Oficina de Propiedad Intelectual y Comercialización de Tecnología

Contribución del Sistema de Centros Públicos de Investigación del CONACYT a la Seguridad Alimentaria de México mediante la Ciencia, Tecnología y la Innovación

ID. 048 CIBNOR - Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste
Nombre DT: Proceso de recuperación de nitrógeno y fósforo para sistemas hidropónicos en un sistema híbrido (RAS- TBF) de producción hiperintensiva de tilapia.
 Tipo de innovación: Proceso Fase: Escalamiento pre-comercial
Actual: TRL 6 Requiere: $300,000.00 Final: TRL 7
Sector económico al que atiende: Acuicultura, Agricultura, Alimentaria, Conservación / Sustentabilidad Áreas de aplicación: Acuicultura, Agricultura, Alimentaria, Conservación / Sustentabilidad, Salud

Breve descripción de su DT.

"El proceso de recuperación de nitrógeno y fósforo para sistemas hidropónicos en un sistema híbrido (RAS- TBF) de producción hiperintensiva de tilapia permite la recuperación y procesamiento de residuales producidos por el sistema y reciclamiento del agua, mediante la unificación de las tecnologías más exitosas en la acuicultura mundial, los sistemas de recirculación (SAR), los sistemas de tecnología de biofloc (TBF) y los sistemas de mineralización de nutrientes, adicionalmente el sistema híbrido tiene la ventaja de ser operado tanto en recirculación, como en biofloc, lo que favorece operar de manera diversa, adecuándose a las condiciones y ambiente real. El modelo genera ciclos de cultivo hiperintensivo (100 org/m3), alcanzando la talla comercial de los organismos (500 g) en 16 semanas, con tasas de conversión alimenticia por debajo de la media nacional ≤1.4, permite recuperar el fósforo y los micronutrientes para su uso en hidroponía de hortalizas con floración y fructificación."

Problema a resolver.

La acuicultura de tilapia se ha visto limitada por tecnologías poco intensivas, su integración deficiente con la agricultura que detenta el uso de la mayor parte de los recursos hídricos, por otra parte los sistemas hiperintensivos SAR y TBF disocian los compuestos de nitrógeno que fluyen en el agua del fósforo y micronutrientes contenidos en los sólidos, lo cual ha limitado la integración agroacuicola al cultivo hidropónico de plantas de hoja.

Ventaja de su DT

El componente de mayor valor consiste en la recuperación de fósforo y micronutrientes de la fracción sólida residual del cultivo de tilapia que se genera mediante la hibridación de los  sistemas de producción SAR y TBF. La novedad consiste en el acoplamiento de procesos de mineralización aeróbicos, anaeróbicos y de hidrólisis ácida para generar nutrientes solubles para su uso posterior en hidroponía de hortalizas de flores y frutos. El modelo productivo permite reducir infraestructura, costos de producción, aumenta la densidad de cultivo y mantiene producciones mensuales; el reciclamiento de nutrientes dentro del sistema favorece que los organismos se desarrollen en un entorno en equilibrio, la microbiota del sistema permite controlar los patógenos, lo que promueve la salud de los organismos por lo tanto es un cultivo libre de antibióticos, y agentes químicos nocivos para la salud humana. La implementación de metodologías que permiten recuperar y procesar residuales que son aplicables a cultivos hidropónicos favorece el reciclamiento de nutrientes de gran importancia agrícola como el nitrógeno, fósforo y micronutrientes.

