ES2693260T3 - Sistema acuapónico - Google Patents

Abstract

Un sistema de acuaponía que comprende: un tanque (10) para albergar al menos una especie de animal acuático; un aparato (18) de cultivo de plantas para albergar una o más especies de plantas que crecen en un medio acuoso; y un módulo de biofiltro para recibir un flujo de residuos (A) que comprende residuos sólidos y agua de tanque (10), el módulo de biofiltro comprende: - un medio de eliminación de sólidos (12) configurado para separar el flujo de residuos (A) en: una corriente disuelta (C) que incluye el agua y partículas más pequeñas que son partículas disueltas o no disueltas; una corriente de sólidos (B) que incluye partículas sólidas, y - una unidad de digestión de residuos biológicos (14) configurada para digerir partículas sólidas de la corriente sólida (B) de los medios de eliminación de sólidos (12), para producir nutrientes vegetales para las especies vegetales del aparato de cultivo de plantas (18), un medio (F) para transferir los nutrientes vegetales producidos desde la unidad de digestión de desechos biológicos (14) al aparato de cultivo de plantas (18), en donde la unidad de digestión de desechos biológicos (14) es una unidad de gusano, y, además, en el que la unidad de gusano (14) comprende una pluralidad de bandejas de lombrices (52,62,64,66) que contienen material de compost y lombrices (54), estando configuradas dichas bandejas de lombrices (52,62,64,66): - para rotar de manera tal que cualquiera o todas las bandejas de gusanos reciban activamente la entrada de la corriente de sólidos (B), o - cada bandeja se abrirá y cerrará con un medio de control tal que la corriente de sólidos (B) se entregue a las diversas bandejas que están en una posición de recepción y no se entregue ninguna corriente de sólidos (B) a las bandejas que están en posición de "descanso ".

Description

DESCRIPCION

Sistema acuaponico CAMPO DE LA INVENCION

5 La presente invencion se refiere a un sistema acuaponico. Esta invencion tiene una aplicacion particular en sistemas de cultivo para la cna combinada de peces y el cultivo de hortalizas, y con fines ilustrativos, a continuacion, se describira la invencion con referencia a esta solicitud. Sin embargo, se apreciara que esta invencion puede ser util en aplicaciones alternativas, tales como la cna de crustaceos u otras especies acuaticas y/o el crecimiento de cualquier otra planta adecuada.

10

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

La acuapoma implica la integracion simbiotica del crecimiento de especies acuaticas con el crecimiento de plantas. El concepto general de un sistema acuaponico es que los productos de desecho de las especies acuaticas se utilizan como nutrientes para las especies de plantas. Al utilizar los residuos ricos en nutrientes de las especies 15 acuaticas, las plantas limpian un poco el agua en circulacion, lo que la hace adecuada para que las especies acuaticas sobrevivan.

Se esta reconociendo cada vez mas que los sistemas acuaponicos tienen potencial para resolver algunos de los muchos problemas que enfrentan los sistemas modernos de agricultura y acuicultura. Estos problemas incluyen:

20

A. El uso insostenible y creciente del agua en un mundo de recursos hudricos en disminucion.

B. Que la tierra anteriormente adecuada para la agricultura se vuelve prohibitivamente cara o no esta disponible debido a la urbanizacion y la expansion urbana.

25

C. Como consecuencia del punto B anterior, las "millas de alimentos" (distancia desde la produccion de alimentos hasta el consumidor final), esta aumentando rapidamente, dando como resultado una serie de problemas ecologicos y de salud humana, como la descomposicion del reciclaje de nutrientes, el aumento del consumo de energfa y las emisiones de gases de efecto invernadero posteriores, la perdida de frescura de los alimentos y la calidad

30 nutricional, etc.

D. Residuos de efluentes y contaminantes qmmicos de los sistemas de produccion de alimentos que causan danos ecologicos y problemas de salud humana.

35 E. La perdida de suelo fertil.

F. La perdida neta de protemas en la acuicultura convencional y sistemas acuaponicos en los que se utilizan fuentes de protemas capturadas en el oceano como alimento para la acuicultura.

40 Aunque los sistemas acuaponicos tienen cierto potencial para resolver estos problemas, los sistemas acuaponicos del estado de la tecnica anterior han tenido un exito limitado en la realizacion de este potencial. El documento de patente numero DD240327 describe un sistema acuaponico que comprende elementos de plantas, animales acuaticos y una unidad de digestion. Por consiguiente, sena ventajoso si se pudiera disenar un sistema acuaponico que pudiera abordar, al menos parcialmente, los problemas anteriores o proporcionar al publico una opcion util o 45 comercial.

RESUMEN DE LA INVENCION

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona un sistema acuaponico de acuerdo con 50 una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 que incluye:

un tanque para albergar al menos una especie de animal acuatico;

un aparato de cultivo de plantas para albergar una o mas especies de plantas que crecen en un ambiente acuoso; y

un modulo de biofiltro para recibir un flujo de desechos que comprende residuos solidos y agua del tanque, comprendiendo el modulo de biofiltro:

- un medio de eliminacion de solidos configurado para separar el flujo de residuos en:

una corriente disuelta que incluye el agua y partfculas mas pequenas que son partfculas disueltas o no 5 disueltas;

una corriente de solidos que incluye partfculas solidas, y

- una unidad de digestion de desechos biologicos, configurada para digerir partfculas solidas de la corriente solida de los medios de eliminacion de solidos, para producir nutrientes vegetales para las especies vegetales del aparato de cultivo de plantas,

10 un medio para transferir los nutrientes vegetales producidos desde la unidad de digestion de desechos biologicos a los medios de cultivo de la planta,

en donde la unidad de digestion de desechos biologicos es una unidad de gusano,

y, ademas, en donde la unidad de gusano comprende una pluralidad de bandejas de gusanos que contienen material de compost y gusanos,

15 Dichas bandejas de lombrices se configuran:

- para rotar de manera que cualquiera o todos ellos reciban activamente la entrada de la corriente de solidos, o

- para abrirse y cerrarse con un medio de control, de forma tal que la corriente de solidos se entregue a las diversas bandejas que estan en una posicion de recepcion.

20 Se describe un sistema de acuaponfa que incluye:

un tanque para albergar al menos una especie de animal acuatico;

un aparato de cultivo de plantas para albergar una o mas especies de plantas que crecen en un ambiente acuoso; y un modulo de biofiltro para recibir un flujo de desechos, que incluye desechos y agua de cada tanque y el aparato de cultivo de plantas, incluyendo dicho modulo de biofiltro:

25 un medio de eliminacion de solidos grande; y

una unidad de digestion de desechos biologicos para digerir solidos para producir nutrientes vegetales; en donde dicha unidad de digestion de desechos biologicos incluye una especie biologica que digiere al menos parcialmente desechos de dichas especies acuaticas a nutrientes vegetales; por lo que, en uso, dichos nutrientes vegetales se transfieren al aparato de cultivo de plantas y al menos una porcion 30 del agua se devuelve al tanque.

Opcionalmente, el sistema tambien puede incluir un medio de nitrificacion para tratar el agua.

Los medios de nitrificacion pueden incluir cualquier entidad nitrificante capaz de nitrificar amonfaco, por ejemplo, 35 puede incluir un producto qufmico apropiado, un filtro de zeolita o cualquier microorganismo nitrificante. En una forma de realizacion preferida, los medios de nitrificacion pueden incluir una o mas especies de bacterias nitrificantes, por ejemplo, nitrosomas y nitrobacter. Preferiblemente, los medios de nitrificacion tambien pueden incluir un medio de alta area de superficie, por ejemplo, bio-bolas. Los medios de nitrificacion pueden incluir un tanque para alojar dicha entidad de nitrificacion, en el que dicho tanque esta separado del aparato de cultivo de 40 plantas.

