Transformando los lodos y efluentes acuícolas en nutrientes y energía mediante digestión anaeróbica y microalgas

La creciente industria acuícola noruega enfrenta el desafío de gestionar sus residuos de manera sostenible. Un reciente estudio científico publicada por investigadores de NORCE, de la Wageningen University and Research, de la Technical University of Darmstadt y de la University of Bergen explora cómo los lodos de la crianza de peces y el agua efluente de sistemas de recirculación en acuicultura (RAS) pueden dejar de ser un problema para convertirse en una fuente de nutrientes y energía, impulsando un modelo de economía circular.

La investigación, titulada «Utilization of fish sludge and aquaculture effluent water from Norway for nutrient and energy recovery», publicada en la revista Resources, Conservation & Recycling Advances, evalúa los impactos ambientales de diferentes escenarios de tratamiento de estos residuos, comparando prácticas actuales con alternativas innovadoras que incluyen la digestión anaeróbica y el cultivo de microalgas.

El desafío de los residuos en la acuicultura moderna

Los sistemas de recirculación en acuicultura (RAS) permiten un mayor control del ambiente de producción y la recolección de heces de pescado y alimento no consumido, conocidos como lodos acuícolas. Estos lodos, junto con el agua efluente, contienen nitrógeno y fósforo que, si se descargan directamente, pueden contaminar los ecosistemas acuáticos. La gestión actual, que a menudo implica el envío de parte de estos lodos a otros países para su tratamiento o su liberación al medio ambiente, plantea interrogantes sobre su sostenibilidad.

Este estudio se centró en evaluar alternativas para una instalación RAS promedio en Noruega que produce 5000 toneladas de salmón al año, buscando opciones de tratamiento más localizadas y eficientes.

¿Cómo se abordó el estudio? 

Los investigadores utilizaron una metodología de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) para comparar el impacto ambiental potencial de cuatro escenarios diferentes de tratamiento de lodos de pescado y agua efluente. El ACV es una herramienta que permite evaluar las «huellas» ambientales de un producto o proceso a lo largo de todas sus etapas.

Los cuatro escenarios analizados fueron:

• Escenario 1 (Línea Base): Refleja la situación actual donde el 50% de los lodos de pescado se secan y envían a Dinamarca para la producción de biogás, mientras que el 50% restante y el agua efluente se descargan al medio ambiente local.
• Escenario 2: Similar al primero, pero asume que el 100% de los lodos de pescado se secan y envían a Dinamarca para digestión anaeróbica.
• Escenario 3: Propone un tratamiento local en Noruega. Los nutrientes del agua de rechazo (agua que queda tras deshidratar los lodos) se recuperan mediante el cultivo de microalgas, y los lodos de pescado deshidratados se utilizan como único sustrato para un proceso de digestión anaeróbica.
• Escenario 4: También un tratamiento local en Noruega. Similar al escenario 3, pero los lodos de pescado deshidratados se añaden como co-sustrato (junto con lodos de depuradora municipal) en una planta de digestión anaeróbica.

Para comparar los escenarios de manera justa, se aplicó una «expansión del sistema», ajustando las diferencias en los productos finales de cada escenario (como la biomasa de microalgas, energía y fertilizante orgánico) y considerando la ubicación de los tratamientos.

¿Qué reveló la investigación?

Los resultados del ACV mostraron diferencias significativas entre los escenarios:

• Mejorando la situación actual: Tratar el 100% de los lodos de los RAS en Dinamarca (Escenario 2) demostró ser ambientalmente más sostenible en la mayoría de las categorías de impacto que la práctica actual de tratar solo el 50% y liberar el resto (Escenario 1). Esto se debe principalmente a la reducción de la descarga directa de nutrientes al medio ambiente.
• Tratamiento local prometedor: Los escenarios que proponían el tratamiento en Noruega mediante cultivo de microalgas y digestión anaeróbica (Escenarios 3 y 4) mostraron un impacto significativamente menor que la línea base (Escenario 1) en categorías como el agotamiento del ozono estratosférico, la escasez de recursos fósiles y, de forma muy destacada, la eutrofización marina. La recuperación de nitrógeno a través de las microalgas fue un factor clave en la reducción de la eutrofización.
• Co-digestión ventajosa: La co-digestión de los lodos de pescado con otros sustratos en Noruega (Escenario 4) resultó en un impacto ambiental potencialmente menor que el uso de lodos de pescado como único sustrato para la digestión anaeróbica (Escenario 3) en casi todas las categorías de impacto. Esto se debe, en parte, a una mayor producción de energía que puede ser utilizada, por ejemplo, en el cultivo de microalgas.
• El factor energético: Un hallazgo crucial fue el gran impacto de la composición de la red eléctrica nacional (hidroeléctrica en Noruega vs. una mezcla con más fósiles en Dinamarca, en el momento del estudio) en la sostenibilidad ambiental. El cultivo de microalgas en latitudes nórdicas, que requiere iluminación artificial, es altamente demandante de energía.
• Costos operativos: Un análisis económico preliminar indicó que todos los escenarios propuestos podrían tener costos operativos similares o incluso menores en comparación con la línea base, gracias al reciclaje de nutrientes y la energía producida.

Implicaciones para la industria salmonera

Este estudio subraya el potencial de transformar los residuos de la acuicultura de un problema ambiental a una fuente valiosa de recursos. Para un productor acuícola, implementar sistemas de tratamiento como los descritos podría significar:

• Reducción del impacto ambiental: Disminuir la huella ecológica de la operación al minimizar la descarga de nutrientes y recuperar recursos.
• Nuevas fuentes de ingreso o ahorro: La producción de biogás (energía) y fertilizantes a partir de los lodos, y la biomasa de microalgas con diversos usos potenciales, podrían generar ingresos adicionales o reducir costos operativos (por ejemplo, en fertilizantes o energía).
• Mejora de la imagen pública: Adoptar prácticas de economía circular puede mejorar la percepción de la sostenibilidad de la empresa.

El estudio también identifica áreas donde se necesita más investigación y desarrollo, como la optimización de la digestión anaeróbica de lodos salinos, tecnologías de secado de lodos más eficientes energéticamente, y el marco regulatorio para la utilización de microalgas cultivadas en aguas residuales y del biofertilizante obtenido.

La investigación sugiere que el tratamiento local de los lodos en Noruega (Escenario 4, co-digestión) puede ser la opción más favorable ambientalmente en muchas categorías, siempre y cuando se consideren factores como la disponibilidad de plantas de biogás y la logística.

Conclusión: Hacia una economía circular

El estudio noruego ofrece una visión valiosa sobre cómo la acuicultura puede avanzar hacia una mayor sostenibilidad mediante la implementación de estrategias de economía circular. La digestión anaeróbica de los lodos de pescado, especialmente en co-digestión, y el cultivo de microalgas en efluentes, se presentan como tecnologías prometedoras para recuperar nutrientes y energía. 

Si bien existen desafíos, como la alta demanda energética de algunos procesos y la necesidad de optimizar las tecnologías y el marco regulatorio, los beneficios ambientales y económicos potenciales son significativos, abriendo puertas para una industria acuícola más limpia y eficiente.

Referencia ( abierto)
Böpple, H., Brussino, G., Engel, A., Breuhaus, P., Dopffel, N., An-Stepec, B. A., Kleinegris, D. M., & Slegers, P. M. (2025). Utilization of fish sludge and aquaculture effluent water from Norway for nutrient and energy recovery. Resources, Conservation & Recycling Advances, 200256. https://doi.org/10.1016/j.rcradv.2025.200256