Tratamiento de Efluentes Acuicolas

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REVISIÓN DE LITERATURA

RESUMEN

De las actividades acuícolas, la producción en estanques tiene una gran importancia en los países comoBrasil, Colombia y Venezuela, entre otros, en donde las cifras de producción presentan un panorama decrecimiento acelerado. La piscicultura, por ejemplo, tiene un enorme potencial debido a las óptimascondiciones de nuestros países en cuanto a hidrología, topografía y edafología, y por la riqueza enespecies ícticas con cualidades para cultivo. Así, la piscicultura se torna una actividad agropecuariaautóctona y ventajosa. Trabajar con riquezas naturales propias permite ventajas competitivas, minimizandocostos, y reduciendo necesidades de importar insumos y tecnología, entre otras. Observamos que otrasactividades agropecuarias se sustentan en especies importadas y adaptadas a las más adversascondiciones, como ejemplo, el ganado europeo, el arroz chino, etc. Sin embargo, se debe reconocerque desarrollar tecnologías de producción obliga a considerar aspectos ambientales que garanticen supermanencia en el tiempo, con beneficios sociales, económicos, etc. La acuicultura como cualquieractividad genera impacto, empezando porque se desarrolla en ecosistemas artificiales diferentes a losnaturales, y afectando los recursos hídricos por la cantidad de efluentes ricos en materia orgánica, queson vertidos sin siquiera saber lo que está siendo lanzado. Este artículo presenta una revisión de laactividad, los diferentes tipos de impactos generados y algunas alternativas biológicas para el tratamientode los efluentes, buscando herramientas para alcanzar una acuicultura responsable.

PPPPPalabras clave:alabras clave:alabras clave:alabras clave:alabras clave: Piscicultura, acuicultura, efluente, biotransformación, sostenibilidad.

EFFLUENT TREATMENT: A WAY TO A RESPONSIBLEAQUACULTURE

ABSTRACT

The aquaculture in ponds has a great importance in the countries like Brazil, Colombia and Venezuela,among other, where the production data show a panorama of quick growth. The fish culture has enormouspotential due to the good conditions of our countries as for hydrology, topography and edafology, andfor the wealth in fishes with qualities for cultivation. The fish culture is an autochthonous and advantageousagricultural activity. To work with own natural resouorces allow competitive advantages, minimizing costs,

TRATAMIENTO DE EFLUENTES:UNA VÍA PARA LA ACUICULTURA RESPONSABLE

Sandra Pardo1, Héctor Suárez2, Eduardo Soriano3

1Universidad de Córdoba, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Departamento de Ciencias Acuícolas,Centro de Investigación Piscícola-CINPIC, Montería - Colombia. 2Universidad Nacional de Colombia, Facultadde Ciencias Agrarias. Departamento de Ingeniería Agrícola y Alimentos, Medellín - Colombia. 3UniversidadFede ra l de San ta Ca ta r ina , Núc leo de Es tud ios Mar inos -NEMAR, B ras i l . *Cor re spondenc ia :[email protected]

Recibido: Noviembre 2 de 2005; Aceptado: Marzo 3 de 2006

Rev.MVZ Córdoba 11 Supl (1), 20-29, 2006

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and reducing necessities to import resouces and technology, among others. We observe that otheragricultural activities are sustained in imported and adapted species to the most adverse conditions, asexample, the european livestock, the chinese rice, etc. However, it should be recognized that to developproduction technologies forces to consider environmental aspects that guarantee their permanency in thetime, with social, economic benefits, etc. The fish culture like any activity generates impact, because it isdeveloped in artificial ecosystems different to the natural ones, and affecting the waters resources for thequantity of effluent rich in organic matter. This article presents a revision of the activity, the different typesof generated impacts and some biological alternatives for the effluent treatment, looking for tools toreach a responsible aquaculture.

KKKKKey words:ey words:ey words:ey words:ey words: Fish culture, aquaculture, effluent, biotransformation, sustainability.

INTRODUCCIÓN

Situación actualLa producción acuícola es una actividad deimportancia, con un gran crecimiento cada año,alcanzando 52,4 millones de toneladas en el 2002(1), con un incremento promedio anual de 8.9%desde 1970. La acuicultura hace una contribuciónsignificativa nutricional, económica y social,siendo que las agencias de desarrollo mundial laconsideran el sector que presenta esperanza demantener el suministro de productos acuáticospara la población (2, 3).