De acuerdo con un segundo aspecto, la presente invencion proporciona un metodo acuaponico de acuerdo con la reivindicacion 14 o 15 para la crfa simbiotica de una o mas especies acuaticas y una o mas especies de plantas incluyendo:

45 a) proporcionar un sistema acuaponico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-13,

b) transferir residuos solidos de dicho tanque a dicho modulo de biofiltro; y

c) transferir dichos nutrientes vegetales desde dicho modulo de biofiltro a dicho aparato de cultivo de plantas.

Se describe un metodo acuaponico para la crfa simbiotica de una o mas especies acuaticas y una o mas especies 50 de plantas. Preferiblemente el metodo incluye:

a) proporcionar

i) un tanque para albergar al menos una especie de animal acuatico;

ii) un aparato de cultivo de plantas para albergar una o mas especies de plantas que crecen en un ambiente acuoso; 55 y

iiii) un modulo de biofiltro para recibir un flujo de desechos, que incluye desechos y agua de cada tanque y del aparato de cultivo de plantas, incluido el modulo de biofiltros; un medio de eliminacion de solidos grande; y

una unidad de digestion de desechos biologicos para digerir solidos para producir nutrientes vegetales;

en donde dicha unidad de digestion de desechos biologicos incluye una especie biologica que digiere al menos parcialmente desechos de dichas especies acuaticas a nutrientes vegetales;

b) alojar dichas especies de animales acuaticos en dicho tanque y alojar dichas especies de plantas en dicho 5 aparato de cultivo de plantas;

c) transferir agua y residuos de dicho tanque a dicho modulo de biofiltro;

d) transferir nutrientes vegetales y una porcion del agua que sale de dicho modulo de biofiltro a dicho aparato de 10 cultivo de plantas; y

e) devolver al menos una porcion de dicha agua al tanque.

El diseno de estos aspectos de la invencion puede permitir la provision de al menos un sistema acuaponico de 15 circuito parcialmente cerrado. En una forma de realizacion preferida, la invencion proporciona un sistema de circuito cerrado. Un sistema acuaponico de circuito cerrado es aquel en el que la totalidad de los desechos producidos por las especies biologicas en el sistema, se reciclan a traves del sistema con muy poca o ninguna expulsion de desechos (incluyendo excrementos de especies acuaticas y materia vegetal). Un sistema acuaponico de circuito parcialmente cerrado es aquel en el que la expulsion de desechos es minima, siendo la mayoria de los desechos 20 reciclados a traves del sistema.

Los inventores han descubierto, de manera sorprendente e inesperada, que el uso de una unidad de digestion de desechos biologicos independiente del aparato de cultivo de plantas permite que tanto el agua como los desechos degradados se reciclen dentro del sistema sin la necesidad de expulsar continuamente el agua y el efluente del 25 sistema despues de haber pasado a traves de los componentes del sistema, al tiempo que requiere medios reducidos o incluso nulos. Obviamente, esto es ventajoso desde el punto de vista de la conservacion y puede facilitar el uso potencial del sistema acuaponico en entornos donde normalmente no son adecuados, por ejemplo, en entornos urbanos. Ademas, el uso de un sistema acuaponico en el que se requiera una entrada minima de agua, por ejemplo, en el que solo la cantidad de agua que se necesita para reemplazar la evaporacion del sistema debe 30 agregarse al sistema, obviamente es ventajoso en tiempos de escasez de agua. Ademas, el sistema puede ser mas productivo porque se retienen niveles mas altos de nutrientes dentro del sistema que pueden usarse para aumentar el crecimiento de las plantas. Es posible que se requiera una entrada regular de alimentos para las especies acuaticas y, de manera similar, una limpieza ocasional (incluida la expulsion) y la reposicion de otras entradas, como el agua. Se contemplan formas de realizacion donde la fuente primaria de alimento para las especies acuaticas 35 tambien se integra en el sistema.

El tanque que contiene las especies acuaticas puede tener cualquier forma apropiada. En una forma de realizacion preferida, el tanque puede disenarse para permitir un flujo circular unidireccional reversible en todo el tanque, por ejemplo, el tanque puede incluir un deflector a traves del tanque. Ademas, el tanque puede incluir chorros de aire o 40 agua para impulsar el agua en una direccion concreta.

Las especies acuaticas pueden ser cualquier especie apropiada, por ejemplo, cualquier especie de pez, crustaceos, mariscos o moluscos. En una forma de realizacion preferida, las especies acuaticas son peces.

45 Los medios de eliminacion de solidos pueden ser cualquier medio apropiado para separar las partfculas de materia del agua o partfculas de un tamano mfnimo predeterminado (tfpicamente partfculas grandes, como partfculas de 50 micrones o mas) de partfculas mas pequenas y el agua (esta ultima se denomina como medios de eliminacion de solidos de gran tamano).

50 En una forma de realizacion preferida, los medios de eliminacion de solidos incluyen un filtro, tal como un filtro de tambor. El filtro puede tener el tamano apropiado dependiendo de las especies acuaticas alojadas en dicho tanque. En una forma de realizacion preferida, el filtro permite el suministro de la corriente de solidos a la unidad de digestion de residuos biologicos con un contenido mfnimo de agua.

55 En otra forma de realizacion, los medios de eliminacion de solidos incluyen un separador de remolino, que es una camara conica que sedimenta pasivamente los solidos mas pesados de la corriente de desechos. El desbordamiento al separador de remolinos puede, por ejemplo, dirigirse a otro medio de eliminacion de solidos, como un filtro, como se describe anteriormente, para la eliminacion de materia solida que no ha sido capturada por el separador de remolinos.

Tambien es posible que los medios de eliminacion de solidos incluyan mas de un sistema para la separacion/eliminacion de solidos (o expresados alternativamente, el sistema puede comprender mas de un medio de eliminacion de solidos). Por ejemplo, los medios de extraccion de solidos pueden incluir un separador de 5 remolinos y un filtro, como un filtro de tambor. En una forma de realizacion particular, los diferentes sistemas se suministran en paralelo desde el tanque, por ej. un separador de remolino se suministra con un flujo de desechos desde la parte inferior, o una parte inferior, o el tanque, tfpicamente alimentado por gravedad. Un filtro se suministra con un flujo de residuos de un tubo vertical, o similar, en la superficie del agua en el tanque.

10 El sistema tambien puede comprender un fraccionador de espuma o una "espumadera de protefnas" conectado a la salida de un medio de nitrificacion (descrito mas detalladamente a continuacion). El agua al salir de los medios de nitrificacion se puede pasar a traves de un fraccionador de espuma o "espumadera de protefnas" mediante la cual las partfculas finas suspendidas y las protefnas disueltas se eliminan del agua como espuma de superficie. Esta corriente de desechos en forma de espuma es entonces suministrada a la unidad de digestion de desechos 15 biologicos.

Los residuos solidos, tales como un rico lodo, recogidos por uno o mas componentes de los medios de eliminacion de solidos, se transfieren a una unidad de digestion de residuos biologicos. En el caso de los filtros, como los filtros de tambor, los residuos solidos recolectados se lavan a menudo periodicamente con agua en el sistema, por 20 ejemplo, utilizando el agua suministrada en la malla del filtro o en la malla mediante chorros a presion. En el caso de un separador de turbulencia, los desechos solidos pueden transferirse abriendo una valvula en la base del separador para drenar el separador, permitiendo que los solidos caigan en la unidad de digestion de desechos biologicos por gravedad y/o con la ayuda de algun sistema agua.

