suspensión
Ideal: predominancia heterotrófica para evitar acumulación de amonia y nitrito
Gráfico hipotético del ciclo del nitrógeno a lo largo de un ciclo de
cultivo de 120 dias en sistema de biofloco
60
50
30
Amônia
Nitrito
20
Nitrato
10
0
1
7
14
21
28
35
42
49
56
63
70
77
84
91
98
105
112
120
Mg /L
40
Tiempo (dias)
Modelo conceptual del balance de masa del nitrógeno.
Rios da Silva et al. 2009.
Balance de masa del nitrógeno en el
sistema BFT
sistema tradicional
12-15% de
recuperación del
nitrógeno proteico
Rios, 2009
Balance de masa del nitrógeno en el sistema BFT
±40 % N de
los
camarones
±40 % N en
efluente
Composición aproximada del Biofloco
(Emerenciano et al 2012)
Principales grupos de microorganismos
presentes en el biofloco
•
•
•
•
•
•
•
Bacterias
Diatomeas
Chlorophytas
Cianobacterias
Protozoos (ciliados y flagelados)
Nematodos
Rotíferos
Lara et al 2009
Biofloco
•Mejora la calidad del
agua mediante la
eliminación de los
compuestos
nitrogenados
• Son complementos
alimenticios debido a
su composición
• Cultivos de elevadas
densidades
Cantidad de agua (L) para producir 1 kg de
camarón
Hopkins et al, 1993
EUA
64000
Otoshi et al, 2006
EUA
160
Wasielesky et al, 2007
BRASIL
250
Krummenauer et al 2010
BRASIL
118
Samocha et al 2011
EUA
96
Com o reuso da água será possível diminuir estes
números
¿Cómo obtener el
biofloco microbiano?
Procesos de Formación de Biofloco
- Burbujas de aire
- Floculación de sales
- Actividad microbiana
- Sedimentación del fitoplancton
Procesos bilogicos:
Agregación de microorganismos muertos
(materia orgánica), bacterias y fitoplancton
(mucus)
=
Biofloc
Procesos físicos de la formación de
agregados
• Baylor e Sutaliffe, 1963:
- Producción de particulas mezcla de matería orgánica disuelta
con burbujas de aire.
(La artemia salina se alimenta de estas partículas)
- Descripción de los agregados creados en las burbujas
Utilización del carbono:
1) Utilización del carbono (melaza)
en función de los materiales de
entrada (ración, harina, etc.);
(C:N = 15:1)
2) La
utilización
del
carbono
depende de la concentración de
amonio en el sistema; (añadir 6
g C para cada 1 g N)
 Bomba inicial Relación C/N
15:1
 6 gramos de Carbono para
un gramo de TAN
FUENTES DE CARBONO:
Melaza o dextrosa
Avnimelech, 1999 y Ebeling et al, 2006
 Ejemplo:
Un raceway con 35000 L.
TAN = 1.2 mg/ L
TAN total Raceway: 42 gramos
Total de C: 252 gramos
Cual es el total de Melaza
con 50% de Carbono?
500 gramos de melaza
Bioseguridad
Medidas de bioseguridad
 Rodolúvio;
 Pediluvios;
 Desinfección de todas las instalaciones y
material
Medidas de bioseguridad
 Post-larvas SPF;
 Capacitación de personal;
 Ración de "calidad";
 Inóculo de biofloco;
 Fertilización orgánica;
 Supervisión técnica.
Las ventajas del sistema BFT
•Reducción de los efluentes;
•Reutilización de agua;
•Cantidades menores de agua;
•Mayor retención de N en el
camarón;
•Menor cantidad de alimentos;
•Aumento de bioseguridad;
•Áreas menores
•Mayores rendimientos
Marine Aquaculture Station - FURG
Objetivo principal del sistema BTF en FURG
Trabajos de precria y engorde
Estudios recientes: maduración de reproductores y
larvicultura.
MADURACIÓN
+
BIOFLOCO
???????????????