El crecimiento de la actividad ha sido evidente envarios países de América del Sur. En Colombia,por ejemplo, la producción acuícola durante losúltimos años de la década del 80 fue de 3.392toneladas y para finales del 90 fue de 46.705toneladas, presentando un crecimiento medioanual del 30% (4). En América latina entre 1988y 1997, los cultivos se intensificaron a través deluso de tecnologías más avanzadas, manejotécnicamente adecuado, equipos y adecuacionesa las normas y exigencias para exportar elproducto, aumentando de 53.000 t en 1988 para203.000 t en 1997. Colombia contribuyó en eseperíodo con 19,1% de la tilapia Oreochromis spp(especie exótica) y con el 65% de la cachamablanca Piaractus brachypomus (especie nativa)producida, siendo que de 1992 a 1997 el númerode acuicultores se duplicó. El cultivo de cachamablanca se incrementó significativamente llegandoa 12.000 t/año, y toda esta producción fuecomercializada en el mercado doméstico, y laproducción de tilapia fue de 16.000 t/año, siendoque la producción total alcanzó 37.000 t/año (5).

Según la FAO (6) se espera que la acuiculturacontribuya significativamente con la seguridad

alimentaria y la disminución de la pobreza en elmundo. Ya desde la reunión de la ComisiónMundial sobre el Medio Ambiente y Desarrollo dela ONU en 1987, se identificó que la pesca y laacuicul tura son act iv idades consideradasestratégicas para la seguridad alimentariasostenible del planeta, principalmente porque sonactividades que pueden suministrar proteínas deexcelente calidad y generar empleo (7). En elinforme de la Consulta de Expertos sobre elPropuesto Subcomité de Acuicultura del Comitéde Pesca, en la Oficina Regional de la FAO paraAsia y el Pacífico en Bangkok, Tailandia en el año2000, se declaró que el papel de la acuiculturaen el incremento de la seguridad alimentaria y eldesarrollo económico en los países miembros dela FAO era una prioridad fundamental (8).

La acuicultura y el medio ambienteVinatea (9) realizó un análisis sobre la inserciónque la acuicultura tiene en el medio ambiente yen la sociedad y consideró vital para su desarrollodar importancia a estos dos factores. El concluyóque la acuicultura debe ser comprendida en todasu complejidad, dejando de lado la simplicidad eimprudencias que han caracter izado lastecnologías emergentes. Las nuevas tecnologíastraen éxito repentino, sin dominar el conocimientonecesario y sin una reglamentación que evitecometer errores y alcanzar los límites de capacidadde carga de los cultivos. En este punto, aparecela reducción en la producción, los puntos críticos,las mortalidades y el abandono de la actividad.Por eso, hoy en día se debe hablar de realizar unaactividad que pueda permanecer en el tiempo sincausar deterioro en el ambiente y problemassocioeconómicos. New (10) concluye que unaacuicultura responsable es aquella que ademásde ser rentable se hace a conciencia.

Pardo – Tratamiento de efluentes

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Es obvio que con el aumento de la producciónpiscícola, la actividad cambió, dejando de serestrictamente aquella piscicultura familiar paraconvertirse en una industria generadora de mayorlucro y mayores impactos ambientales. Laproducción de peces, como cualquier otraproducción de organismos vivos, trae algunosimpactos al medio ambiente (11) que incluyendesde liberación de excretas, restos de alimento ymedicamentos, hasta “contaminantes genéticos”como es el caso de trabajar con peces exóticos;ejemplo de esto son las tilapias y carpas (entremuchas otras) introducidas en América del Sur.

