Con la expansión y el desarrollo de la industria acuícola se plantean varios desafíos. La intensificación de los sistemas de producción aumenta la presión sobre el medio ambiente, lo cual  puede afectar gravemente a la calidad del agua y como consecuencia el rendimiento de los peces y camarones, así como la incidencia de enfermedades.

En la acuicultura, la aplicación de bacterias beneficiosas (probióticos) no solo está asociada con la salud del intestino, sino también con la biorremediación, la cual mejora el medio ambiente (suelo y agua) en el que se crían los animales. Los efectos de las cepas de biodegradación (como las Bacillus sp., Paracoccus sp., Thiobacillus sp.) que se añaden directamente al agua, implican la modulación del perfil microbiológico de los estanques, la degradación de los residuos indeseables (amoníaco, nitrito, sulfuro de hidrógeno), mejora la mineralización de la materia orgánica, disminuye las condiciones anaeróbicas en el suelo del estanque y reduce la acumulación de lodos.

Por otra parte, las enzimas pueden ser una herramienta eficaz en la degradación de la materia orgánica en los sistemas de producción muy intensivos. Estos cambios positivos en el medio ambiente son beneficios para el rendimiento y la supervivencia de los camarones desde la siembra hasta la cosecha.

[header_title title=”La biorremediación en la acuicultura.” header_size=”h4″]

El manejo de las aguas residuales en los sistemas acuícolas es fundamental para mantener el buen estado de salud de los animales, así como para contrarrestar los impactos negativos sobre el medio ambiente. La biorremediación, que no es más que la aplicación de microorganismos (bacterias) para eliminar desechos peligrosos, es una herramienta de mucha ayuda para el tratamiento in situ de las aguas residuales y los sedimentos contaminados. Para la biorremediación de compuestos nitrogenados, las bacterias tienen que realizar la función de nitrificación y desnitrificación. La nitrificación bacteriana es la oxidación del amonio / amoníaco (NH₄⁺, NH₃⁺) a nitrato (NO₃^–) a través de la hidroxilamina y el nitrito (NO₂^–). La desnitrificación es la reducción del nitrato a óxido nitroso y finalmente a gas nitrógeno, el cual  regresa a la atmósfera (Chávez-Crooker y Obreque-Contreras, 2010).

A pesar de que una amplia gama de especies bacterianas son capaces de realizar la nitrificación   y / o desnitrificación, no todas las especies son aplicables para los productos de biorremediación.  Las cepas Paracoccus sp. y la Thiobacillus sp recientemente cobraron un gran interés debido a sus capacidades degradantes. Por otro lado la  Bacillus sp. también puede  llevar a cabo varias funciones en la limpieza del agua (Nakano et al., 1998).

Una cepa simple, rara vez alberga todas las cualidades necesarias para realizar una degradación eficiente de compuestos tóxicos, por lo tanto, se debe aplicar una combinación de cepas adecuadas en función de uno o varios compuestos,  para asegurar un funcionamiento estable.

[header_title title=”Uso de bacterias beneficiosas y enzimas para mejorar la calidad del agua y el suelo en los estanques acuícolas.” header_size=”h4″]

 Un factor clave para el éxito de la acuicultura es entender las interacciones entre el medio ambiente microbiano, la flora intestinal y el sistema inmune de los camarones, así como los factores que determinan la persistencia de las especies microbianas en los ecosistemas microbianos internos y externos. Mientras que los ambientes naturales se equilibran, el ambiente de cultivo favorece el crecimiento de microorganismos, ya que es rico en nutrientes y residuos de alimentos. Especies cultivadas están constantemente expuestas y desafiadas por los microorganismos del ambiente circundante.

Estos desafíos ambientales están obviamente influenciados por diferentes factores, entre los que se incluyen los manejos de cultivo y los métodos de cría. Las operaciones acuícolas generalmente implican el almacenamiento y la alimentación de camarones en los sistemas de aguas abiertas o semi-cerrados. Los sistemas de estanques semi-cerrados tienen una baja rotación del agua y pueden acumular gases, nutrientes, metabolitos, desechos, etc, los cuales pueden deteriorar la calidad del agua y crear condiciones de anoxia en el suelo. Esto puede afectar fuertemente el rendimiento de las especies de cultivo; por lo tanto, el buen manejo de los estanques es crucial para lograr  una alta producción y un cultivo sano. Dado que la calidad del agua juega un papel importante, es muy importante  comprender las diversas interacciones que tienen lugar dentro de los estanques, las cuales son muy complejas y dependen directamente del ambiente del estanque, la biomasa, el aporte de nutrientes y el manejo del estanque.