OBTENCIÓN DE REPRODUCTORES
Pré-maturación en biofloco: EMA (FURG)
Crescimento I
Despesca
Transferência
Seleção
Peso
Crescimento II
Fonte: A. Braga
PROPAGACIÓN MUNDIAL DE LOS PATOGENOS
cerrar el ciclo de vida con
reproductores aparece como una
prioridad para la bioeguridad y así
evitar las transmisiones verticales de
enfermedades
Problemas nutricionales en los
reproductores en cautiverio es otra
cuestión
Fonte: Inve Aquaculture
Hoy:
viveros grandes a baja densidad con el objetivo de proporcionar
una biota rica en nutrientes
Problemas:
Acumulación de materia orgánica;
Blooms de cianobacterias;
Subidas y bajadas de algunos parámetros de calidad del agua
(temperatura, OD, pH y compuestos del N) pueden afectar a la salud
de los camarones en sistemas al aire libre
Alternativa:
Sistemas cero intercambio de agua atribuyendo así mayor
bioseguridad en pequeñas areas.
En la columna de agua, el bifloco esta disponible 24 hr/dia, este
alimento se utiliza en los primeros estadios de formación de
gonadas y desarrollo de ovarios
Ventajas del la produción de reproductores en BFT :
puede estar localizada en pequeñas areas cerradas y cerca de las
larviculturas
Estudios con Biofloco
Tecnología Biofloco en granjas intensiva de reproductores de
camarón rosa Farfantepenaeus duorarum: desarrollo del desove,
composición bioquimica y perfil de acidos grasos de los ovulos
Emerenciano et al 2013
Pré-maturación en biofloco
Agua clara
con alimentos
frescos
tanques de
maduración
Floc con y sin
alimento
fresco
Emerenciano et al 2013
FLOC
Sin FLOC
Hembras:
aumentan el crecimiento;
triple de produción de ovulos;
desove mayor en un período menor de tiempo
Afectos a corto plazo de la suplementación de alimento fresco
en el desarrollo de reproductores y perfiles de ácidos grasos de
Litopenaeus vannamei (Boone) criados en sistemas de biofloco
Emerenciano et al 2013
Pré-maturación en biofloco
Floc con y sin
alimento
fresco
tanques de
maduración
Emerenciano et al 2013
FLOC
Emerenciano et al 2013
FLOC
Hembras presentan mayor capacidad de acumulación de nutrientes,
transferencia, y retención
Uso de la tecnología de biofloco durante el período de
premaduración de machos de Litopenaeus vannamei: efectos de
alimentación con diferentes níveles de proteina en los
espermatoforos y la calidad del esperma
Braga et al 2013
BFT permite:
La redución de los níveles de proteina;
Mantienes la calidad del espermatóforo y del esperma si lo
comparamos con el sistema convencional
Mejor
rendimiento
con biofloco
Emerenciano et al 2013
LARVICULTURA
+
BIOFLOCO
???????????????
Uso de isótopos estables como
herramienta para el análisis del consumo
de biofloco por parte de las post larvas de
Litopenaeus vannamei
Suita et al 2014
tecnología de Biofloco (BFT)
Benefícios ambientales
Benefícios económicos
El alimento natural puede contribuir hasta un 50% en el crecimiento de los
camarones marinos
¿Juveniles de camarón (PL1-PL30) com exigencias
nutricionales específicas, pueden beneficiarse del
sistema de biofloco?
Isótopos estables
Perfil isotópico del CONSUMIDOR = Perfil de la dieta
asimilada
Se hace posible determinar la influencia de la dieta oferecida
en el crecimento del consumidor por período de tempo
(Peterson & Fry,1987 )
Conocer cual es la fase de la vida en que los organismos están
fisiologicamente más preparados para asimilar se determinados alimentos es
de gran importancia para la larvicultura
Estación Marina de Acuicultura - FURG
Obtención de los animales
Recepción
Chequeo
Aclimatación
Estocaje
Estructura experimental
15 L
83 PL’s/L
Agua Clara
TC
70% renovación de agua
TB
Sistema de Biofloco
Fertilización orgánica
(Dextrose)
N-AT 0,5 mg/L
Nivel de concentración de seguridad estabelecido para postlarvas de Litopenaeus vannamei (Lin & Chen 2001)
Alimentación
2x/dia
PL10
150µm
300 µm
5 x 104 células/ml
1x/dia
PL20
300 µm
1x/dia
PL30
Resultados
Tabla I. Valores médios (±DP) de las variables físico-químicas de calidade del agua,
registrados en el cultivo de camarón blanco Litopenaeus vannamei, donde TC=Tratamiento
Control y TB=Tratamiento Biofloco.