25 Otros medios de eliminacion de solidos adecuados y metodos para transferir los solidos recogidos a la unidad de digestion de residuos biologicos seran evidentes para un experto en la materia.

La especie biologica en la unidad de digestion de residuos biologicos es una especie de gusano. La unidad de digestion de residuos biologicos es una unidad de gusano. Otras especies biologicas adecuadas incluyen larvas de 30 insectos, como se describe con mas detalle a continuacion.

El papel de las especies biologicas en la unidad de digestion de desechos biologicos, como los gusanos de compost, en terminos simplistas, es convertir los desechos solidos del tanque de peces en una forma mas adecuada (por ejemplo, piezas de gusanos) para su reintroduccion en el sistema. Los piensos y heces de pescado no consumidos, 35 si no se procesan a fondo, son una fuente potencial de enfermedad. Sin embargo, una vez que pasan por el intestino del gusano, las piezas fundidas se pueden reintroducir de manera segura como un alimento lfquido para plantas que tambien es compatible con una colonia de microorganismos que realizan otras funciones importantes, como el amortiguamiento, el ciclo de nutrientes y la represion de enfermedades.

40 El aparato para el cultivo de plantas puede ser cualquier aparato adecuado que permita el crecimiento de plantas en un ambiente acuatico. Por ejemplo, el aparato puede contener tubos huecos a traves de los cuales pueden pasar el agua y los nutrientes que salen del modulo de biofiltro, con una abertura superior para la entrada de las rafces de las plantas. El aparato de cultivo de plantas puede ser un aparato apilado que incluye multiples capas de comederos de plantas. Por ejemplo, el aparato puede tomar la forma de un marco de nivel A o una estructura tipo en escalera.

45

Como el agua que sale del aparato de cultivo de plantas generalmente incluira algo de materia solida que incluye restos de plantas y medios de crecimiento (si se usa), esta agua generalmente se pasa, o se transfiere, a un filtro para separar la materia solida del agua antes de que el agua se dirija al tanque. En una forma de realizacion preferida, el agua que sale del aparato de cultivo de plantas se dirige de nuevo a los medios de eliminacion de 50 solidos, tal como a un componente de filtro/filtro de tambor de los medios de eliminacion de solidos.

El aparato puede incluir opcionalmente un modulo de produccion de larvas de insectos. Dicho modulo incluirfa un contenedor sellable reversiblemente para albergar desechos organicos y una especie de insecto adecuada, un tubo de salida de larvas de insectos para dirigir las larvas desde dicho contenedor y, opcionalmente, un medio de 55 recoleccion de larvas de insectos.

El tamano de los componentes del sistema actual sera generalmente co-dependiente, es decir, el tamano del tanque afectara al numero de organismos acuaticos que se pueden mantener, lo que, a su vez, afectara a la cantidad de nutrientes producidos a traves del medio biologico de la unidad de digestion de residuos, que, a su vez, afectara a la

cantidad de plantas que pueden crecer. En una forma de realizacion preferida, el aparato para el cultivo de plantas puede ser capaz de cultivar suficientes plantas por metro cuadrado como para absorber los nutrientes disponibles de las especies acuaticas mantenidas en el tanque, en la misma superficie que el tanque y la unidad de digestion de residuos biologicos combinados. Por ejemplo, un tanque de 10,000 litros y su unidad asociada de digestion de 5 desechos biologicos puede requerir un area de superficie de aproximadamente 12 metros cuadrados. Una especie acuatica apropiada en un tanque de este tamano en condiciones optimas generalmente producira suficientes nutrientes como para permitir el crecimiento de aproximadamente 2,500 plantas apropiadas, por ejemplo. plantas de lechuga. Por tanto, preferiblemente, el aparato de cultivo de plantas en este escenario proporcionarfa 2.500 espacios de plantas en un area de superficie de 12 metros cuadrados, de manera que las dos funciones (produccion de peces 10 y produccion de plantas) podrfan superponerse en la misma huella y, por tanto, aumentar significativamente la produccion del sistema por metro cuadrado.

En una forma de realizacion, el sistema actual esta disenado para ser utilizado en entornos de agricultura urbana donde el espacio es superior. Para facilitar dicha forma de realizacion, el sistema actual tiene la ventaja de poder 15 escalarse de manera apropiada segun los requisitos. Por ejemplo, en un entorno urbano, los componentes del sistema se apilarfan cuando sea apropiado, por ejemplo. el aparato de cultivo de plantas puede ser un aparato de crecimiento vertical adecuado y la unidad de digestion de desechos biologicos puede estar orientada verticalmente. Ademas, los componentes individuales del sistema pueden apilarse verticalmente en un orden apropiado, por ejemplo, un aparato de cultivo de plantas por encima de la unidad de digestion de desechos biologicos, por encima 20 del tanque. Otras funciones que no requieren luz solar tambien se pueden apilar verticalmente debajo del sistema, por ejemplo, el modulo de produccion de larvas de insectos, la produccion de hongos o la produccion de compost tambien se pueden apilar debajo del sistema de produccion de vegetales.

En formas de realizacion en las que el sistema puede apilarse verticalmente, el sistema tiene un uso potencial en 25 una serie de configuraciones en las que no serfa adecuado previamente para el establecimiento de un sistema acuaponico. Por ejemplo, el apilamiento puede permitir el uso del sistema en entornos urbanos y areas densamente pobladas donde el espacio horizontal esta restringido. Ademas, la naturaleza parcialmente cerrada del sistema, como se describio anteriormente, tambien puede facilitar su uso en tales entornos, ya que no hay ningun problema con la eliminacion de los residuos o del agua.

30

Existen algunos sistemas acuaponicos de circuito cerrado o parcialmente cerrado, sin embargo, tales sistemas albergan cualquier componente de conversion de residuos dentro de los medios que se encuentran en los lechos de las plantas. Estos lechos contienen gusanos y otros organismos que convierten los desechos solidos en "alimento de plantas", que luego son recogidos por las plantas que crecen en los lechos de grava. En tales sistemas, toda el agua 35 y los desechos solidos se pasan a traves de los lechos de los medios de la planta.

Tales sistemas tienen limitaciones que la presente invencion pretende abordar. La limpieza y el mantenimiento del sistema son diffciles ya que los medios de la planta deben retirarse y reemplazarse en los lechos de la planta regularmente a medida que se acumulan los desechos. Esto es bastante tedioso y laborioso. Ademas, los residuos 40 crudos del tanque se mantienen en los medios a traves de los cuales pasa todo el flujo de agua continuamente. El sistema de la presente invencion esta disenado para que los desechos solidos se afslen rapidamente de manera que solo un pequeno porcentaje de agua pase a traves de los desechos no tratados. El sistema actual puede asf mantener una densidad de poblacion de peces mucho mas alta sin temor a problemas biologicos o el colapso. En consecuencia, la mayor densidad de peces da como resultado, nutrientes mas concentrados dentro del sistema y un 45 mayor potencial para el crecimiento de la planta. Ademas, el uso de medios vegetales, como la grava, en los lechos de plantas, agrega mucho peso al sistema, lo que dificulta su modificacion si ya esta establecido y tambien lo hace inadecuado para el apilamiento vertical.

En esta memoria descriptiva y las reivindicaciones, el termino "que comprende” se entendera que tiene un 50 significado amplio, similar al termino "incluyendo", y se entendera que implica la inclusion de un entero o paso especificado o grupo de enteros o pasos, pero no la exclusion de ningun otro entero o paso o grupo de enteros o pasos. Esta definicion tambien se aplica a las variaciones en el termino "que comprende" tales como "comprende" y "comprenden".

