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Acta zoológica lilloana 49 (1–2): 35–42, 2005 35 Estudio preliminar del aprovechamiento de la biomasa en el tratamiento de efluentes citrícolas, por especies de peces autóctonas de la cuenca Salí-Dulce, Tucumán, Argentina López, Zonia 1 ; Fabiana Cancino 2 ; Cristina Butí 3 ; Marcos Mirande 2 ; María I. Bocanera 1 ; Gastón Aguilera 2 ; Rogelio Yañez 4 y Antonio R. Navarro 1 1 2 3 4 Instituto de Biotecnología, Fac. de Bioquímica, Química y Farmacia, UNT. Ayacucho 491, (4000) S. M. de Tucumán. e-mail: Esta dirección de correo electrónico está protegida contra los robots de spam, necesita tener Javascript activado para poder verla Fundación Miguel Lillo, Miguel Lillo 251, (4000) S. M. de Tucumán. e-mail: Esta dirección de correo electrónico está protegida contra los robots de spam, necesita tener Javascript activado para poder verla CONICET. e-mail: Esta dirección de correo electrónico está protegida contra los robots de spam, necesita tener Javascript activado para poder verla Facultad de Cs. Naturales e Inst. Miguel Lillo. Miguel Lillo 205, (4000) S. M. de Tucumán. “Estudio preliminar del aprovechamiento de la biomasa en el tratamiento de efluentes citrícolas, por especies de peces autóctonas en la cuenca Salí-Dulce, Tucumán, Argentina”. Se utilizaron dos especies de peces autóctonos Astyanax asuncionensis y Cyphocharax spilotus para el aprovechamiento de la biomasa y materia orgánica residual proveniente del tratamiento microbiano aeróbico de los efluentes de la industria citrícola. Los resultados obtenidos muestran que las tasas específica de crecimiento (G p %) varían con un rango de –2,640% a 2,018% para A. asuncionensis y de –0,287% a 0,918% para C. spilotus observándose que el efluente tratado es aprovechado satisfactoriamente como alimento por los peces. PALABRAS CLAVE: Tratamiento de efluentes, biomasa, A. asuncionensis, C. spilotus, alimentación, tasa de crecimiento, Tucumán, Argentina. RESUMEN — A B S T R A C T — “Preliminary Study of the Utilization of the Biomass in the Wastewater Treatment of the Citric Industry, by Autochtonous Species of Fish from the Sali-Dulce Basin, Tucumán, Argentina”. Two species of autochthonous fish were used —Astyanax asuncionensis and Cyphocharax spilotus— for the utilization of the biomass and residual organic matter originating from the aerobic microbial wastewater treatment of the citrus industry. The results show that the specific growth rates (GP %) vary within a range of –2.640% to 2.018% for A. asuncionensis, and from –0.287% to 0.918% for C. spilotus, observing that treated wastewater is used satisfactorily as food by the fish. KEYWORDS: Wastewater treatment, biomass, A. asuncionensis, C. spilotus, feeding, specific growing rates, Tucumán, Argentina. INTRODUCCIÓN La polución de un ecosistema tiene lugar cuando compuestos o microorganismos indeseables penetran en el ambiente y cambian sus propiedades de forma que el equilibrio de la distribución y el orden de la comunidad estén en peligro (Grant y Long, 1989). Los desechos domésticos, agrícolas e industriales tienen un elevado contenido de materia orgánica e inorgánica que se mide por la concentración de sólidos en suspensión (SS), por la demanda química de oxígeno (DQO) y por la demanda biológica de oxígeno (DBO). La polución provocada por materia orgánica produce una disminución de la concentraciones de oxígeno como consecuencia del metabolis- mo de los microorganismos presentes en las aguas receptoras. En casos de polución extrema, el oxígeno se agota totalmente desapareciendo la flora y fauna acuática natural y con ello la capacidad autodepuradora del ecosistema. La polución orgánica (aporte anormal de nutrientes) provoca el desarrollo de grandes masas de algas, cuya descomposición en aguas estancadas conduce también al agotamiento del oxígeno disuelto (OD) y al empobrecimiento de las comunidades vivas (Jagnow y Dawid, 1991). De este modo, el tratamiento de los residuos es necesario para mantener los parámetros: SS, DQO y DBO en niveles normales. La falta de tratamiento puede 36 Z. López et al.: Aprovechamiento de la biomasa de efluentes citrícolas acarrear consecuencias graves para los cursos de agua donde son volcados (Brow et al., 1989) y para la biota acuática residente. Para lograr la degradación total de los contaminantes, sin ocasionar daños en sistemas acuáticos naturales abiertos, serían necesarias cantidades de oxígeno disuelto por litro muy superiores a las que existen normalmente. Por ello es necesario un tratamiento previo de los efluentes antes de ser volcados en los lechos acuíferos, donde la materia orgánica es degradada oxidativamente por comunidades microbianas (Jagnow y Dawid, op. cit.) Existen numerosas biotecnologías para el tratamiento de efluentes industriales que han sido utilizadas con éxito en muchos países, como Estados Unidos, Brasil, miembros de la Comunidad Europea y otros (Lopes Ferreira Mardini y Betoletti, 1997; Zojer, 1998 y Teles et al., 1999). Sin embargo la aplicación de estas tecnologías en las industrias de nuestro medio es escasa. La industria citrícola tucumana está pasando por una etapa de crecimiento que ha colocado a la Argentina como el principal productor mundial de limón, con 7 citrícolas en actividad. El efluente que produce esta industria es biodegradable o sea que es transformable totalmente por mecanismos biológicos, los cuales permiten transformar en agua de calidad aceptable a efluentes con parámetros muy altos, con una DQO inicial entre 4.500 y 7.000 mgO2/l y materia seca entre 5 y 8 g/l. Estos valores, sumados a los enormes volúmenes de agua que utiliza esta industria, hacen necesaria la utilización de tratamientos que disminuyan la carga contaminante de sus efluentes. Debido a las mortandades de peces y biota acuática que ocurren “regularmente” en Tucumán por la actividad de distintas industrias, la utilización del “tratamiento de agua” en efluentes industriales debería ser la mayor prioridad provincial ya que está comprometida la biota acuática y ribereña, la “calidad del agua” para consumo y por ende, la salud de la población que utiliza este recurso. Las bacterias crecen utilizando la materia orgánica como fuente de carbono y energía, y sirven de alimento a otros organismos unicelulares (protozoos). Los peces no pueden consumir la materia orgánica disuelta en el agua, pero sí lo pueden hacer indirectamente, a través de la ingesta de esos organismos unicelulares. De esta manera los peces pueden ser usados como último eslabón en la cadena de purificación de efluentes. En este trabajo se eligieron dos especies autóctonas de peces, ya que si hubiera fuga de los ejemplares utilizados en el tratamiento durante el proceso industrial, no se alteraría la biodiversidad regional. Estas especies son: Astyanax asuncionensis (mojarras) y Cyphocharax spilotus (sabalitos). Sobre la alimentación de Cyphocharax spilotus, no hay demasiados antecedentes, pero se sabe que es iliófago (Knöpel, 1970), como el resto de la familia Curimatidae y que se alimenta a media agua y en el fondo. Estos dos aspectos fueron decisivos en la elección de esta especie para la experimentación. A. asuncionensis se alimenta en toda la columna de agua (De Arruba Machado y De Campos Leite, 1999) y su dieta está formada por plancton, crustáceos, moluscos, larvas de insectos, otros peces, frutos, semillas, etc. (Nomura, 1975; Escalante 1982; Gutiérrez et. al. 1983; Arcifa y Meschiatti, 1993; Cala, 1995). Debido a su resistencia soportan calidades de agua con una elevada carga de poluentes orgánicos y son muy usadas en lagunas de estabilización de la industria lechera, (Malabarba y Goettems, 1987), lo que determinó su elección; asimismo