La acumulación y la degradación de los residuos orgánicos en el estanque se traducirá en un aumento del consumo de oxígeno (O2) y la producción de compuestos de desecho como el amoníaco (NH₃), nitritos (NO₂^–) y sulfuro de hidrógeno (H₂S), lo cual puede conducir al florecimiento del fitoplancton.

El crecimiento masivo del fitoplancton puede agotar el oxígeno durante la noche y contribuir al deterioro del propio fitoplancton. Todos estos factores contribuyen a la contaminación del agua y el suelo, la creación de condiciones favorables para el crecimiento de patógenos  que afectan  a los camarones. Bajo estas malas condiciones, el camarón se enfrenta a mayores niveles de estrés y es más susceptible a las enfermedades, lo que podría dar como resultado un pobre crecimiento o una cosecha fallida debido a los brotes de enfermedades.

Con la inclusión de bacterias beneficiosas, las bacterias de biorremediación  utilizan la materia orgánica como fuente de nutrientes, lo cual reduce la cantidad de desecho acumulado en el estanque. Además, las bacterias nitrificantes y desnitrificantes específicas convertirán el  NH₃ y el  NO₂^– en gas nitrógeno, reduciendo así el nivel de estos compuestos tóxicos. Algunas bacterias beneficiosas también pueden degradar los H₂S tóxicos, mejorando la calidad del agua y el olor. La combinación de todos estos factores mejorará la calidad del agua y la condición del suelo del estanque, dando como resultado un mejor entorno para los camarones con mejores tasas de crecimiento y estado de salud.

En el proceso de biorremediación las enzimas desempeñan el papel de catalizadores, los cuales aceleran las reacciones bioquímicas en el suelo y el agua del estanque. Cuando se le añade al agua de cultivo, o se disemina por todo el suelo del estanque, las enzimas son capaces de degradar los principales constituyentes orgánicos que normalmente se encuentran en los estanques de peces y camarones. Cada enzima tiene su propio modo de acción y es muy específica en la reacción química que cataliza (Tabla 1).

Tabla 1: Tipos de enzimas utilizadas como agentes de biorremediación en acuicultura

Las enzimas también se producen naturalmente y pueden ser excretadas por algunos microbios. Estas enzimas extracelulares, como la celulasa, la proteasa y la amilasa, se producen durante la fermentación aeróbica de la materia orgánica, por ejemplo, en algunas especies de Bacillus. Los bacilos se encuentran comúnmente en los sedimentos de estanque y también se puede añadir al agua del estanque para propósitos de biorremediación. Algunas Bacillus sp. son capaces de degradar compuestos nitrogenados. Además, su gran variedad de enzimas excretadas (extracelulares) ayuda a acelerar la degradación de la materia orgánica y los compuestos tóxicos como el amoníaco. La eliminación eficaz de los compuestos nitrogenados también se puede llevar a cabo nitrificando y desnitrificando bacterias como la Thiobacillus y la Paracoccus.

Mientras que algunos microorganismos proliferan en un estrecho rango de condiciones ambientales (pH, oxígeno, disponibilidad, etc), ciertas enzimas son capaces de actuar en múltiples entornos. Sin embargo, algunos productos combinan los efectos positivos de las bacterias beneficiosas y las enzimas ya están siendo utilizadas como agentes de biorremediación en la acuicultura.

[header_title title=”Eficacia de las enzimas en la biorremediación.” header_size=”h4″]

 Las enzimas tienen la capacidad de estabilizar la materia orgánica del suelo y se pueden utilizar de manera eficaz  en el manejo de la calidad del suelo y las condiciones de cría de especies acuáticas. No existe ninguna enzima específica que funcione bien en todos los casos, por lo que se aconseja una mezcla de enzimas para actuar de manera  eficaz en la  biorremediación. Las enzimas reducen en gran medida la acumulación de lodos y las condiciones anaeróbicas en el fondo del estanque; además promueven una degradación más rápida de la materia orgánica acumulada, especialmente en condiciones de producción intensiva. Esta materia orgánica abarca restos de alimentos no consumidos, plancton muerto, suelos minerales, heces y microorganismos patógenos en el suelo, donde las condiciones son casi siempre anaeróbicas.

Sin embargo, para todos estos procesos de biorremediación catalizados por enzimas, es también muy importante la presencia de bacterias beneficiosas. Las enzimas aceleran los procesos microbianos al romper grandes partículas de lodo, creando así superficies más amplias que luego son fermentadas por los microbios. Esta reducción del lodo y la materia orgánica muerta se puede observar no sólo a través de una mejor calidad del agua, sino también en la mejor calidad del suelo.

Fuente: International Aquafeed Goncalo A. Santos, MSc, gerente técnico de acuicultura, Biomin Holding GmbH, Austria