Del residuo al recurso: el compostaje de lodos de salmonicultura abre una nueva vía para valorizar residuos de los sistemas RAS

La expansión de los sistemas de recirculación de agua (RAS) está cambiando la arquitectura productiva de la acuicultura. Al reducir el consumo de agua y permitir una producción intensiva en tierra, estos sistemas ofrecen una alternativa tecnológica para aumentar la producción de peces con una menor dependencia del recurso hídrico. Pero existe una paradoja: cuanto más eficiente es el sistema para producir peces, más concentrados pueden volverse sus residuos. Los sólidos provenientes de las heces y del alimento no consumido son capturados, espesados y transformados en un lodo de alta humedad. Para las instalaciones de RAS, su manejo puede convertirse en un costo operativo recurrente y, en determinadas jurisdicciones, en un problema asociado a las restricciones para su disposición. Un nuevo estudio publicado en Aquacultural Engineering plantea una alternativa que puede resultar particularmente relevante para la salmonicultura: convertir ese residuo en un producto estabilizado mediante co-compostaje en sistemas de tambor rotatorio. La investigación, desarrollada por Christine Lepine, Abhinav Choudhury, Kaid Ryland, Jacob Bell y Christopher Good, evaluó dos estrategias a escala completa utilizando lodos deshidratados de RAS: una combinándolos con compost usado de producción de champiñones y otra incorporando mortalidades de peces. El resultado fue contundente, es decir que la combinación con compost de champiñones mostró un desempeño significativamente más favorable. El desafío invisible detrás de la producción intensiva El lodo de un RAS no es simplemente un residuo. Está compuesto principalmente por materia fecal y alimento no consumido y contiene materia orgánica, nitrógeno, fósforo, proteínas y grasas. Esa composición convierte al lodo en un problema de manejo, pero simultáneamente en una potencial fuente de nutrientes. El estudio destaca precisamente esta dualidad: el residuo puede ser tratado como un costo de disposición o como una materia prima dentro de una estrategia de economía circular. Para la salmonicultura, la diferencia no es menor. El crecimiento de los sistemas RAS destinados a producir salmón en tierra implica que la gestión de residuos tendrá que evolucionar al mismo ritmo que la tecnología productiva. Una planta puede recircular prácticamente toda el agua de su proceso, pero los nutrientes y sólidos retirados del sistema deben finalmente abandonar la instalación. La pregunta, por tanto, no es únicamente cuánto residuo genera una piscicultura, sino qué puede hacerse con él. El experimento: dos residuos, dos resultados Dos estrategias de compostaje fueron evaluadas a partir de lodos generados en sistemas de recirculación acuícola (RAS) para salmón Atlántico y trucha arcoíris. Los investigadores utilizaron un compostador de tambor rotatorio con 3,15 m³ de volumen útil y un tiempo teórico de retención de 14 días. La primera estrategia combinó lodo RAS con escamas de madera y compost usado de champiñones, mientras que la segunda incorporó lodo RAS, escamas de madera y mortalidades de salmón. Tras el proceso inicial, ambos materiales fueron sometidos a un período de maduración de seis meses para evaluar su estabilidad y calidad final. Los resultados mostraron que las diferencias entre ambas alternativas comenzaron a hacerse evidentes desde las primeras etapas del compostaje. Fig. 1. Esquema y diagrama de flujo del proceso del sistema de compostaje en recipiente cerrado. Créditos: Estudio. La combinación que funcionó mejor: lodo de RAS + compost de champiñones En el primer ensayo, el material alcanzó temperaturas termófilas de hasta un promedio de 58,8 °C en la zona más caliente del tambor. Ese dato es especialmente relevante porque las temperaturas de aproximadamente 55–65 °C son consideradas favorables para la destrucción de patógenos durante el compostaje. La combinación no solamente generó calor suficiente para favorecer la degradación de la materia orgánica. También produjo un compost considerado estable y maduro. Después del período de maduración, la relación carbonoógeno cayó hasta 19 ± 2, un valor compatible con un material que puede utilizarse como fuente de nutrientes para plantas. Pero quizás uno de los resultados más llamativos fue la velocidad. El material DS-SMC mostró indicadores de compost maduro después de los 14 días de retención en el tambor, mientras