sirven para el control biológico de larvas de mosquito. (Lopes Ferreira Mardini y Betoletti, 1997). En Brasil los efluentes industriales orgánicos tratados en lagunas de estabilización fueron utilizados para riego de cultivos forestales y agrícolas (Branco, 1984). También se usa el sedimento de esta laguna como abono para agricultura, jardinería y silvicultura (Teles et al., op. cit.; Andreoli et al., 1999). El objetivo de este trabajo es probar la capacidad de estas especies para alimen- Acta zoológica lilloana 49 (1–2): 35–42, 2005 37 minutos a 8.000 rpm. Se descartó el sobrenadante y se recuperó el residuo sólido. Alícuotas de 30 ml se repartieron en recipientes de plástico y se esterilizaron por 20 minutos a 1 atm de presión. Obtención del alimento sólido.— El alimento esterilizado se deshidrató extendiéndolo en capas de 5 mm de espesor sobre placas de vidrio en estufa a 38 ºC, y se recuperó en forma de escamas. Análisis del alimento.— El alimento obtenido se analizó mediante las siguientes determinaciones: – Carbohidratos totales: Método de determinación colorimétrica de carbohidratos totales con antrona según Neish, 1952. – Proteínas: Determinación de N orgánico por el método de Micro Kjeldalh. – Lípidos: Se realizó por el Método de extracción de Soxhlet. – Cenizas: Por calentamiento en mufla a 550 ºC. – Humedad: Por calentamiento en estufa a 105 ºC hasta peso constante. tarse y “sobrevivir” de la materia orgánica resultante del tratamiento microbiano aeróbico de los efluentes de la industria citrícola. Al tratarse de un estudio preliminar sólo se probará la supervivencia de las especies ensayadas, dejando para otros trabajos el estudio del metabolismo del producto obtenido. Todo esto constituye un primer paso hacia el desarrollo de una biotecnología regional apropiada para el tratamiento integral de los efluentes industriales. M AT E R I A L E S Y M É TO D O S El tratamiento del efluente se realizó en el Instituto de Biotecnología de la Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia de la Universidad Nacional de Tucumán y los ensayos con especies autóctonas de peces en la Sección de Ictiología de la Fundación Miguel Lillo, Tucumán. Alimento. Tratamiento del efluente.— Se colocó en un vaso de fermentador el efluente adicionado con (NH 4 ) 2HPO 4 y urea, se incubó a 30 ºC con agitación y aireación hasta alcanzar un pH de 7,0 para reproducir la microflora autóctona del mismo. Esto se usó como inóculo del efluente preparado de la misma manera y se fermentó a 30 ºC con agitación y aireación por espacio de 48 hs. Obtención del alimento líquido.— El efluente ya tratado se centrifugó por 30 Vitaminas añadidas por kg Vitamina A Vitamina B1 Vitamina B2 Estabilizante vitamina C (L-ascorbil-2-polifosfato) Vitamina D3 Vitamina E 30.000 l.E. 30 mg 90 mg E N S AY O S C O N P E C E S Los juveniles de ambas especies utilizadas fueron capturados mediante redes de arrastre de 6 m y 25 m de longitud, con malla estándar de 24 mm, en el Embalse Río Hondo (Tucumán-Santiago del Estero) y en el canal El Bracho, Ruta Nac. 9 (Dpto. Cruz Alta, Tucumán). Se llevaron al laboratorio de Ictiología, en recipientes Análisis de calidad Proteínas en bruto Grasas en bruto Fibras en bruto 47,9% 6,0% 3,6% 550 mg 1.500 l.E. 60 mg Calcio Fósforo 1,7% 0,9% Tabla 1. Composición del alimento comercial con multivitaminas (Sera Vipan, industria alemana). 