55 BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La presente invencion se describira ahora por medio de la siguiente descripcion que hace referencia a los dibujos, en los que:

La Figura 1 representa una forma de realizacion de un sistema acuaponico de acuerdo con la presente invencion;

Las Figuras 2 a 4 representan un tanque y componentes asociados adecuados para su uso en un sistema acuaponico de acuerdo con la presente invencion;

5

La Figura 5 representa una unidad de digestion de desechos biologicos adecuada para uso en un sistema acuaponico de acuerdo con la presente invencion;

La Figura 6 representa una transferencia adecuada de corrientes, al aparato de cultivo de plantas de acuerdo con la 10 presente invencion;

La Figura 7 representa la interaccion de componentes del sistema preferida de acuerdo con la presente invencion; y

La Figura 8 muestra un modulo de produccion de larvas de insectos adecuado para su uso en un sistema 15 acuaponico de acuerdo con la presente invencion.

En la Figura 1 se representa un sistema de acuaponfa de acuerdo con la presente invencion. El tanque (10) esta disenado para albergar y mantener cualquier clase acuatica adecuada, incluyendo (pero no limitado a) peces y/o crustaceos. El agua y los desechos (incluidos los residuos de alimentos y los efluentes) se eliminan regularmente del 20 tanque (10) de forma activa (por ejemplo, mediante bombas) o pasivamente (por ejemplo, por gravedad), o una combinacion de ambos, y se envfan a un medio de eliminacion de solidos de gran tamano (12) (Flecha A). Las lfneas de puntos y rayas en la Figura 1 denotan el movimiento tanto del agua como de los solidos.

Al entrar en el medio de eliminacion de solidos grandes (12), las partfculas grandes se separan del agua y las 25 partfculas mas pequenas (incluidas las partfculas disueltas y no disueltas). En este punto hay dos corrientes distintas, la corriente disuelta que incluye el agua y las partfculas mas pequenas que pasan a traves del filtro y la corriente de solidos, incluidas las partfculas solidas retenidas por el filtro. La secuencia disuelta se representa en la Figura 1 mediante flechas discontinuas. La corriente de solidos esta representada por flechas solidas.

30 La corriente de solidos se dirige (Flecha B) a la unidad de digestion de residuos biologicos (14), donde se digieren los solidos que incluyen residuos de alimentos y efluentes. La corriente disuelta que sale de los medios de eliminacion de solidos grandes (12) se puede transferir directamente al aparato de cultivo de plantas (18), de vuelta al tanque (10) o, en una forma de realizacion preferida, se transfiere (Flecha C) a un medio de nitrificacion (16).

35 Desde la nitrificacion, una parte del agua se dirige (Flecha D) de vuelta al tanque (10), mientras que el resto se dirige (Flecha E) a la unidad de digestion de residuos biologicos (14) para garantizar que haya lfquido adecuado para permitir que los nutrientes liberados por la digestion de la corriente de solidos por las especies biologicas dentro de la unidad de digestion de residuos biologicos (14) puedan ser expulsados a traves de la unidad (14).

40 Los nutrientes liberados de la corriente de solidos transportados en agua lanzada a traves de la unidad de digestion de residuos biologicos (14), se transfieren (Flecha F) al aparato de cultivo de plantas (18). Si es necesario, se puede dirigir agua adicional (Flecha G) desde los medios de nitrificacion (16), para ayudar en el flujo de nutrientes hacia y a traves del aparato de cultivo de plantas (18). Esta agua adicional se puede agregar a los nutrientes y al agua que sale de la unidad de digestion de desechos biologicos antes de que ingrese al aparato de cultivo de plantas (18). El 45 agua que sale del aparato de cultivo de plantas (18) generalmente incluira algo de materia solida, incluidos residuos de plantas y medios de crecimiento (si se usan) y, por lo tanto, se pasa a traves de un filtro para separar la materia solida del agua antes de que el agua liberada sea dirigida al tanque (10). En una forma de realizacion preferida, el agua que sale del aparato de cultivo de plantas (18) se dirige (Flecha H) de vuelta al medio grande de eliminacion de solidos (12), donde vuelve a entrar en el bucle descrito anteriormente.

50

En formas de realizacion en las que los medios de nitrificacion (16) no estan presentes, el agua que sale del aparato de cultivo de plantas (18) se dirige de nuevo al tanque (10), pasando preferiblemente a traves de un filtro para separar los solidos, incluidos los medios de crecimiento y los residuos vegetales. del agua y las partfculas disueltas antes de que el agua se dirija al tanque.

55

El agua y los residuos del tanque (10) entran primero en los medios de eliminacion de solidos grandes (12). Los medios de eliminacion de solidos grandes pueden ser un filtro. Se puede usar cualquier filtro adecuado, incluido un filtro de tambor (por ejemplo, del tipo suministrado por Hydrotech, Suecia), o cualquier otro tipo de filtro de eliminacion de solidos. Las partfculas solidas mas grandes que un tamano especffico (dependiente del filtro) se

recolectan dentro del filtro. Preferiblemente, el filtro se disenara para recoger partfculas solidas de mas de alrededor de 30 micrones, como mas de aproximadamente 40 o 50 micrones. El agua restante y las partfculas mas pequenas pasaran a traves del filtro.

5 Opcionalmente, el agua y los desechos del tanque pueden pasar a traves de mas de un medio de eliminacion de solidos grandes. Por ejemplo, el agua y los residuos pueden pasar a traves de una serie de filtros con tamanos de filtro decrecientes. Alternativamente, el agua y los desechos pueden pasar a traves de un separador, por ej. un separador de remolino, antes de pasar a traves de otro medio de separacion de solidos grandes, como los filtros descritos anteriormente. En una forma de realizacion particular, los diferentes medios de eliminacion de solidos se 10 suministran en paralelo desde el tanque, por ejemplo un separador de remolinos se suministra con un flujo de desechos desde la parte inferior, o una parte inferior, o el tanque, tfpicamente alimentado por gravedad. Un filtro se suministra con un flujo de residuos de un tubo vertical, o similar, en la superficie del agua en el tanque.

Como se describio anteriormente, despues de pasar a traves de los medios de eliminacion de solidos grandes (12), 15 hay dos corrientes distintas, la corriente disuelta que incluye el agua y partfculas mas pequenas que pasan a traves del filtro y la corriente de solidos que incluye las partfculas solidas retenidas por el filtro.

La corriente disuelta generalmente incluira niveles relativamente altos de amonfaco. El amonfaco es bastante toxico para muchas especies acuaticas. Por lo tanto, el sistema actual incluye opcionalmente un medio de nitrificacion (16) 20 que facilita la conversion de amonfaco a nitrito y posteriormente nitrato, ambos de los cuales son menos toxicos. Los medios de nitrificacion (16) pueden incluir cualquier medio adecuado de nitrificacion de amonfaco. En una forma de realizacion particular, los medios de nitrificacion (16) incluyen una camara que proporciona un habitat adecuado para la nitrificacion de bacterias. Por ejemplo, la camara puede incluir medios de alta area de superficie (por ejemplo, bio- bolas o cualquier otro medio adecuado) para permitir que una gran cantidad de bacterias colonicen el filtro. Se 25 puede usar cualquier bacteria nitrificante, por ejemplo, nitrosomas y nitrobacteria. Alternativamente, el agua puede pasar a traves de un filtro de zeolita.

