Biomedia en acuicultura de recirculación (RAS)

La elección del biomedia constituye un elemento central en el diseño de un filtro biológico en un sistema acuícola de recirculación (RAS – Recirculating Aquaculture System). El filtro biológico garantiza la nitrificación, es decir, la conversión del amoníaco (NH₃/NH₄⁺), tóxico para los peces, en nitritos (NO₂⁻), y posteriormente en nitratos (NO₃⁻), menos tóxicos. Esta transformación es realizada por bacterias nitrificantes autótrofas, principalmente Nitrosomonas y Nitrobacter, que colonizan todas las superficies disponibles en el biofiltro.

El biomedia sirve como soporte físico para el desarrollo del biofilm bacteriano. Su eficacia depende principalmente de su superficie específica, expresada en m² de superficie por m³ de medio. Cuanto mayor sea esta superficie, mayor será la capacidad teórica de nitrificación. En la práctica, la superficie realmente activa también depende de la porosidad, la accesibilidad al oxígeno y la circulación hidráulica.

Se distinguen dos grandes familias de biomedia:

• Medios fijos (lecho sumergido, filtro percolador). Los medios fijos, a menudo fabricados con materiales plásticos estructurados o soportes minerales porosos, ofrecen gran estabilidad, pero pueden ser sensibles al colmatado si la filtración mecánica previa es insuficiente.

• Medios móviles (Moving Bed Biofilm Reactor – MBBR). Los medios móviles, como los utilizados en los sistemas MBBR, se mantienen en movimiento mediante una aireación intensa que permite una autolimpieza parcial del biofilm y limita la acumulación excesiva de materia orgánica.

Entre ellos se encuentran los medios tipo MBBR, así como los biochips y medios muy específicos como MUTAG o LEVAPOR.

El criterio fundamental sigue siendo la capacidad volumétrica de nitrificación, generalmente expresada en g de NH₄-N oxidado por m³ de medio y por día. Este valor depende de la temperatura, el pH, la concentración de oxígeno disuelto y la alcalinidad disponible. En acuicultura intensiva, el biofiltro suele dimensionarse en función de la carga nitrogenada procedente del alimento suministrado, considerando que aproximadamente entre el 25 y el 35 % del nitrógeno proteico ingerido se excreta en forma de amoníaco.

El material del biomedia debe ser químicamente inerte y resistente a la radiación UV, a las variaciones de pH y a las tensiones mecánicas. Los polímeros técnicos (PEAD, PP) se utilizan comúnmente por su durabilidad y neutralidad química. Los medios minerales (puzolana, cerámicas) presentan alta porosidad, pero se colmatan con mayor facilidad. Al ser más pesados y poco móviles, su uso influye en el diseño estructural del filtro.

La geometría del biomedia también desempeña un papel clave. Las estructuras con aletas, tipo panal o ruedas perforadas aumentan la superficie específica al tiempo que favorecen la mezcla y la oxigenación. En sistemas con alta carga, un medio móvil con elevada superficie protegida (superficie interna protegida del cizallamiento) permite mantener una biomasa bacteriana estable incluso en condiciones hidráulicas variables.

La tasa de llenado del reactor influye directamente en el rendimiento. En sistemas MBBR, generalmente se trabaja con un 40 a 70 % del volumen ocupado por el medio para garantizar una agitación adecuada. Un exceso de medio reduce la movilidad y, por tanto, la eficiencia de transferencia de oxígeno.

La oxigenación es un parámetro crítico: la nitrificación consume aproximadamente 4,57 g de oxígeno por cada gramo de nitrógeno amoniacal oxidado. El biomedia debe permitir, por lo tanto, una difusión eficiente del oxígeno hacia el biofilm. Un diseño hidráulico deficiente puede generar zonas anóxicas que favorecen la desnitrificación o la producción de compuestos indeseables.

La elección final del biomedia debe integrar consideraciones económicas: coste por m³, vida útil, facilidad de instalación, mantenimiento y disponibilidad local. También debe evaluarse la compatibilidad con la estrategia global del sistema RAS: caudal de recirculación, carga diaria de alimento, densidad de cultivo y nivel de seguridad deseado.

No existe un biomedia ideal. La elección debe representar un compromiso optimizado entre superficie específica aprovechable, resistencia al colmatado, eficiencia hidráulica y coste de explotación. Un dimensionamiento riguroso basado en la carga real de nitrógeno sigue siendo indispensable para garantizar la estabilidad biológica del sistema y la salud de los peces.