El suministro de alimento es el principal causantede deterioro de la calidad del agua. El aporte denutrientes en los estanques no es del todoaprovechado y en el momento de la pesca, aguacon gran cantidad de materia orgánica es lanzadaen los ríos o cuerpos de agua natural (12). Enmuchos sistemas de producción piscícola enestanques, solamente el 30% de los nutrientessuministrado son convertidos en producto, el restoes acumulado en los sedimentos o es liberado enel efluente (que generalmente va hacia los ríos)(13, 14), por lo que, de acuerdo con Schmittou(15), la degradación ambiental causada por losefluentes de la acuicultura, es hoy en día uno delos aspectos de mayor atención. Estudios enproducciones de camarón indican que el efluentedel día de pesca final es el que más contribuye conel deterioro progresivo de la calidad de los cuerposhídricos receptores (16). Piedrahita (17) asevera queel efluente de la acuicultura puede contener unavariedad de constituyentes que podrían causarimpactos negativos al medio ambiente cuando sonliberados. De acuerdo con Viadero et al. (18) elincremento en la producción de efluentes conparámetros superiores a los máximos permitidos, estádirectamente relacionado con las mayores biomasasde cultivo. Sin embargo, manejando un adecuadotratamiento para el efluente, puede incrementarsela producción cumpliendo con la legislación. Eldesafío de la acuicultura está en obtener losbeneficios económicos y sociales sin degradacióndel ambiente, siendo necesarios estudios científicoscuidadosamente planeados que permitandemostrar, que ésta es una alternativa deproducción con grandes posibilidades de serla enforma sostenible (2).

Un extenso estudio realizado sobre los diferentessistemas de producción de carpas en el mundomostró que hasta los sistemas considerados

“limpios” como el extensivo, semiintensivo y lospolicultivos causan impacto (19), como veremosmás adelante.

Los sistemas de producciónLa tecnología de la piscicultura presenta diversosmétodos y técnicas conocidas como “Sistemas deProducción”, con niveles diferentes de inversión,costo de producción y lucro. Estos sistemastambién pueden ser clasificados de acuerdo consu capacidad generadora de impacto. Iniciandocon los sistemas conocidos como “amigos de laecología”, hasta los superintensivos, con altacapacidad contaminante. Para la producción decarpas en Europa, Kestemont (19) presenta unaevaluación de cada s is tema y su poderdegradador, concluyendo que cada sistema tienecondiciones ideales, pero que todos generanproblemas ambientales, aunque, menores queotras act iv idades de producción animal(incluyendo otros peces como el salmón y latrucha) y agrícola.

Los sistemas de producción más simples, como elextensivo, semiintensivo y el integrado con otrasact iv idades agropecuarias, aunque sonconsiderados como no contaminadores, generanproblemas en el momento de la pesca, lanzandolodos al medio ambiente con alta cantidad deexcretas, alimento no consumido y hasta químicosusados en la producción (11).

También existen los impactos físicos al medioambiente por la modificación de los cursos deagua y cambios en su temperatura. Otrosproblemas son de orden sanitario, donde la altahumedad atrae mosquitos y enfermedades a loshumanos como la malaria, dengue y otrasenfermedades (20). Otros impactos son de tipogenético, es el caso del cultivo de peces exóticosque generan “contaminación genética” (21).

En la piscicultura integrada a otros sistemas deproducción animal y vegetal, generalmente losefectos son positivos pues el sistema utilizadesechos que de otra forma irían directamente almedio ambiente. El medio acuático es capaz deprocesar una determinada cantidad de materiaorgánica sin deteriorarse. Es también importanteconsiderar el contenido de la materia orgánicadel lodo despreciado en la cosecha. La presenciade metales pesados se acumula en los organismosacuáticos y finalmente van a parar al organismohumano. También deben ser considerados los

Revista MVZ CÓRDOBA • Volumen 11 Suplemento(1), Junio 2006

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riesgos a la salud pública por la proliferación debacterias del tipo coliformes fecales, Salmonella,entre otras, provenientes de los residuos y que sonintegrados al sistema de producción (11).

DESARROLLO

Buscando mitigar los impactosUno de los mayores problemas de la producciónacuícola es el aumento de materia orgánicaproducida por las excreciones de los peces, por elalimento y por las prácticas alimentarias (22) noconsumido y por otros insumos adicionados enlos estanques de cultivo. El agua que sale delestanque (efluente) va hacia una fuente natural,generando variaciones como disminución en laconcentración de oxígeno (OD), aumento en laconcentración de sólidos en suspensión (SST),aumento en la demanda biológica de oxígeno(DBO), aumento en la demanda química deoxígeno (DQO), formas de nitrógeno y fósforo,crecimiento exagerado de algas, eutrofización,entre otras. A pesar de existir interés en eltratamiento de los efluentes desde la década del70, hubo un estancamiento en las investigacionesal respecto y solamente a partir del final de los 80y comienzo de los 90 se reinician basados en elsentido común de aprovechar el residuo, más quedescargarlo y diluirlo (23).