Como diferentes especies de plantas prefieren diferentes proporciones de nitrato y amonfaco, dependiendo de las especies de plantas que se cultiven, se puede extraer fluido de varios puntos del sistema para optimizar el 30 crecimiento de las plantas. Por ejemplo, para las plantas que prefieren un mayor porcentaje de amonfaco, el fluido se puede extraer del circuito disuelto despues de que el agua haya pasado a traves de los medios de eliminacion de solidos grandes, pero antes de que haya entrado en la camara de nitrificacion. En tales formas de realizacion, para disminuir el nivel de amonfaco en el agua que se devuelve al tanque (10), el agua que sale del aparato de cultivo de plantas (18) puede pasar a traves de un medio de nitrificacion antes de regresar al tanque (10). Alternativamente, 35 para las plantas que prefieren menos amonfaco y mas nitrato, el fluido puede extraerse despues de la camara de nitrificacion. Opcionalmente, el fluido extrafdo de cualquiera de estos puntos puede combinarse con un fluido rico en nutrientes, que se acumula en la unidad de digestion de desechos biologicos (14) antes de ser entregado al aparato de cultivo de plantas.

40 En una forma de realizacion preferida, el fluido pasa a traves de los medios de nitrificacion (16) antes de ingresar en la unidad de digestion de residuos biologicos (14). Los medios de nitrificacion (16) reciben y procesan la corriente disuelta antes de que la corriente disuelta se dirija a la unidad de digestion de residuos biologicos (14). Las ventajas de tal disposicion son que los niveles de amonfaco pasados, tanto hacia la unidad de digestion de residuos biologicos (14) como al aparato de cultivo de plantas (18), se reducen, y ademas, el contacto directo entre los 45 residuos (heces de pescado y alimentos no consumidos) y las plantas es mucho mas reducido, ya que hay un tampon o convertidor biologico entre cada parte del sistema, es decir, los solidos pasan a traves de la unidad de digestion de residuos biologicos (14) para su procesamiento y el amonfaco disuelto pasa a traves de los medios de nitrificacion (16) antes de llegar a las plantas. Esto claramente tiene ventajas biologicas y de manejo y puede ayudar a cumplir con los estandares de certificacion organica, a diferencia de muchos de los sistemas acuaponicos 50 existentes.

Cuando la corriente disuelta pasa a traves de los medios de nitrificacion (16), al menos una porcion del amonfaco se convierte en nitrito, al menos una porcion del cual se convierte en nitrato. Una porcion de la corriente disuelta se dirige de nuevo al tanque (10) (Flecha D) a traves de una entrada, una porcion se dirige a la unidad de digestion de 55 desechos biologicos (14) (Flecha E) para permitir el suministro de suficiente agua a traves de esta unidad y sobre las plantas. Opcionalmente, una porcion de la corriente disuelta puede dirigirse desde los medios de nitrificacion (16) al aparato de la planta (18) (Flecha G) si la corriente disuelta que sale de la unidad de digestion de residuos biologicos (14) esta particularmente concentrada. Esta porcion de la corriente disuelta puede combinarse con la que sale de la unidad de digestion de desechos biologicos antes de ingresar al aparato de la planta, o puede dirigirse directamente

al aparato de cultivo de plantas (18). El agua puede dirigirse pasivamente (por ejemplo, por gravedad) o activamente (por ejemplo, mediante el uso de una bomba) o una combinacion de ambos. En una forma de realizacion preferida, el nivel global de amonfaco del sistema se mantiene por debajo de 2 partes por millon.

5 Opcionalmente, ya sea desde los medios de eliminacion de solidos grandes (12) o los medios de nitrificacion (16), la corriente disuelta puede dirigirse a un separador de partfculas pequenas para permitir la eliminacion de protefnas disueltas y/o partfculas solidas que pueden haber pasado a traves de los medios de eliminacion de solidos grandes (12). Se puede utilizar cualquier separador de partfculas pequenas apropiado, por ejemplo, un fraccionador de espuma que separa las partfculas pequenas del agua haciendo pasar aire a traves de una columna de agua, de 10 manera que las partfculas pequenas se separan como espuma que se recoge en la parte superior de la columna. La espuma puede dirigirse a la unidad de digestion de residuos biologicos (14) para su posterior conversion, mientras que el agua puede dirigirse de nuevo al tanque (10).

Si se permite que se acumule la alta carga organica contenida en el bucle de solidos tiene un profundo efecto en la 15 calidad del agua y el estado del sistema. Si no se trata, existe un riesgo real de colapso de todo el sistema y la muerte del pez. De este modo, la corriente de solidos que incluye los solidos retenidos por los medios de eliminacion de solidos grandes (12) se transfiere desde los medios de eliminacion de solidos grandes (12) a la unidad de digestion de residuos biologicos (14). Esta transferencia puede ser facilitada por un medio de lavado, por ejemplo, chorros rociadores, que periodicamente limpien los medios de eliminacion de solidos grandes (12) con agua del 20 tanque (10), el medio de nitrificacion (16) o el aparato de cultivo de plantas (18) o por una fuente de agua externa.

La unidad de digestion de residuos biologicos (14) incluye especies biologicas que son capaces de digerir los residuos de las especies acuaticas que fluyen a traves de la unidad. para producir una fuente de nutrientes. La presencia de la unidad de digestion de residuos biologicos (14) permite el reciclaje de una gran parte de los residuos 25 generados por las especies acuaticas, de modo que se pueden utilizar como nutrientes para las plantas. Esto significa que la cantidad de descarga del sistema puede reducirse significativamente, o eliminarse por completo, en comparacion con los sistemas tradicionales.

La Figura 2 muestra un tanque adecuado (10) para uso en el sistema actual. Si bien el tanque (10) puede ser de 30 cualquier forma o tamano requerido dependiendo del uso del sistema y/o las dimensiones del area en la que se va a alojar, en una forma de realizacion preferida, el tanque (10) puede ser rectangular con extremos redondeados. El tanque (10) puede incluir opcionalmente un deflector (30) que corre a lo largo de la mitad del tanque (10), deteniendose antes de los extremos. Tal disposicion puede facilitar un mejor flujo de agua en todo el tanque (10). Una o mas entradas (32, 34) que devuelven agua tratada y/o que introducen agua nueva en el tanque (10), pueden 35 dirigirse especfficamente para garantizar que el agua circule adecuadamente en una direccion particular. La direccion de tales entradas (32, 34) puede ser variable.

Cualquier clase acuatica adecuada puede alojarse en el tanque (10), por ejemplo, peces o crustaceos. Una o mas clases o especies acuaticas separadas se pueden alojar en el tanque (10) en cualquier momento, por ejemplo, 40 crustaceos y peces, o mas de una especie de peces distintas se pueden alojar juntas.

En una forma de realizacion, puede haber una serie de tanques conectados en serie, por ejemplo, peces en el primer tanque, con el agua fluyendo luego hacia un segundo tanque en el que los crustaceos utilizen parcialmente los desechos del pescado, y luego fluyan hacia el biofiltro para su posterior conversion.

45

En las formas de realizacion preferidas, las especies acuaticas pueden tolerar el agua dulce o el agua salobre, aunque se preve que el sistema pueda adaptarse para facilitar el uso de especies acuaticas que requieran una mayor concentracion de sal, por ejemplo, concentraciones similares al agua de mar. Una especie acuatica ejemplar es el barramundi.