que experiencias anteriores con compostaje en hileras habían requerido entre 63 y 167 días, dependiendo de la fuente de carbono. Para una industria acostumbrada a pensar en toneladas de residuos y costos logísticos, esa diferencia puede ser estratégica. Una tecnología que no necesita necesariamente aireación forzada Otro resultado interesante para la industria está relacionado con el consumo energético. Durante las pruebas preliminares, la aireación forzada aumentó la pérdida de calor y redujo la capacidad del sistema para mantener temperaturas elevadas. Los investigadores determinaron que la rotación periódica del tambor era suficiente para proporcionar aireación pasiva. En el ensayo DS-SMC, el tambor rotaba aproximadamente una vez cada cinco horas. Esto significa que el proceso pudo operar sin utilizar aireación forzada como principal mecanismo de oxigenación, reduciendo el consumo energético asociado al proceso. Para instalaciones RAS, donde el consumo energético es uno de los principales componentes de los costos operacionales, este punto merece especial atención. La valorización de residuos no necesariamente tiene que convertirse en otro gran consumidor de energía. El problema de las mortalidades: más nitrógeno no siempre significa mejor compost El segundo ensayo ofrece una advertencia particularmente relevante para la salmonicultura. Los investigadores incorporaron mortalidades de salmón al lodo RAS. En teoría, podía parecer una combinación atractiva: dos flujos de residuos de una misma instalación podían ser tratados simultáneamente. Pero el resultado fue menos favorable. La temperatura máxima promedio alcanzó solamente 51,9 ± 1,0 °C, por debajo del rango considerado óptimo para la destrucción de patógenos. Además, los investigadores observaron olores fuertes a amoníaco y encontraron concentraciones elevadas de amonio en el material después de los 14 días. El análisis mostró que la descomposición no había terminado. Incluso se observaron trozos de mortalidades que permanecían parcialmente degradados a la salida del tambor. El problema estaba relacionado, en parte, con la heterogeneidad del material y con la distribución de las mortalidades dentro de la mezcla. Los peces enteros generaban zonas localizadas con altas concentraciones de nitrógeno. La investigación señala que esta heterogeneidad dificultó incluso la realización de balances de masa representativos. Fig. 2. Zonas de medición de la temperatura en la pila de compost de entrada. Créditos: Estudio. Seis meses después, el escenario cambia La historia del segundo tratamiento, sin embargo, no termina en el tambor. Después de seis meses de maduración, la concentración de amonio cayó considerablemente y aumentó el nitrato, señales compatibles con un proceso de nitrificación y maduración. Pero permaneció un problema: la relación C siguió siendo elevada, alrededor de 28 ± 4. Los autores plantean que este producto podría ser más apropiado como mulch o cobertura de suelo que como enmienda agrícola directa, debido al riesgo de que los microorganismos del suelo inmovilicen nitrógeno disponible. La conclusión para la industria es clara: no todos los residuos de una salmonicultura RAS deben necesariamente seguir la misma receta de valorización. El tratamiento debe diseñarse de acuerdo con las características químicas y físicas de cada flujo residual. Un resultado especialmente importante: bajos niveles de metales Para la industria acuícola, uno de los principales interrogantes frente a la aplicación agrícola de residuos es la acumulación de elementos traza. El estudio encontró concentraciones bajas de metales en ambos tipos de compost. Los niveles medidos estuvieron considerablemente por debajo de los máximos establecidos para compost certificados por STA y de los límites de referencia de la normativa estadounidense EPA 40 CFR Part 503. Este resultado es particularmente interesante porque ciertos elementos, como cobre y zinc, pueden acumularse en los lodos debido a su presencia en los alimentos acuícolas. En concentraciones elevadas, estos elementos pueden limitar el uso agrícola de los residuos. En este experimento, sin embargo, los autores concluyeron que las concentraciones encontradas no fueron consideradas fitotóxicas. Esto abre una posibilidad relevante: la selección adecuada de co-sustratos puede contribuir no solamente a equilibrar humedad y carbono, sino también a mejorar el perfil químico del producto final. ¿Y los patógenos? Aquí el estudio