Dos métodos pueden ser utilizados para disminuirel impacto ambiental causado por los efluentes,en donde el primero de ellos es una disminuciónde la cantidad de efluentes (24). Boyd (25)recomienda la aplicación de mejores prácticas demanejo como una vía para mejorar la calidad yreducir el volumen. Las prácticas de manejo sonel medio más efectivo para reducir la polución yotros impactos ambientales especialmente en lacal idad del agua. Son f recuentementedenominadas como Mejores Prácticas de Manejo(BMPs). Algunas BMPs para prevenir la polucióndel agua son: No usar tasas de siembra ni dealimentación superiores a la capacidad de cargadel efluente; usar prácticas de alimentaciónconservadoras evitando la sobreoferta; fertilizarsolamente lo necesar io para promover elfitoplancton; reducir el recambio de agua tantocomo sea posible; cosechar sin drenar el estanquey pasar el efluente por un tanque de sedimentaciónantes de la descarga final (26). Los estudiosdemuestran que reduciendo la cantidad derecambio de agua se reduce también la DBO, los

sólidos en suspensión y los nutrientes del efluente,mejorando su calidad (27). Un estudio demostróque el efluente producido en un año de cultivoera de la misma calidad que el producido en tresaños, debido a la reasimilación de nutrientes,creando así la posibilidad de desocupar elestanque completamente cada tres años (28). Otraposibilidad para disminuir la cantidad de efluentees el mejoramiento de las dietas artificialesofrecidas a los peces de cultivo, fabricándolas confuentes de nitrógeno y fósforo de alta digestibilidad(29, 30). Recientes investigaciones proponen laadición de aglutinantes en la dieta que no afectanla eficiencia alimenticia y que a cambio permitenla producción de heces más compactas facilitandoel tratamiento de efluente (31).

El segundo método consiste en mejorar la calidaddel efluente antes de ser lanzado al ambiente. Lastécnicas utilizadas van desde la sedimentación,remoción de sólidos hasta la filtración del efluentea través de mangles artificiales, plantas, algas,moluscos, éstos últimos métodos conocidos comobiotransformación. Según Troell et al. (23) losmétodos integrales de biotransformación, ademásde traer beneficios ecológicos y sociales, permitenproducciones adicionales de carne sin otros costosde insumos. Un dato importante para la toma dedecisión es que la descarga de un estanquedurante la cosecha, es pr incipalmentecontaminante al final del volumen del efluente (20a 5%), cuando lleva las mayores cantidades denutrientes y sólidos en suspensión (32) y así puedendiseñarse prácticas de manejo que permitan tratarlos efluentes en forma más económica.

Recientemente Gautier et al. (33) presentaron dosmetodologías para reducir el efluente. La primera,concordando con Teichert-Coddington et al. (32),es su sedimentación y la segunda es elaprovechamiento biológico a través de laproducción de moluscos (34), algas (35, 36, 37),perifiton (38) y humedales artificiales con plantasacuáticas emergentes (39).

Sedimentación del efluenteLos estanques de sedimentación deben retener elagua por un t iempo suf ic iente para lasedimentación de sólidos. El gran volumen y lagran cantidad de descarga de un estanque almomento de la cosecha torna esta solución untanto impracticable. La eficiencia puede serincrementada si se descarga solamente la porciónf inal del ef luente dentro del es tanque de


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sedimentación. Esto es porque los nutrientes ysólidos se concentran en la última porción, 5-20%,del volumen de descarga del estanque (32).Nuevas técnicas han sido desarrolladas por “TexasNatural Resource Conservation Commission(1997) para el manejo de efluentes de laacuicultura. Una de estas prácticas es que el 25%final del efluente del estanque sea dejado 48 horasen sedimentación antes de ser lanzado al medioambiente, siempre y cuando que la cantidad desólidos en suspensión no exceda 30 mg/l. Elt iempo de res idencia en un estanque desedimentación afecta directamente el tamaño ynúmero de estanques de sedimentación necesariospara tratar estos efluentes. Teichert-Coddington etal. (24) encontraron que la sedimentación eseficiente en la remoción de sólidos en suspensión(cenizas) y no lo es para nitrógeno, por esto, lasedimentación debe ser solamente una parte deltratamiento del efluente. De otra parte, Brinker yRösch (40), estudiando el tamaño de las partículas,concluyeron que deben evitarse situaciones quefragmenten más los sólidos en suspensión, comola exagerada turbulencia de los aireadores.