50

El agua del tanque (10) se transfiere al modulo de biofiltro que incluye un medio de eliminacion de solidos grandes (12) y una unidad de digestion de residuos biologicos (14). Esta transferencia puede ocurrir de manera pasiva, por ejemplo, debido a la gravedad, o activamente, por ejemplo, el agua puede ser bombeada desde el tanque. Como se ejemplifica en las Figuras 2, 3 y 4 en una forma de realizacion preferida, el tanque (10) incluye un drenaje inferior 55 (36) que captura y permite la transferencia de agua y desechos solidos que han cafdo al fondo del tanque (10) y una superficie drenaje (38) que captura y permite la transferencia de agua y cualquier desperdicio flotante.

En una forma de realizacion, se pueden usar medios de guiado de desechos (40) para guiar los desechos hacia el drenaje inferior (36). Los medios de guiado de desechos (40) estan disenados de tal manera que se crea un vacfo

en la cara abierta (42), en los dibujos se representan mediante solidos hacia el drenaje inferior (36). Los medios de gufa de residuos (40) pueden ser de cualquier forma apropiada. Puede abarcar desde el drenaje inferior (36) al menos parcialmente hasta al menos una pared del tanque (10). Los medios de gufado de residuos (40) incluyen una cara abierta (42), preferiblemente abierta hacia la direccion del flujo de agua que se aproxima. Al ingresar al medio 5 de gufado de desechos (40), los desechos se dirigen al drenaje inferior (36).

Si bien los medios de gufa de residuos pueden ser una unidad separada colocada en o sobre el piso del tanque, tambien puede disenarse para incluir el piso del tanque. La forma de realizacion representada en la Figura 4, incluye una placa con forma de nautilo (44), colocada justo por encima del piso del tanque (10) y fijada a la superficie de 10 drenaje (38). La cara abierta (42) esta limitada por el piso (46) del tanque (10) en su borde inferior y la placa (44) en su borde superior. Un sello impermeable al agua (48) sella el resto de los medios de gufa de desechos (40) al piso del tanque (10). En los dibujos se crea un vacfo de solidos y agua debajo de la placa (44) y en el drenaje inferior (36).

15 La unidad de digestion de residuos biologicos puede contener uno o mas componentes que albergan dichas especies biologicas. La unidad de digestion de desechos biologicos puede incluir mas de un componente que alberga dichas especies biologicas, en donde, en cualquier momento, uno o mas de los componentes puede recibir la corriente de solidos mientras que uno o mas componentes no lo hacen. Por ejemplo, los componentes pueden moverse entre una o mas posiciones de recepcion y una o mas posiciones de no recepcion, en las que cuando se 20 encuentran en una de las posiciones de recepcion, un componente recibe dicha corriente de solidos. En una forma de realizacion preferida, el componente puede incluir una posicion de recepcion y mas de una posicion de no recepcion. La unidad puede incluir un aparato de rotacion para permitir la rotacion de uno o mas componentes entre las posiciones de recepcion y de no recepcion. Alternativamente, el flujo de la corriente de solidos a cada componente puede controlarse mediante un medio de control de flujo, por ejemplo, valvulas, compuertas de flujo, 25 etc.

Como se representa en la Figura 5, la unidad de digestion de residuos biologicos (14) es una unidad de tornillo sin fin (50). La unidad de tornillo sin fin (50) puede incluir al menos una bandeja (52) que contiene material de compost y gusanos (54). Se puede utilizar cualquier especie de gusano apropiada, incluidos los "gusanos de compost". Los 30 gusanos proporcionan una alternativa ambientalmente racional a los metodos qufmicos de conversion de residuos. Al pasar los desechos a traves de las entranas de los gusanos, los agentes patogenos, como los organismos heterotrofos, se eliminan y el subproducto, los moldes de gusanos, proporciona un alimento vegetal mineralizado. Ademas, el acto de procesar residuos a traves de gusanos de compost tambien produce agentes quelantes como los acidos fulvicos y humicos, que ademas ayudan a la absorcion de nutrientes por parte de las plantas.

35

Opcionalmente, las bandejas de lombrices pueden ser inoculadas con cepas de bacterias y hongos que ayudan, aun mas, al proceso de mineralizacion y aumentan la capacidad del sistema para amortiguar el pH y los nutrientes del ciclo, lo que potencialmente aumenta la estabilidad y eficiencia del sistema.

40 La corriente de solidos (y la espuma del fraccionador de espuma, si esta presente) (56) se dirige a la unidad de tornillo sin fin (50), opcionalmente junto con una pequena cantidad de agua de lavado retroactivo de los medios de eliminacion de solidos grandes y/o el agua extrafda de los medios de nitrificacion (16). Preferiblemente, el lfquido que entra en la unidad de tornillo sin fin se mantiene al mfnimo o esta ausente. El agua y el lixiviado de lombrices (58) que pasan a traves del compost (56) seran relativamente ricos en nutrientes y se recolectaran debajo de las 45 bandejas de lombrices en una bandeja de recoleccion (60). Luego se dirige al aparato de cultivo de plantas (18). El agua puede dirigirse pasivamente (por ejemplo, por gravedad) o activamente (por ejemplo, mediante el uso de una bomba) o una combinacion de ambos.

La unidad de tornillo sin fin contiene una serie de bandejas de tornillo sin fin (52, 62, 64, 66) que pueden girarse de 50 manera tal que cualquiera o todas ellas puedan recibir activamente la entrada de la corriente de solidos y, opcionalmente, la camara de nitrificacion, en cualquier lugar, una vez. Alternativamente, cada bandeja (52, 62, 64, 66) puede abrirse y cerrarse con un medio de control, por ejemplo, una valvula o compuerta de flujo, de manera que la corriente de solidos se pueda entregar a las distintas posiciones de recepcion de la bandeja en una secuencia y sincronizacion que optimice el funcionamiento de la unidad de tornillo sin fin.

En la forma de realizacion representada en la Figura 5, la unidad tiene un aparato de apilamiento de cinco niveles (68), donde cada nivel esta equipado para albergar una unica bandeja de lombrices (52, 62, 64, 66). Mas o menos niveles y, por lo tanto, las bandejas de gusanos tambien serfan apropiadas para el sistema actual.

Opcionalmente, la unidad (50) puede tener una o mas bandejas de tornillo sin fin (52, 62, 64, 66) en una posicion de recepcion, al mismo tiempo, y las bandejas restantes en una posicion de "reposo". Las bandejas en una posicion de recepcion (52) recibirfan activamente la corriente de solidos y/o el agua que sale de los medios de nitrificacion. Las bandejas en la posicion de "reposo" (62, 64, 66) no recibirfan activamente la entrada de la corriente de solidos o la 5 camara de nitrificacion, sin embargo, los gusanos procesaran los desechos biologicos entregados previamente a la bandeja a traves de la corriente de solidos. Las bandejas se pueden rotar a intervalos especfficos dependiendo del tamano de las bandejas y del volumen y concentracion de la corriente de solidos. Los lanzamientos de gusanos posteriores son relativamente no toxicos y proporcionan nutrientes para el sistema de la planta. Al rotar regularmente las bandejas (52, 62, 64, 66) dentro de la unidad (50), los residuos frescos mfnimos se exponen al flujo continuo de 10 agua dentro del sistema, logrando asf un sistema mas estable y saludable.

Al mantener la mayor parte de los residuos frescos aislados del flujo de agua hasta que se procesan a traves de los gusanos, la presion de inoculacion de los organismos nocivos se mantiene al mfnimo dentro del sistema. Los "servicios ecosistemicos" requeridos del biofiltro en este sistema son, por lo tanto, menores que en los sistemas en 15 los que la mayorfa de los residuos permanecen dentro del flujo de agua, lo que permite una unidad mas compacta. El sistema esta configurado para maximizar el reciclaje de nutrientes y minimizar el potencial de enfermedad.