38 Z. López et al.: Aprovechamiento de la biomasa de efluentes citrícolas con aireadores a pila. Se colocaron en acuarios de 110 y 120 litros para su aclimatación durante 15 días y se alimentaron con alimento comercial para peces con multivitaminas (Sera Vipan, Industria Alemana) cuya composición se detalla en la Tabla 1. Posteriormente fueron separados ubicando a A. asuncionensis por su mayor cantidad y densidad en acuarios de 110 y 120 litros y a C. spilotus en acuarios más pequeños de 21 litros. Los acuarios se armaron con fondo de placas y lecho de grava de distinta granulometria, sin sistema de filtración externa. La renovación del agua se realizó una vez por semana. Durante toda la experimentación los acuarios estuvieron calefaccionados e iluminados con luz artificial. La temperatura osciló entre los 24º y 28 ºC, salvo en invierno que bajo a los 18 ºC. Durante el cambio de estación de verano a otoño, se reforzó la iluminación colocando focos de 100 W sobre cada acuario para mantener un fotoperíodo de aproximadamente 14 hs ya que se notó una disminución de la actividad de los peces. Se requirió de esta técnica a pesar de no ser un efecto natural, a fin de proseguir con la experimentación. Se trabajó con dos acuarios experimentales, cada uno con su testigo. Los lotes A1 y A2, experimental y testigo respectivamente, contenían 40 mojarras (A. asuncionensis), cada uno. Los lotes B 1 y B 2 contenían una combinación de ejemplares de sabalitos (C. spilotus) y mojarras (A. asuncionensis); esto se realizó con el fin de ver si ambas especies se complementaban en el aprovechamiento del efluente, ya que los sabalitos podrían consumir el alimento no aprovechado por las mojarras, realizando de esta forma una réplica, a menor escala de una laguna de estabilización. Se descartó el ensayo con sabalitos solos ya que éstos no aprovechaban la totalidad del alimento ofrecido. El efluente tratado varió su presentación de líquido a seco (en escamas) con la finalidad de facilitar su dosificación y aprovechamiento por parte de los peces. El alimento se suministró una vez por día, en igual cantidad tanto para el testigo como para el experimental, que varió entre 0,7 y 1,3 g, por acuario para el lote A1 y A2 y entre 0,2 y 0,5 g, para los B1 y B 2. Este valor se calculó teniendo en cuenta la cantidad de alimento en gramos que consumían los peces en 5 minutos Gráfico 1. Tasa de crecimiento (Gp) acumulativa del grupo A, en base a Hepher (1993), en función de los distintos períodos utilizados para su determinación. Acta zoológica lilloana 49 (1–2): 35–42, 2005 39 contó con 9 períodos (cada período correspondió a dos fechas consecutivas de pesada de los individuos) (Gráfico 1) y para el grupo B contó con 8 períodos (Gráfico 2). El G p% se calculó de forma acumulativa. La primera fecha de pesada se tomó como peso inicial y las posteriores como peso final para cada período, los días se acumularon, desde el principio al final de la experimentación contando en total con 225 días para el grupo A y 206 para el grupo B. (regla tradicional utilizada en acuarismo). Al suministrar mayor cantidad de alimento elaborado, la calidad del agua del agua de los acuarios se deterioraba. Para evaluar el crecimiento de los peces se procedió a pesar la totalidad de los ejemplares vivos mediante una balanza electrónica de 0,01 g de precisión, con una periodicidad que osciló entre los 19 y 40 días; el peso total se dividió entre el número de ejemplares de cada acuario. Para evitar el estrés de los peces y la posterior enfermedad y muerte de los mismos, se procedió a la pesada conjunta de los ejemplares, de cada lote. Para el análisis de los datos se utilizó la tasa de crecimiento específica (Gp), de acuerdo a la siguiente fórmula (Hepher, 1993): Gp= (ln Pt – ln P0) / (t n – t 0) . 100 donde: t n: tiempo de muestreo y t 0 : tiempo inicial. Pt y P0: peso promedio expresado en g al final y al principio de un período de crecimiento. La experimentación para el grupo A R E S U LTA D O S Los resultados correspondientes a la composición del alimento obtenido se detallan en la Tabla 2. Para el grupo A de Astyanax asuncionensis (Gráfico 1), se observó que A1 tuvo una tasa de crecimiento negativa (–2,50%) con un peso promedio individual de 1.89 g para el primer período (Tabla 3), debido al cambio de alimento comercial balanceado (suministrado durante la adaptación), por el alimento elaborado. A partir del 2º período, el peso Gráfico 2. Tasa de crecimiento (Gp) acumulativa del grupo B, en base a Hepher (1993), en función de los distintos períodos utilizados para su determinación. 