Filtración por moluscosEs conocido que los moluscos bivalvos sonfiltradores muy eficientes, capaces de disminuir enla columna de agua el fitoplancton (41). Losbivalvos no solamente disminuyen el plancton, sinoque también reducen los niveles de nutrientes y laconcentración de sólidos suspendidos en lacolumna de agua (42).

La mayoría de los trabajos existentes en estesentido son con moluscos de agua salada, comoes el caso del sururu de mangle Mytella guyanensisy de la ostra nativa Crassotrea rhizophorae en labioremediación que los impactos de los efluentesde la carcinicultura (cultivo de camarones) en elnororiente brasilero causan al ambiente. Losmoluscos son colocados en bandejas dentro delestanque de camarones, cerca de la salida deagua, en una proporción de 9000 semillas por 5hectáreas de espejo de agua, logrando minimizarla carga de fosfatos, nitritos y nitratos de losefluentes liberados al medio, además de conseguiruna producción adicional de moluscos (43, 44).Lin et al. (45) integraron un cultivo intensivo decamarón con el musél ido Perna vi r id is yconcluyeron que de esta forma pueden producirsealimentos adicionales y mejorar la calidad delefluente de la granja.

Para moluscos de agua dulce existen algunasreferencias en Europa (46) y en los lagos de Américadel Norte (47) con Dreissenia polymorpha,presentándola como una excelente filtradora capazde incrementar la transparencia y disminuir laclorofila después de su introducción. Otro musélidode agua dulce utilizado es el Elliptio complonata,nativo de los Estados Unidos. Este presentapotencialidad para controlar la proliferación de algasen cultivos de bagre de canal evitando la apariciónde sabores y olores indeseables (48).

Un trabajo en la mitigación de la eutrofización enestanques de cultivo de salmón fue realizado enChile con Diplodon chilensis (42) convirtiendotanques cerrados hiper-eutróficos en tanquesoligotróficos. La capacidad filtradora del moluscodeclinó después de 60 días, necesitándose mayorinvestigación al respecto.

Filtración por plantas acuáticasDe acuerdo con Brix y Schierup (49) los ecosistemasdominados por macrófitas acuáticas sonconsiderados como los más productivos en elmundo. Las plantas acuáticas poseen habilidad paraasimilar nutrientes y crear condiciones favorablespara la descomposición microbiana de la materiaorgánica, por esta razón son conocidas comoautodepuradoras de ambientes acuáticos y sonutilizadas en el tratamiento de aguas servidas. El usode macrófitas emergentes para el tratamiento deefluentes es conocido como sistema de humedalesartificiales o naturales. Las macrófitas ofrecensuperficies para epífitas y bacterias nitrificantes queson quienes realizan la descomposición de la materiaorgánica. La mezcla de macrófitas emergentes ysubmersas otorga el mayor beneficio para laremoción de nitrógeno en humedales (50).

Según lo expuesto por Brister (51) en reunionesde trabajo sobre la producción acuícola orgánica,realizadas en los Estados Unidos (ProgramaNacional de Acuicultura Orgánica de los EstadosUnidos, USDA/NOP) en 2000, fueronidentificados cuatro aspectos claves que permitiránmanejar orgánicamente la acuicultura. Siendoestos la salud, la reproducción, la alimentación, ylas estructuras físicas y condiciones de vida de lasespecies. Dentro de estos últimos aspectos, elgrupo de trabajo concluyó que los sistemasintegrados y acuapónicos ( integración deacuicultura y sistemas hidropónicos) entran en elparadigma de producción orgánica a través de laconservación y el reciclaje de nutrientes. Rakocy y


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Bailey (52) presentaron los beneficios económicosde la acuaponía.