Como se describe arriba y como se muestra en la Figura 6, el agua rica en nutrientes que sale de la unidad de digestion de desechos biologicos (14), y, opcionalmente, una porcion de la corriente disuelta dirigida desde los 20 medios de nitrificacion (16), se dirige al aparato de cultivo de plantas (18). El agua puede dirigirse pasivamente (por ejemplo, por gravedad) o activamente (por ejemplo, mediante el uso de una bomba) o una combinacion de ambos. En la Figura 6, el agua rica en nutrientes (70) que sale de la unidad de digestion de residuos biologicos (14) y una porcion de la corriente disuelta dirigida desde el medio de nitrificacion (16) se dirige al aparato de cultivo de plantas (18). En esta forma de realizacion, el agua rica en nutrientes (y el lixiviado) (70) de la unidad de tornillo sin fin y el 25 agua dirigida desde el medio de nitrificacion (16) se combinan en un recipiente intermedio (72) y se transfieren activamente mediante una bomba (74) al aparato de cultivo de plantas. (18).

En otra alternativa, el agua puede dirigirse desde los medios de nitrificacion (16) al lixiviado que sale de la unidad de digestion de residuos biologicos (14). Por ejemplo, cuando una unidad de tornillo sin fin esta presente como se 30 describe en la Figura 5, el agua de los medios de nitrificacion (16) puede dirigirse a la bandeja de recoleccion (60), antes del lixiviado y entonces se agrega agua al aparato de cultivo de plantas (18).

El aparato de cultivo de plantas (18) puede ser cualquier aparato apropiado. En una forma de realizacion preferida, el sistema incluye canales de crecimiento en los que se colocan las rafces de las plantas. El agua rica en nutrientes 35 que sale de la unidad de digestion de desechos biologicos se recibe en los canales de crecimiento en los que se sumergen las rafces de las plantas. Las plantas extraen los nutrientes del agua rica en nutrientes facilitando el crecimiento de las plantas.

El agua que sale del aparato de cultivo de plantas (18) tiene una reduccion relativa de nutrientes y se devuelve 40 posteriormente a los medios de eliminacion de solidos grandes (12). El agua con el nutriente reducido puede devolverse al medio de eliminacion de solidos grandes (12) de forma pasiva (por ejemplo, por gravedad) o activamente (por ejemplo, mediante el uso de una bomba) o una combinacion de ambos. Esto asegura que todos los solidos presentes en el agua reduzcan los nutrientes, por ejemplo, la mezcla de macetas, los restos de plantas, etc. son capturados por los medios de eliminacion de solidos grandes y se convierten en parte de la corriente de solidos 45 que posteriormente se dirige a la unidad de digestion de desechos biologicos. Asf, los solidos por encima del tamano de filtro seleccionado no se envfan al tanque o los medios de nitrificacion.

Preferiblemente, el aparato de cultivo de plantas (18) se disenara para maximizar la produccion por metro cuadrado de tierra requerida. Preferiblemente, se utilizarfa un aparato de cultivo de plantas apiladas verticalmente. Se puede 50 utilizar cualquier forma de aparato de cultivo de plantas apiladas verticalmente, por ejemplo, sistemas NFT rotativos, disposiciones de tipo noria, disposiciones de bastidor.

Como se ve en la Figura 7, el agua y los solidos del tanque (10) se dirigen a los medios de eliminacion de solidos grandes (12). La corriente disuelta se dirige a los medios de nitrificacion (16) (Flecha a) y se divide en la unidad de 55 digestion de desechos biologicos (14) (Flecha b), de regreso al tanque (10) (Flecha c), o para unirse al nutriente. Agua rica que sale de la unidad de digestion de residuos biologicos (14) (Flecha d). El agua del medio de nitrificacion (16) tambien puede dirigirse directamente al aparato de cultivo de plantas (18). La materia solida filtrada por los medios de eliminacion de solidos grandes (12) se dirige a la unidad de digestion de residuos biologicos (14) (Flecha e). El agua rica en nutrientes que sale de la unidad de digestion de residuos biologicos (14) y cualquier agua

directamente aplicada desde los medios de nitrificacion (16) se dirige al aparato de cultivo de plantas (18) (flechas f y d respectivamente). El agua restante y la materia solida (incluidos los residuos vegetales y los medios de crecimiento) que salen del aparato de cultivo de plantas (18) se dirigen de nuevo a los medios de eliminacion de solidos grandes (12) (Flecha g) que se volveran a procesar a traves del sistema.

5

Cualquier planta adecuada puede cultivarse en el sistema. El sistema puede soportar mas de una especie de planta. Las especies ejemplares incluyen lechuga, hojas verdes asiaticas, tomates y otros vegetales frutales, fresas, hojas verdes, pasto de trigo, wasabi, brotes, hierbas y berro.

10 El aparato de cultivo de plantas puede contener suelo, un sustituto de suelo adecuado (por ejemplo, mezcla para macetas o grava) o ningun medio de crecimiento permanente. En formas de realizacion preferidas, el aparato de cultivo de plantas contiene muy poco o ningun medio de crecimiento permanente. Las ventajas de incluir bajos niveles de medio de crecimiento incluyen la reduccion de los residuos solidos que se filtran por el sistema, de modo que los filtros requeriran mantenimiento y reemplazo con menos frecuencia, y se reducira el peso total del aparato 15 de cultivo de plantas. La ultima ventaja es particularmente importante con respecto a las formas de realizacion de la invencion que estan apiladas verticalmente para reducir la huella horizontal del sistema.

En una forma de realizacion, los nutrientes primarios alimentados a las especies acuaticas son larvas de insectos (ya sean frescas o deshidratadas). En dicha forma de realizacion, el aparato de acuerdo con la invencion puede incluir, 20 adicionalmente, un modulo de produccion de larvas de insectos. Un ejemplo de modulo de produccion de larvas de insectos se muestra en la Figura 8.

El modulo de produccion de larvas de insectos (80) incluye un recipiente (82) para albergar residuos organicos (84) y larvas de insectos (86). El contenedor (84) tambien incluye una tapa (88) para permitir el acceso manual, mientras 25 que generalmente impide que las larvas salgan del contenedor (82). El modulo (80) puede incluir adicionalmente un tubo de salida de larvas (90). Cuando hay un tubo de salida de larvas (90), la tapa (88) esta dispuesta de tal manera que las larvas no pueden abandonar el contenedor (82) por ningun otro medio que no sea el tubo de salida de larvas (90). El tubo de salida de larvas (90) puede asociarse con cualquier medio adecuado de recoleccion de larvas (92), desde el cual las larvas pueden transferirse al tanque (10) como fuente de nutrientes para las especies acuaticas. La 30 transferencia desde los medios de recoleccion de larvas (92) al tanque puede ser manual (por ejemplo, puede requerir que un usuario transfiera las larvas) o automatica (por ejemplo, los medios de recoleccion de larvas pueden incluir medios para transferir mecanicamente las larvas al tanque (10), por ejemplo, las series de tuberfas de bombeo activas o los medios de recoleccion de larvas pueden colocarse sobre los tanques e incluir una liberacion por temporizador, que permite la liberacion de una cierta cantidad de larvas en tiempos predeterminados). 35 Alternativamente, el tubo de salida de larvas (90) puede dirigirse directamente al tanque/s (10), ya sea en un tiempo preestablecido de liberacion o de forma continua.

