La acuicultura como modelo de bioeconomía circular

La acuicultura como modelo de bioeconomía circular con Galicia como caso de estudio: Cómo transformar los residuos en subproductos revalorizados.

La bioeconomía circular representa un modelo factible para proteger la salud humana, animal y el medio ambiente. Desde esta perspectiva, la acuicultura se enfrenta al reto de lograr un sistema productivo más eficiente y ajustada a la normativa europea. Esta propuesta de aplicación del modelo de Acuicultura Multitrófica Integrada (AMTI) en Galicia, es un aporte en esta dirección, resaltando la necesidad de lograr una mayor visibilidad y apoyo institucional.

Galicia, España, proporciona más del 20% de los productos acuícolas generados en Europa y representa más del 80% de la productividad española. En el litoral gallego se pueden encontrar tres grupos de actividades pesqueras: la acuicultura, el marisqueo y la pesca.

“Los bivalvos son, por mucho, las principales especies producidas en la región, encabezadas por el mejillón. Asimismo, fue pionera en la producción acuícola de rodaballo, siendo actualmente el primer productor europeo.”

Esta ciudad es también la primera productora de lenguado senegalés en el país, y la única productora europea de dorada Pagellus bogaraveo.

Las características de las aguas marinas gallegas, como temperatura, afloramiento y mareas, determinan también el desarrollo de la característica vegetación de macroalgas marinas, o algas, compuesta sobre todo por fucoides, quelpos y carragenófitos.

“En Galicia, las algas se utilizan tradicionalmente para la obtención de agar, gelatina o como abono agrícola.”

También existe un importante número de algas arrastradas a la costa, que no están amparadas por una legislación específica, las cuales se recolectan sin restricciones para la extracción de agar y alginato o, en su defecto, aprovecharlas para preparar el suelo.

Esta investigación propone la aplicación del modelo de Acuicultura Multitrófica Integrada (AMTI) en Galicia, con la finalidad de mejorar su eficiencia y cumplir con la normativa europea en materia de gestión adecuada de residuos y uso sostenible de los recursos naturales.

Residuos y subproductos de la acuicultura

En términos cuantitativos, el porcentaje de productos primarios, subproductos y residuos generados por la acuicultura depende de la especie seleccionada. Para los peces cultivados en instalaciones acuícolas se estima que el 45% se transforma directamente y el 55% restante se considera subproducto.

Se han determinado eficiencias similares para los crustáceos, en los cuales el caparazón, incluida la cabeza, representa el 60% del peso corporal total y alrededor del 40% se destina al consumo. Los moluscos son los organismos más eficientes, ya que la carne constituye el 70% y la concha el 30% del peso corporal total.

“En la acuicultura, los residuos pueden clasificarse en cuatro grupos: residuos sólidos como partículas en suspensión, sustancias orgánicas disueltas, compuestos químicos disueltos y patógenos.”

Sin embargo, trabajos más recientes clasifican los residuos de los Sistemas de Acuicultura de Recirculación (SAR) en solo dos clases: biológicos y efluentes.

Además, es importante destacar otros dos tipos de residuos derivados de esta actividad: los químicos y los patológicos. La presencia del primero, también llamado residuo, se debe a los tratamientos veterinarios que requieren los organismos para minimizar la presencia de enfermedades y las tasas de mortalidad.

La segunda, es la carga patógena que puede encontrarse en las aguas.

Acuicultura Multitrófica Integrada: reutilización de los residuos de la acuicultura

Para aumentar la productividad de los sistemas acuícolas y reducir su impacto medioambiental, los residuos derivados, como los productos metabólicos o los alimentos no consumidos, deben considerarse una fuente potencial de minerales, vitaminas, proteínas y lípidos, para su posterior utilización.

La AMTI implica el cultivo de pocas especies de diferentes niveles tróficos, de manera que los residuos producidos por las de niveles superiores sean insumos para las especies de niveles inferiores, de manera similar a lo que ocurre en los ecosistemas naturales (Figura 1).