Explicar avance o fase de su DT

"El sistema híbrido de producción RAS-TBF ha sido evaluado en sus dos componentes (biofloc y recirculación), se logró la recuperación de fósforo y micronutrientes en biomasa microbiológica mediante un proceso aeróbico eficiente, se encuentra en proceso la fase de disolución de compuestos de fósforo y micronutrientes mediante procesos anaeróbicos y de hidrólisis ácida. La maternidad en TBF se logró de 1.5 g hasta 65 g en 16 semanas con densidades de 200 org/m3, con factor de conversión alimenticio a 1.2 y un ambiente libre de patógenos con supervivencia (99%), con una microbiota que mantuvo los parámetros de cultivo estables, sin recambios de agua. La engorda en sistema SAR se realizó con densidades de 100 org/m3, crecimiento de 60 hasta 550 g (50 kg/m3) en cuatro meses y medio superando la producción nacional (500g entre los 6 y 8 meses), con factores de conversión de 1.4. Los componentes importantes del sistema también han sido evaluados, una metodología para la recuperación y procesamiento de residuales generados en el sistema de recirculación, la cual se busca sea insertada en el mercado como un fertilizante hidropónico con alto contenido de micronutrientes."

¿Ha hecho pruebas de concepto de su DT?

Desde el 2013 se inició con las validaciones de la recuperación de fósforo y micronutrientes en sistema TBF y en 2016 en SAR, también se evaluaron de los componentes del sistema híbrido, logrando el ciclo completo de producción y la caracterización del biofloc. Durante el 2015-2016 se probó la maternidad en biofloc y la engorda en recirculación, se describió el flujo de nutrientes residuales y el aprovechamiento de los residuales producidos en ambos sistemas.

¿Ha validado los componentes  de su DT en entorno de laboratorio?

La recuperación de fósforo y micronutrientes mediante el componente aeróbico se lograron entre 2013 y 2016. El sistema de biofloc ha sido validado en la etapa de maternidad a nivel laboratorio, logrando la caracterización completa de sus componentes (talla del biofloc, aportación nutricional para los organismos), estos datos proporcionaron información para generar biofloc de alta calidad.  El cultivo en sistemas SAR inició con el diseño de un modelo de funcionamiento unitario, de recirculación individual con tanques de cultivo, de sedimentación y mineralización de la fracción particulada.

¿Ha validado los componentes  de su DT en campo?

La recuperación de fósforo y micronutrientes se validó en el sistema híbrido en un ciclo de producción completa, obteniendo resultados favorables para cada una de sus etapas. El diseño de un sistema híbrido de producción es resultado de la experiencia previa trabajando con el sistema de manera separada, esta experiencia nos permitió definir las partes críticas para la unificación del sistema, la recuperación de los residuales y la caracterización del flujo de nutrientes.

¿Ha validado su DT en un entorno real?

"El sistema de producción híbrido, así como sus componentes principales han sido validados en un entorno pre-comercial; las unidades poseen de 1m3 y sus componentes están hechos para este volumen, los datos obtenidos favorecieron escalar el sistema a tamaños comerciales 10 a 50 m3 por tanque. Falta incorporar al entorno real la validación de los componentes de disolución de los compuestos de fósforo y micronutrientes."

De acuerdo a los sectores elegidos ¿Qué otro tipo de aplicación/uso pudiera tener su DT?

Los sistemas convencionales de cultivo de tilapia han quedado limitados; por consiguiente las implementaciones desarrolladas en el sistema híbrido proporcionan nuevas ventajas en el mercado, el sistema genera producciones mensuales, hiperintensivas; al aumentar la producción el modelo permite competir en mercados más amplios, además los residuales generados son procesados y reutilizados para ser implementados como fertilizantes hidropónicos o de uso agrícola, la producción mixta incrementa la reutilización del agua, lo que favorece que el modelo sea implementado en regiones donde este recurso es limitado. En la actualidad sistemas eficientes de alta producción son necesarios para generar las condiciones de crecimiento que los sistemas de producción acuícola requieren, el reto siguiente es poder implementar sistemas de ciclo cerrado donde se reutilicen la materia orgánica generada por el sistema.

¿Cuáles son sus planes futuros para desarrollar su tecnología?

Generar un modelo de producción de tilapia altamente eficiente, que satisfaga las demandas actuales de la acuicultura, como modelo sustentable, que permita incrementar las producciones locales, ofreciendo productos de alta calidad, consolidando la cadena de producción, teniendo productos de alta calidad para consumidores, revertir la idea del consumo de tilapia.

Interés comercial. ¿Existe alguna empresa o personas físicas interesadas en su DT? *

SI

 

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