40 Z. López et al.: Aprovechamiento de la biomasa de efluentes citrícolas Componentes Carbohidratos totales Proteínas Lípidos Cenizas Humedad % (p s) 16,75 60,50 3,41 7,86 7,08 Tabla 2. Composición química del alimento obtenido. los pesos promedios individuales a pesar de que el Gp fue negativo. En el período 4 correspondiente a la misma fecha que el 5 de A, no se evidenció un aumento positivo del Gp. Solo recién en el último período hubo un aumento positivo de Gp, para ambos lotes (0,01% para B1 y 0,16% para B 2 ) que es el crecimiento total de los peces durante la experimentación. promedio individual aumentó y por ende el Gp que fue de –1,48% para A 1 y para A2 fue de 0,58%. En los períodos 3 y 4 el Gp aunque negativo para A 1 siguió creciendo (–1,31 a –0,25%) y para A2 en el período 3 fue de 0,67% y en el 4 bajó levemente a 0,57%. Para el período 5 (que va del 25/02 al 30/03) por falta de producción de la planta citrícola, la alimentación se realizó con alimento balanceado, en este período el Gp pasó a ser positivo ya que hubo un crecimiento compensatorio debido al tipo de alimentación (Gráfico 1, señalado en color diferente). El G p de A 1 en los períodos 6 y 7 se mantuvo constante con un valor de 0,1% y en el período 8 aumentó a 0,24%. A 2 en el período 6 no manifestó crecimiento (Gp: 0,38%) en los dos períodos siguientes el Gp aumentó y se mantuvo constante (0,43%). En el período 9 la tasa de crecimiento fue de 0,21% para A 1 y 0,37% para A2, lo que sintetiza el crecimiento total de los peces en el acuario durante todo el período de experimentación (Gráfico 1). Para el grupo B (combinación de A. asuncionensis y C. spilotus), B 1 en todos los períodos hubo un aumento gradual de DISCUSIÓN La tasa de crecimiento, como lo demuestran otras experiencias (Fortuny, 1992 y Bechara et al., op. cit.), depende de la edad de los individuos, la densidad de peces, la temperatura y calidad del agua, disponibilidad de oxígeno, fotoperíodo, estado sanitario de los individuos y valor energético del alimento suministrado. A pesar de que el alimento elaborado (Tabla 2) tiene un 60,5% de proteínas, cantidad superior a la del alimento comercial (Tabla 1), y que según Bowen et. al. (1995) el crecimiento es proporcional al contenido de proteínas de la dieta, los ejemplares utilizados en este ensayo presentaron un menor aumento de peso. A pesar de esto se observaron, en el grupo A, tamaños similares y su estado sanitario fue óptimo, sin muertes, ni enfermedades visibles y con actividad (natación y respuesta a la alimentación) normales. La combinación de Cyphocharax spilotus y Astyanax asuncionensis, presentó menor tasa de crecimiento debido a que, los sabalitos a pesar de alimentarse activaPeso promedio individual Fecha 25/11/99 13/12/99 31/12/99 14/01/00 25/02/00 30/03/00 28/04/00 22/05/00 13/06/00 28/07/00 A1 3,04 1,89 1,76 – 2,43 4,27 4,27 4,48 4,77 4,92 A2 2,98 3,10 3,70 – 4,99 5,18 5,18 6,11 6,67 6,89 B1 5,64 6,24 4,80 4,38 5,00 5,23 5,08 5,31 6,31 5,83 B2 4,05 4,53 4,37 3,78 5,07 5,11 5,13 5,89 6,28 5,94 Tabla 3. Peso promedio individual. Acta zoológica lilloana 49 (1–2): 35–42, 2005 41 la carga orgánica que llega al río Salí (Butí y Cancino, en prensa), se evitaría la gran mortandad de peces registrada al sur de la provincia de Tucumán y el progresivo deterioro de los cuerpos de agua, que actualmente se encuentran en situación crítica. Una opción interesante sería comercializar este residuo como alimento para peces, adicionándole hidratos de carbono. Esto se podría lograr con un proceso de fermentación incompleta del efluente para que los azúcares no se transformen completamente. mente, no