La acuicultura como modelo de bioeconomía circular

El primer nivel suele incluir peces, crustáceos y cefalópodos. En el segundo se encuentran los invertebrados filtradores que se alimentan de la materia orgánica generada por el primer nivel, es decir, de restos de comida o subproductos.

En el tercer nivel, las macroalgas marinas aprovechan los compuestos inorgánicos, como los procedentes de los productos excretores liberados por los niveles anteriores. Los sistemas AMTI permiten la producción de diferentes especies valiosas con menos cantidad de consumibles y reducen el impacto ambiental negativo.

Por lo tanto, los sistemas de producción basados en este modelo favorecen el uso responsable de los recursos naturales y una productividad sostenible.

Aplicación innovadora de los subproductos de la acuicultura

Para maximizar el rendimiento de esta industria se aplicará un modelo jerárquico a todos los subproductos.

Los productos acuícolas primarios se originan como parte del proceso de producción principal, mientras que los subproductos se obtienen de forma secundaria y pueden emplearse directamente si cumplen los requisitos legales (Figura 2).

La acuicultura como modelo de bioeconomía circular

Ingredientes para la alimentación humana

A partir de los subproductos se pueden obtener varios compuestos ampliamente utilizados en la industria alimentaria, por ejemplo, harina de pescado, quitosano, proteínas concentradas, colágeno, gelatina y astaxantina. 

Estos pueden representar una fuente sostenible e innovadora de colágeno de tipo I de alta calidad para su posterior uso en los campos de la biomedicina, cosmética o nutrición.

De hecho, la proteína representa un ingrediente útil para muchas empresas, ya que es responsable de proporcionar mayor textura, pudiendo incorporarse a los productos alimenticios para mejorar sus características organolépticas.

La acuicultura como modelo de bioeconomía circular

Por otra parte, la astaxantina es el carotenoide más común que se obtiene de los subproductos de la acuicultura, principalmente provenientes de salmón, trucha, krill, camarones, cangrejos de agua dulce y caparazones de crustáceos.

Los carotenoides y otros colorantes son ingredientes alimenticios útiles presentes en muchos productos destinados al consumo humano, dada su capacidad para mejorar sus características organolépticas aportando color y otras propiedades adicionales.

Alimentación animal

Diferentes subproductos derivados de la acuicultura como harina de pescado, cáscara triturada, quitosano, astaxantina, proteínas concentradas y ensilado, que resultan de la licuefacción del pescado, pueden incorporarse a la formulación de alimentos para animales de acuicultura, de granja y domésticos.

“Las cáscaras trituradas representan un importante suplemento de calcio, muy útil cuando se introduce en la alimentación de las gallinas.”

Se ha demostrado que la sustitución del calcio presente en la piedra caliza por el procedente de las conchas de ostras, genera mayor rapidez en el aumento de peso de las gallinas, así como mejoría en la producción de huevos, su peso y su grosor.

La sinergia entre la acuicultura y la ganadería tiene especial importancia en Galicia, permitiendo fortalecer dos importantes actividades económicas de la región.

Agricultura

Aunque la reutilización de los subproductos de la acuicultura resulta más eficiente en los niveles superiores de la jerarquía de residuos, su empleo en la agricultura es también un destino potencial a considerar.

Históricamente, las conchas del mejillón se han utilizado como agente encalador o mantillo para la preparación del suelo en la agricultura de Galicia. De hecho, este uso agrícola representa el segundo gran mercado de las conchas.

El empleo de este producto natural permite su aplicación en la agricultura ecológica y supone una sustitución del CaCO3 extraído.

Usos industriales: envase alimentario, cosmético y farmacéutico

Para las empresas de envasado de alimentos, cosmética y farmacéutica, resultan muy útiles los productos a base de proteínas marinas como colágeno o gelatina, lípidos y pigmentos. También la industria alimentaria está impulsando el desarrollo de envases activos biodegradables para reducir los plásticos de un solo uso y mejorar la vida útil de los productos.

