Condiciones operativas en biofiltros construidos con materiales reciclados e inertes para la estabilización del ciclo del nitrógeno y la transformación de amonio en sistemas acuapónicos.

Abstract

En un sistema acuapónico, las concentraciones de amonio (NH₄⁺) en los efluentes representan un desafío significativo, ya que son subproductos del metabolismo de los peces y pueden provocar eutrofización. Esta investigación evaluó las condiciones operativas de un biofiltro construido con materiales reciclados e inertes, aprovechando la presencia de consorcios de bacterias nitrificantes y desnitrificantes en aguas residuales acuícolas de un sistema acuapónico NFT en la Universidad de Cundinamarca, seccional Girardot. El estudio incluyó el aislamiento de bacterias Nitrosomonas y Nitrobacter. Se construyó un biofiltro utilizando sustratos como piedras de río, bioballs, arlita, tubos de PVC, piedra caliza y tejas de barro. Después de un período inicial de activación del biofiltro de 7 días, se realizó un monitoreo durante 30 días, supervisando parámetros como amonio, nitrato, nitrito, temperatura, pH y oxígeno disuelto.Los resultados mostraron que la actividad metabólica de las bacterias nitrificantes aumentó significativamente. El biofiltro más eficiente fue el construido con tejas de barro (Biofiltro 3), que facilitó la transformación de compuestos nitrogenados. En comparación, el Biofiltro 2 combinó bioballs y piedra caliza con tubo PVC, favoreciendo el flujo dinámico. Sin embargo, el Biofiltro 1 mostró un lento proceso de nitrificación debido a su alta retención de agua. Los análisis fisicoquímicos revelaron que los parámetros óptimos para la actividad bacteriana se mantuvieron: pH entre 7.1 y 7.4, oxígeno disuelto entre 6.5 y 8.0 mg/L y temperatura cercana a 27°C. Estos hallazgos confirmaron el potencial de los materiales reciclados para crear sistemas sostenibles en acuaponía. ABSTRACT: In an aquaponic system, the concentrations of ammonium (NH₄⁺) in the effluents represent a significant challenge, as they are byproducts of fish metabolism and can lead to eutrophication. This research evaluated the operational conditions of a biofilter constructed with recycled and inert materials, leveraging the presence of nitrifying and denitrifying bacterial consortia in aquaculture wastewater from an NFT aquaponic system at the University of Cundinamarca, Girardot campus. The study included the isolation of Nitrosomonas and Nitrobacter bacteria.A biofilter was constructed using substrates such as river stones, bioballs, expanded clay, PVC pipes, limestone, and clay tiles. After an initial activation period of 7 days for the biofilter, monitoring was conducted over 30 days, supervising parameters such as ammonium, nitrate, nitrite, temperature, pH, and dissolved oxygen.The results showed that the metabolic activity of nitrifying bacteria increased significantly. The most efficient biofilter was the one constructed with clay tiles (Biofilter 3), which facilitated the transformation of nitrogenous compounds. In comparison, Biofilter 2 combined bioballs and limestone with PVC pipe, favoring dynamic flow. However, Biofilter 1 exhibited a slow nitrification process due to its high water retention. Physicochemical analyses revealed that optimal parameters for bacterial activity were maintained: pH between 7.1 and 7.4, dissolved oxygen between 6.5 and 8.0mg/L, and temperature close to 27°C. These findings confirmed the potential of recycled materials to create sustainable systems in aquaponics.