asimilaron el alimento balanceado ni el elaborado y su peso promedio fue cada vez mas bajo llevándolos al raquitismo. Bonetto y Castello (1985) señalan los inconvenientes de la cría de peces iliófagos, dado lo complicado de obtener una adecuada dosificación en la alimentación artificial. A esto se suma la dificultad de crear en el laboratorio las condiciones que se dan en la naturaleza, ya que la escasa circulación de agua en los acuarios produce la descomposición del alimento antes de depositarse en forma de detrito. Se podría probar, sin embargo, la utilización de estas especies en sistemas abiertos como en lagunas de estabilización. A pesar de los bajos valores de Gp, en el grupo B, el peso promedio individual de las mojarras, compensó el poco peso de los sabalitos elevando la tasa de crecimiento (G p) a valores positivos (Gráfico 2). Astyanax asuncionensis, aprovechó mejor el producto del efluente en escamas que la versión líquida. Se registró un aumento de peso menor que en el testigo (Gráfico 1) pero el crecimiento en tamaño fue similar en los dos lotes. Antecedentes de esta observación se registraron en otras especies como en pacú (Fortuny, op. cit.) y en pejerrey (Grosman et. al., 1995/96). Cabe acotar que este trabajo es el primer ensayo de laboratorio llevado a cabo en Tucumán, Argentina, usando peces para aprovechar la biomasa proveniente del tratamiento aeróbico de efluentes industriales orgánicos, en este caso producido por una citrícola. Sería muy útil experimentar en una laguna de estabilización funcionando donde se pueda combinar tanto A. asuncionensis, con detritívoros de mayor tamaño como el sábalo Prochilodus lineatus, ya que pertenece a una familia, Prochilodontidae, bastante resistente a condiciones desfavorables y capaz de sobrevivir en ambientes poluídos (Mago-Leccia, 1972). La industria citrícola aporta entre 5 y 6% de materia orgánica al río Salí, durante los meses mas críticos de junio a noviembre (época de sequía) (Acosta Moreno et. al., 1996). La puesta en marcha de proyectos como estos, ayudarían a disminuir CONCLUSIONES – Durante el período de experimentación, se observó un crecimiento efectivo de las mojarras (A. asuncionensis), no así en los sabalitos (C. spilotus). – Astyanax asuncionensis presentó un incremento de peso menor que el testigo, un crecimiento similar en tamaño y un estado sanitario satisfactorio (sin signos de desnutrición, ni enfermedad). – La biomasa y los sólidos residuales procedentes de este efluente tratado son aptos para la alimentación de peces, por lo que estos servirían como último eslabón en el tratamiento de efluentes. AGRADECIMIENTOS Agradecemos a la Fundación Miguel Lillo, Universidad Nacional de Tucumán, Citrícola Citromax. A la Lic. Maria Eugenia Mosca por su colaboración en la primera parte del proyecto, al Sr. J. L. Ciammarriello, al Bioq. Cristian Morfulis y al Sr. Carlos Bernaccia del Acuario City, por su constante colaboración en este proyecto. BIBLIOGRAFÍA Acosta Moreno, R; M. Abó Balanza; A. V. Delgado y J. G. Díaz. 1996. Diagnóstico de la contaminación de la Cuenca del Río Salí. Plan integral de acción para su solución. Mrio. de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente, Rep. de Cuba; Secretaría de Recursos Humanos y Ambiente Humano, Rep. Argentina. 61 pp. 42 Z. López et al.: Aprovechamiento de la biomasa de efluentes citrícolas Andreoli, C. V.; P. M. Bernet; F. Favarin y A. D. F. Ferreira. 1999. Aceitabilidade pública da utilização do lodo de esgoto na agricultura da região Metropololitana de Curitiba. SANARE Rev. Tecnica da Sanepar. 12 (12): 43-52. Arcifa, M. S. y A. J. Meschiatti. 1993. Distribution and feeding ecology of fishes in a brazilian reservoir: Lake Monte Alegre. Interciencia 18 (6): 302-313. Bechara, J. A.; M. E. Varela y M. C. Martínez. 1997. 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