“Las especies cultivadas en agua dulce, como la trucha arcoiris, son una valiosa fuente de hidrolizados de péptidos activos y aceites ricos en ácidos grasos poliinsaturados.”

El betacaroteno y la astaxantina son carotenoides marinos muy comunes presentes en el salmón, la trucha, el krill, los camarones y los caparazones de los crustáceos, pero también en las macro y micro algas. Se ha reportado que la astaxantina tiene propiedades antioxidantes, estimula el sistema inmunológico y previene la diabetes y las enfermedades cardiovasculares y neurodegenerativas.

La acuicultura como modelo de bioeconomía circular

En cosmética, se ha empleado en formulaciones para el cuidado de la piel y contra el envejecimiento. Además de los pigmentos, las macroalgas representan una fuente sostenible de compuestos bioactivos naturales biodegradables y no tóxicos.

Muchas de sus micromoléculas tienen propiedades hidratantes, antienvejecimiento, iluminadoras y/o fotoprotectoras, por lo que se han empleado en cremas de protección solar, exfoliantes, adelgazantes, productos para el cuidado del cabello y dientes.

Biodiesel y otros usos

Esta alternativa de combustible representa una fuente de energía verde por dos razones: en primer lugar, por la reducción de la producción de residuos y, en segundo lugar, porque el biodiesel es biodegradable, generando menos toxinas en el aire y menores cantidades de CO2 que otros combustibles basados en hidrocarburos o gasóleo.

Los residuos capaces de producir aceite, como la piel, la espina de pescado o el hígado, son los más adecuados para obtención de biodiesel.

“La sinergia entre la acuicultura y la ganadería tiene especial importancia en Galicia, permitiendo fortalecer dos importantes actividades económicas de la región.”

Los residuos de la acuicultura y los subproductos infrautilizados son aptos para constituir un sustrato alternativo en la producción de proteínas unicelulares (SCP, por sus siglas en inglés). Esta producción sostenible de SCP puede retornar a la empresa acuícola que generó los desechos como ingrediente de harina de pescado.

Otras aplicaciones potenciales de los subproductos incluyen el uso de conchas como materiales de construcción.

Tendencias futuras y conclusiones

Para conseguir un sistema de producción más eficiente, se implantaron en Galicia diferentes prototipos de integración de múltiples niveles tróficos. Sin embargo, incluso este modelo eficiente puede generar residuos y subproductos.

“En este escenario, debería adoptarse un modelo de bioeconomía circular para reutilizar los residuos y subproductos y maximizar su rendimiento reduciendo su impacto ambiental negativo.”

No obstante, la reciente implantación de estrategias de “economía circular”, “bioeconomía” o “bioeconomía circular” presenta algunos inconvenientes como los procesos que consumen tiempo y costos, además de retrasar la aprobación de nuevos productos derivados de estos sistemas de producción.

Por lo tanto, aunque estos modelos innovadores y sostenibles han demostrado ser eficientes, siguen necesitando visibilidad y un mayor apoyo institucional.

Esta es una versión resumida desarrollada por el equipo editorial de Panorama Acuícola Magazine del artículo “AQUACULTURE AS A CIRCULAR BIO-ECONOMY MODEL WITH GALICIA AS A STUDY CASE: HOW TO TRANSFORM WASTE INTO REVALORIZED BY-PRODUCTS”, escrito por: M. FRAGA-CORRAL – Universidade de Vigo, P. RONZA – Universidad de Santiago de Compostela, P. GARCIA-OLIVEIRA – Universidade de Vigo – Centro de Investigaçao de Montanha, A.G. PEREIRA – Universidade de Vigo – Centro de Investigaçao de Montanha, A.P. LOSADA Universidad de Santiago de Compostela, M.A. PRIETO – Universidade de Vigo – Centro de Investigaçao de Montanha, M.I. QUIROGA Universidad de Santiago de Compostela, J. SIMAL-GANDARA – Universidade de Vigoo.
La versión original fue publicada en NOVIEMBRE 2021 a través TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY.
Se puede acceder a la versión completa a través de https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.11.026.

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