Tratamientos
TC
TB
Temperatura (0C)
27,8±1,14
28,13±1,33
Oxígenio (mg/L)
5,72±0,4
5,73±0,49
pH
8,05±0,24
8,04±0,23
Salinidad
30,16±0,98a
31,33±0,52b
Alcalinidad (mg/L como CaCO3)
248,75±2,5a
112,5±14,43b
Fosfato (mg/L)
0,99±0,6
1,93±1,21
Amonia (mg/L)
0,65±0,15
0,65±0,1
Nitrito (mg/L)
0,7±0,15a
1,34±0,3b
Nitrato (mg/L)
1,32±1,17
1,9±2
Incluso hallando diferencias estadísticas, ambos tratamientos mantuvieron padrones de
calidade de agua adecuados para el cultivo de la espécie
Análisis de isótopos estables
Figura 5- Perfiles isotópicos de los diferentes tipos de alimento y del tejido de las post-larvas de camarón-blanco
Litopenaeus vannamei para los tratamientos TB y TC.
La importancia del oferecimiento de Artemia sp. para el crecimento de las
post-larvas de L. vannamei disminuyó despues de PL 10
Las microalgas y el biofloco presentaron perfiles isotópicos parecidos
sugiriendo una incorporación de las microalgas por el biofloco
El uso de biofloco mantuvo ademas la presencía de las microalgas en
mayor densidade dentro del sistema, lo que puede ser benéfico ya que
disponibiliza tal tipo de alimento durante todo el período de cultivo
EVAULACIÓN DE LA FORMACIÓN DEL HEPATOPANCREAS Y ANÁLISIS
DE LA CALIDAD DE LAS POST-LARVAS DEL CAMARÓN-BLANCO
Litopenaeus vannamei CRIADAS EN SISTEMAS DE BIOFLOCO
Sabrina Medeiros Suita, Alessandro Pereira Cardozo*, Luis Alberto Romano, Luís
Poersch, Wilson Wasielesky
OBJETIVO
Ratificar el desarrollo zootécnico, análisis de calidad y formación
del hepatopancreas en el camarón blanco Litopenaeus vannamei
criado en sistema BFT durante las fases iniciales de crecimiento
MATERIAL Y MÉTODOS
• ESTACIÓN MARINA DE ACUICULTURA – IO - FURG
Fase I (BI): PL1-PL15 (2 x 5)
Dens. Estocaje = 75 PL’s/L
Fase II (BII): PL16-PL30 (2 x 4)
Dens. Estocaje = 50 PL’s/L
Tanques en forma de “U” (15 litros)
Agua Clara
TC
70% renovación de agua
TB
Sistema de Biofloco
Fertilización orgánica
(Melaza)
MATERIAL Y MÉTODOS
Análisis del Hepatopancreas:
Muestra inicial (50 PL’s)  Tanque de larvicultura
Muestra final (25 PL’s)  Cada unidad experimental
Fijados (Solución de Davidson) y conservados em alcohol 70%.
Morfometria del hepatopancreas (Weibel 1980).
Medidas área total del hepatopancreas y espesor de las paredes del
hepatopancreas
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Tabla II- Valores (media±DP) de los parámetros del desarrollo zootécnico y calidade de
post-larvas en los experimentos BI y BII.