Otro uso de las plantas acuáticas para eltratamiento del efluente es a través de los humedalesartificiales. Lin et al. (53) demostraron que estossistemas pueden remover entre el 55 al 66% de lossólidos suspendidos, un 37 a 54% de DBO5, entreun 64 a 66% del amonio y 83 a 94% del nitrito delefluente producido por un cultivo de camarones.Posadas (54) reporta que humedales artificiales del25% del tamaño del estanque y de dos días deretención de agua mejoran significativamente losparámetros de calidad de agua de producción debagre de canal, reteniendo y asimilando nutrientesdisponibles, siendo efectivos en la reducción depoluentes, incluso dejando el agua en mejorescondiciones que la del afluente.

Troell et al. (23) definen la biofiltración denutrientes por plantas acuáticas, principalmentepor algas, como una acuicultura multitróficaintegrada. El uso de algas marinas comoorganismos extractores de nutrientes ha sidodemostrado biológica, técnica y económicamente(55, 56). En Chile la integración de salmón y algaspermite reducir el impacto negativo del efluente,los costos de las algas son asumidas por el cultivode salmón y se produce en un s is temaecológicamente amigable (57).

El fitoplancton es relativamente eficiente en laasimilación de amonio, nitrito y fósforo de fuentesalimenticias (58) y contribuye en el proceso.

Sistemas de varias fasesConsiderando la variedad de constituyentes delefluente (sólidos y gases disueltos), Piedrahita (17)recomienda la aplicación de varias operacionesde tratamiento. Shpigel et al. (59) propusieron eluso de sistemas trifásicos para mejorar el efluentede cultivo de peces marinos. Con el uso de tanquessedimentadores primero, después de bivalvosCassostrea gigas y/o Tapes semidecussatus yf inalmente algas marinas Ulva lactucaconsiguieron una más eficiente utilización delnitrógeno del efluente, a través de la producciónadic ional de algas marinas y ost ras,disminuyéndolo considerablemente. Chow et al.(60) demostraron la eficiencia de la alga marinaGracilaria chilensis como depuradora del efluentede peces, ostras y erizos de mar. Jones et al. (34)reprodujeron el anterior sistema en laboratorio y

evaluaron su eficiencia para el tratamiento delefluente de cultivo de camarones marinos,reportando s igni f icat ivas mejor ías en losparámetros indicadores de calidad de agua en elefluente. Experimentos con ostras, mostraron queuna alta cantidad de sólidos en suspensión generaen ellas problemas patológicos (59), indicandoque debe ser reducida previamente laconcentración de sólidos en suspensión a travésde la sedimentación (34).

CONCLUSIONES

Considerando la complejidad de un estanquepiscícola y las diversas posibilidades que sepresentan, es posible formular alternativas,principalmente de varias fases, que permitanproducir peces de acuerdo con las exigenciasmundiales y con la consciencia de saber que “sino cambiamos nuestros actuales sistemas deproducción, la actividad estará condenada aperecer o a ser parte de las actividades altamentelesivas, como ya existen varias en el planeta”.

La planeación social como aspiración, conciliandolos principios y sistemas ecológicos, es unanecesar ia s imbiosis antropogénica sobreecosistemas naturales, inherentes a los variadossistemas polí t icos, económicos, sociales yculturales, sobre los principios individuales.

Deben aplicarse los conceptos y recursos de lastecnologías limpias, emisión cero y los estudiosde impacto ambiental, e incentivar la investigacióncientífica de forma concreta, procurando unapiscicultura sostenible o responsable. Con esto seevitarían problemas a la salud humana y de losanimales cultivados, respetando los 10 (diez)parágrafos del documento escrito por la ONU“Declaración Universal de los Derechos del Agua”.

Vinatea (9) sugiere lo que sería un cultivo ideal:entre muchas otras cosas, considera importanteel tratamiento de ef luentes a través de labiotransformación, el uso de especies herbívorasu omnívoras, el uso de al imentos de al tadigestibilidad y el uso de policultivos y sistemasintegrados de producción. Varias de sus ideasquedaron incorporadas en este ar t ículo,concordando y contribuyendo con la investigaciónpara convertir principios teóricos en pragmáticosy alcanzar la sostenibilidad de la acuicultura.


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Tratamiento de Efluentes Acuicolas