también entrega resultados positivos, aunque con una importante advertencia científica. Las muestras analizadas después del tambor y después de seis meses de maduración resultaron no detectables para Salmonella. En las muestras DS-FM maduras, los coliformes fecales también estuvieron muy por debajo de los límites establecidos por la EPA estadounidense para biosólidos. Sin embargo, los autores son cuidadosos con la interpretación. Los protocolos utilizados están diseñados principalmente para patógenos humanos, como Salmonella y coliformes fecales. No se realizó un análisis específico de todos los patógenos propios de peces. Por eso, aunque las temperaturas alcanzadas sugieren una elevada capacidad de higienización, los investigadores consideran necesario realizar estudios adicionales para verificar la eliminación de patógenos específicos de peces y evaluar el riesgo de contaminación de aguas superficiales después de la aplicación agrícola. Es una distinción importante: el estudio demuestra un fuerte potencial de sanitización, pero no permite afirmar que todos los patógenos acuáticos hayan sido eliminados. El carbono se convierte en el nuevo cuello de botella Uno de los hallazgos más importantes para la implementación comercial probablemente no esté relacionado con el tambor, sino con lo que debe entrar en él. El lodo RAS contiene aproximadamente 91% de humedad en la caracterización inicial del estudio. Por eso necesita grandes cantidades de material seco y rico en carbono para alcanzar las condiciones apropiadas de compostaje. En el ensayo DS-SMC, los investigadores obtuvieron una formulación compuesta por 55% de lodo proveniente del sistema RAS, 24% de escamas de madera y 21% de compost usado de champiñones. La mezcla alcanzó aproximadamente 66% de humedad y una relación carbonoógeno (C) de 23 ± 2, condiciones que permitieron generar un ambiente favorable para la actividad microbiana y acelerar la degradación de la materia orgánica. Esta combinación se convirtió en la alternativa de mejor desempeño evaluada en el estudio, alcanzando temperaturas termófilas y dando origen posteriormente a un compost estable y maduro. El problema es económico. El estudio no realizó un análisis financiero, pero advierte que utilizar escamas de madera secas y embolsadas probablemente representa una de las alternativas más caras para aportar carbono. Los autores plantean como alternativas materiales locales de menor costo, como madera triturada reciclada, madera sin tratamiento o residuos agrícolas como mazorcas de maíz, siempre que sean previamente caracterizados. Para una planta de producción de salmón, esto significa que la viabilidad económica del modelo dependerá en buena medida de qué material carbonoso exista cerca de la instalación. La economía circular puede comenzar dentro de la propia piscicultura El estudio plantea que la economía circular podría comenzar dentro de las propias instalaciones de producción RAS, al transformar distintas corrientes residuales —como lodos, mortalidades de peces, residuos orgánicos y materiales ricos en carbono— en un producto potencialmente valorizable. En lugar de tratar cada flujo como un problema independiente, el co-compostaje permite combinar materiales cuyas propiedades se complementan: mientras el lodo aporta materia orgánica y nutrientes, los materiales estructurales contribuyen con carbono y porosidad, y el compost usado de champiñones puede mejorar las condiciones físicas de la mezcla y favorecer la degradación de la materia orgánica. De acuerdo con los investigadores, esta estrategia permite equilibrar nutrientes, reducir condiciones inhibitorias y valorizar simultáneamente diferentes residuos, abriendo una alternativa para transformar parte de los desechos de la acuicultura en un material estable con potencial de uso como enmienda de suelo. Para la salmonicultura, la clave no es simplemente compostar, sino diseñar el residuo Para la industria salmonicultora, uno de los principales aportes del estudio está en demostrar que no existe necesariamente una receta única para tratar los residuos generados por los sistemas RAS. La composición del lodo puede variar de acuerdo con las características del sistema productivo, el flujo de sólidos y la composición de los materiales utilizados, por lo que los investigadores plantean la necesidad de adaptar las mezclas a las condiciones reales de cada instalación. En la práctica, esto implica caracterizar variables como humedad, carbono, nitrógeno, densidad, tamaño de partícula, pH, nutrientes, metales y presencia de patógenos antes de definir una estrategia de tratamiento. El estudio muestra, además, que las diferencias en la composición y homogeneidad de los residuos pueden afectar directamente el desempeño del proceso, como ocurrió en el tratamiento que incorporó mortalidades de peces. 