Berçário I
Berçário II
Desempenho Zootécnico
Controle
Biofloco
Controle
Biofloco
70,81±2,25a
88,76±5,8b
80,62±13,36
95,75±2,22
98±4,47
100±0
100±0
100±0
Peso Inicial (mg)
0,5±0,1
0,5±0,1
10,0±2,0
10,0±2,0
Peso Final (mg)
9,4±2,8
13,0±3,0
19,0±5,0
23,0±3,0
Comprimento inicial (mm)
7±1,3
7±1,3
12,7±0,98
12,7±0,98
12,6±1,19
13,02±1
14,22±1,49 a
19,4±0,8b
1,81±1,16 a
4,4±1,6 b
8,28±3,55
11,62±2,17
Mejor supervivencia
con
Sobrevivência (%)
Teste de
stress salino (%)
Floc
Comprimento final (mm)
MejorBiomassa
productividad
final (g)
con Floc
Qualidade pós-larvas
Opacidade abdominal
1,25±0,7a
1,9±0,11b
1,28±0,7
1,6±0,28
Coloração hepatopâncreas
2±0
1,98±0,05
1,93±0,09
1,95±0,1
Peristaltismo intestinal
1,78±0,09
1,83±0,15
1,65±0,25a
2±0b
Deformidades no corpo
1,75±0,17
1,85±0,19
1,7±0,11
1,9±0,11
Músculo:Intestino
1,25±0,68
1,6±0,43
1,7±0,25
1,95±0,1
Melanização no corpo
1,07±0,47a
1,55±0,24b
1,85±0,1
1,7±0,4
Necrose em apêndices
1,55±0,52a
1,98±0,05b
1,68±0,09
1,85±0,24
Deformidade tubular hepatopâncreas
1,97±0,05
1,98±0,05
1,7±0,09
1,95±0,1
Preenchimento Hepatopâncreas
1,95±0,05
2±0
2±0
2±0
Incrustração com epibiontes
1,28±0,3
1,3±0,14
1,28±0,43
1,43±0,38
Escore total
16±1,58
17,95±0,52
16,8±1,22
18,31±0,72
Avaliação Final de qualidade
Bom
Excelente
Bom
Excelente
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Área del hepatopâncreas en experimento la fase I
Control
Biofloco
Biofloco  túbulos más resaltados  menor área
Espesor de la pared de los túbulos del hepatopancreas en el experimento Fase I
Control
Biofloco
Biofloco  más células secretoras
 tubulos con paredes gruesas y marcadas
Espesor de la pared de los túbulos del hepatopancreas del experimento BII
Control
Biofloco
Biofloco  mayor cantidade de material digestivo
secretado en el lúmen
Área do hepatopâncreas del experimento Fase II
Después de PL15 no es posible diferenciar tanto el hepatopancreas
Importancia del biofloco em las fases iniciales
CONCLUSIÓN
El uso de biofloco en las fases iniciales, sobre todo de PL1-PL15,
puede aportar benefícios para el desarrollo del camarón blanco
Litopenaeus vannamei
La presencia de biofloco puede proporcionar una mejor condicón
nutricional cuando comparamos con sistemas con renovaciones
constantes de agua.
Además de esto, post-larvas criadas en sistemas de biofloco
presentan caractaresticas de calidad mejores que las criadas en
sistemas convencionales con renovación de agua
FURG
A partir de Mysis III
FURG
A partir de Mysis III
* Probiotico desde el inicio
0% de renovación
En funcion de la concentración de amonia
FURG
Utilización del carbono:
1) Utilización del carbono (melaza)
en función de los materiales de
entrada (ración, harina, etc.);
(C:N = 15:1)
2) La
utilización
del
carbono
depende de la concentración de
amonio en el sistema; (6 g C
para cada 1 g N)
Nivel de seguridad: 3 mg L-1 baseado en el trabajo de Cobo et al 2012
Gráfico hipotético da ciclagem do nitrogênio ao longo de um ciclo
de cultivo de 120 dias no sistema de bioflocos
60
50
mg N/L
40
Ammonia
30
Amônia
Nitrito
20
Nitrato
0
1
7
14
21
28
35
42
49
56
63
70
77
84
91
98
105
112
120
10
Tempo (dias)
concentración letal media 13.2 mg L -1 TAN
Cobo et al 2012
2014 (hasta PL 8 sin recambio)
Melaza
Ammonia
SIN RENOVACIÓN
DE AGUA
2014 (hasta PL 8 sin recambio)
Melaza
Ammonia
SIN RENOVACIÓN
DE AGUA
2014 (hasta PL 8 sin recambio)
Ammonia
Melaza
SIN RENOVACIÓN
DE AGUA
Hepatopancreas con biofloco
Hepatopancreas con biofloco
Hepatopancreas com biofloco
2014 (hasta PL 8 sin renovación)
FURG
Ventajas
Disminuición de las taxas de
renovación
Aumento de la Bioseguridad
Redución de patogenos
Aumento en la sobrevivencia
Larvas de mejor calidad
CONCLUSIONES
Bioflocos
Alta
productividad
y cultivo sin
enfermidades
Bioseguridad
Investigaciones
indican
que
el
sistema BFT mejora el rendimiento
de los reproductores ademas de la
calidad de las post larvas
Gracias por
la Atención
darianok@gmail.com
FURG
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO
GRANDE - BRASIL