14 días: el dato que puede cambiar la gestión de residuos Uno de los resultados que mayor interés puede despertar en la industria es el tiempo de retención alcanzado por la mezcla de lodo RAS con compost usado de champiñones. En el sistema de tambor rotatorio utilizado por los investigadores, con un volumen de trabajo de 3,15 m³ y una retención de 14 días, esta combinación alcanzó temperaturas termófilas, aceleró la degradación de los residuos y mostró indicadores de estabilidad y madurez del compost. Después de seis meses de curado, la relación C alcanzó 19 ± 2. La comparación resulta relevante porque el propio estudio recoge experiencias anteriores en las que el compostaje de determinados residuos requirió períodos considerablemente mayores. Sin embargo, los investigadores advierten que los 14 días corresponden específicamente a las condiciones y formulación evaluadas para el tratamiento DS-SMC y no pueden extrapolarse automáticamente a todos los residuos acuícolas. El tratamiento que incorporó mortalidades, por ejemplo, presentó una degradación más lenta y requirió una etapa de maduración posterior más prolongada. De pasivo ambiental a activo productivo La investigación abre una perspectiva distinta para la gestión de residuos de la salmonicultura: pasar de considerar el lodo RAS exclusivamente como un costo de tratamiento o disposición a analizarlo como una potencial materia prima. Su contenido de materia orgánica y nutrientes puede ser aprovechado mediante procesos de co-compostaje, siempre que la formulación permita controlar variables críticas como humedad, carbono, nitrógeno, temperatura y estabilidad. Los resultados obtenidos con la combinación de lodo RAS y compost usado de champiñones muestran que esta transformación es técnicamente posible a escala completa y que la elección del co-sustrato resulta determinante para el desempeño del proceso. En contraste, la incorporación de mortalidades de peces demostró ser más compleja, debido a la heterogeneidad de la mezcla, las menores temperaturas alcanzadas y la presencia inicial de concentraciones elevadas de amonio. La próxima frontera: convertir los residuos en una variable económica El estudio también deja abierta una de las preguntas más relevantes para la industria: cuál sería el costo de implementar este tipo de tratamiento a escala comercial y qué valor económico podría alcanzar el producto obtenido. Los investigadores no realizaron un análisis económico del proceso, por lo que todavía no es posible determinar su rentabilidad para una instalación salmonicultora. Del mismo modo, se requieren evaluaciones adicionales sobre emisiones de gases de efecto invernadero, pérdidas de amoníaco y comportamiento del producto durante su utilización agrícola. Lo que sí demuestra la investigación es que el manejo de residuos puede comenzar a abordarse desde una lógica diferente: no solamente como un pasivo que debe ser eliminado, sino como una corriente de materia y nutrientes susceptible de ser valorizada. Para una industria que avanza hacia sistemas de producción cada vez más intensivos y controlados, esta aproximación podría convertirse en una nueva pieza de la estrategia de economía circular. Cerrar el ciclo de los nutrientes El mensaje central de la investigación va más allá del compostaje. El trabajo sugiere que los residuos generados por la producción acuícola pueden integrarse dentro de un sistema circular en el que parte de los nutrientes que salen del proceso productivo como desechos puedan transformarse en un producto con potencial de valorización. Los sistemas RAS fueron diseñados para cerrar el ciclo del agua; el desafío siguiente podría ser avanzar hacia un mayor cierre del ciclo de nutrientes. En ese escenario, un tambor rotatorio de 3,15 m³ deja de ser simplemente un equipo para tratar residuos y pasa a representar una posible pieza de una arquitectura productiva en la que los desechos de la piscicultura puedan convertirse en recursos para otros sectores. Lea el estudio completo aquí: Co-composting aquaculture sludge at full-scale: Two case studies evaluating process performance and compost quality