El "residuo organico" alimentado a las larvas de insectos, puede ser cualquier residuo organico adecuado que incluya restos de comida humana. Alternativamente/adicionalmente, las larvas pueden alimentarse del exceso de 40 desechos recolectados en la unidad de digestion de desechos del sistema. A medida que las larvas se mueven a lo largo de su ciclo vital, comenzaran a pupar, momento en el cual, naturalmente, comenzaran a abandonar el modulo de produccion de larvas de insectos. El tubo de salida de larvas (90) promueve el movimiento hacia los medios de recoleccion (92).

45 En una forma de realizacion preferida, la especie preferida serfa la larva de la Mosca Soldado Negra (Hermetia illucens), sin embargo, podrfa usarse cualquier especie de insecto adecuada. Las especies apropiadas preferidas deben ser consumidoras activas de desechos organicos (por ejemplo, restos de alimentos), tener un ciclo de vida relativamente corto (por ejemplo, estar listas para ser pupadas dentro de unas pocas semanas), deben, al alcanzar la etapa de madurez, evacuar automaticamente su contenido estomacal (proporcionando una fuente mas limpia de 50 alimento para peces), y deberfan ser auto-cosecha (es decir, tener una tendencia natural a abandonar el sitio de desechos y arrastrarse a un sitio adecuado para la crianza. En ese momento, las larvas treparan por una rampa y a lo largo de un tubo de salida de larvas (90) y se colocaran en un medio de recoleccion de larvas (92) listo para su uso directo como alimento para peces). Si bien se prefieren las especies que poseen todas estas caracterfsticas, las especies que no tienen todas estas caracterfsticas pueden usarse en el sistema. Por ejemplo, si una especie no es 55 auto-cosecha, el usuario puede cosechar las larvas manualmente y transferirlas al tanque/s.

En una forma de realizacion, si se usan alevines de peces o especies de peces pequenos, las larvas pueden necesitar ser procesadas en un alimento de tamano mas pequeno. Cuando se usan tales especies o alevines, las larvas pueden secarse y procesarse en una pequena bolita hasta que los peces sean lo suficientemente grandes

para manejar larvas vivas de tamano completo. Alternativamente, las larvas pueden triturarse o procesarse de cualquier otra forma que disminuya su tamano.

Una especie preferida de insecto es la Mosca Soldado Negra (Hermetia illucens). Con esta especie, la digestion de 5 desechos en larvas es muy rapida, un alto porcentaje de nutrientes son capturados por las larvas y, en consecuencia, se alimenta a los peces (y, en consecuencia, a las plantas acuaponicas). Un alto porcentaje de nitrogeno se mantiene en la digestion que se perderfa, por ejemplo, a traves del compostaje aerobico. El valor nutricional de las larvas de Mosca Soldado Negra es alto y muy adecuado como fuente de alimentacion para peces, que consiste en:

10 - un 42% de protefna

- un 35% de grasa

- un perfil adecuado de aminoacidos.

- un peso seco del 44% del peso humedo, que es mucho mas alto que los gusanos de compost o las larvas de mosca domestica.

15

Otro beneficio de las larvas de la Mosca del Soldado Negra es que supera a las larvas de la mosca domestica, por lo que se eliminan los problemas potenciales de la mosca. Aunque las larvas se recolectarfan antes de la pupacion, no serfa un problema si se produjera una pupacion accidental, ya que la mosca adulta del soldado negro no es una especie de plaga humana y no ingresa a casas o edificios.

20

La mayorfa de los sistemas acufcolas y acuaponicos se basan en pellets de harina de pescado producidos comercialmente, como su fuente de alimentacion. Los peces se capturan en el mar, se procesan en pellets secos y luego se alimentan a los peces en acuicultura o en granjas acuaponicas. Desafortunadamente, se obtiene menos pescado del que se extrajo originalmente del oceano para producir los granulos de alimento, es decir, se produce 25 una perdida neta de protefna que es ecologicamente ineficiente y costosa en terminos economicos. Como el sistema actual tiene la opcion de operar con desechos urbanos (o rurales) como principal aporte de nutrientes (a traves del modulo de produccion de larvas), es potencialmente mucho mas ecologicamente eficiente, ademas de ser potencialmente mas rentable.

30 La presente invencion ha abordado estas limitaciones proporcionando los componentes de tratamiento de residuos del sistema, independientemente de las areas de cultivo de la planta. Esto ha permitido el uso de muy poco o ningun medio de plantas dentro de los lechos de plantas. Sorprendentemente, esto ha permitido al solicitante proporcionar un sistema que puede proporcionar una mayor produccion por metro cuadrado que los sistemas de acuaponfa tradicional existentes, en ausencia practicamente completa de residuos de efluentes.

35

Si bien cada una de las ventajas ofrecidas por la presente invencion proporciona avances significativos con respecto a los metodos y sistemas tradicionales, cuando se consideran juntas, las ventajas son incluso mayores. El apilamiento vertical y la huella reducida subsiguiente, pueden ser una ventaja en cualquier situacion en la que la tierra para la produccion de alimentos sea costosa o haya otras razones para minimizar la huella. Por ejemplo, las 40 regiones productoras de invernadero en el sur de Espana han sido criticadas porque, aunque se encuentran en tierras rurales, los grandes invernaderos se estan volviendo tan frecuentes que se estan convirtiendo en un problema estetico. Ademas, la presente invencion tambien puede ayudar a reducir los problemas asociados con el alto nivel de efluentes en dicha region debido a su naturaleza al menos parcialmente cerrada.

45 De manera similar, en las tierras que no solo tienen un alto valor monetario, sino tambien cultural, recreativo, biologico, etc., el sistema actual es util. Por ejemplo, en areas ambientalmente sensibles, o en comunidades islenas, etc. es ventajoso producir las necesidades locales de alimentos en la minima area de tierra posible.

Otra ventaja del apilamiento vertical y la huella reducida subsiguiente, es que la infraestructura del invernadero y los 50 costos de operacion, asf como los costos de adquisicion de la tierra, pueden minimizarse. Ademas, el uso de invernaderos mas compactos permite una aplicacion mas rentable de los sistemas de gestion integrada de plagas (MIP). Por ejemplo, el uso de redes de exclusion total y otros metodos "suaves" (no toxicos) de control y manejo de plagas puede ser viable con la presente invencion, que pueden no ser rentables para sistemas de invernaderos menos intensivos.

55

Tambien es importante producir alimentos cerca del lugar donde se consumen para reducir los costos y las emisiones de gases de efecto invernadero debido al consumo de combustibles fosiles utilizados en el transporte. Como la mayorfa de la poblacion mundial vive en y alrededor de areas urbanas, es esencial que los sistemas de produccion de alimentos sean viables en tierras cercanas a allf donde vive la mayorfa de las personas.

La presente invencion tiene el beneficio de combinar el apilamiento vertical, el minimo o ningun efluente y, opcionalmente, la capacidad de usar el manejo de plagas no toxicas, permitiendo que el sistema sea rentable, socialmente aceptable y ecologicamente sostenible en zonas urbanas y otros nichos que no eran aptos 5 anteriormente para la produccion agrfcola.

La tendencia mundial es que cada vez hay menos tierra disponible para la agricultura, que necesita alimentar a mas y mas personas, al mismo tiempo que se mantienen todos los servicios biologicos y de otro tipo que proporcionan los ecosistemas terrestres y naturales. Por tanto, es imperativo producir alimentos en el minimo espacio posible y con el 10 minimo impacto ecologico posible.

A menos que se defina lo contrario, todos los terminos tecnicos y cientfficos utilizados en este documento tienen el mismo significado que entiende comunmente un experto en la materia.

Claims (12)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un sistema de acuaponfa que comprende:

   5 un tanque (10) para albergar al menos una especie de animal acuatico;

   un aparato (18) de cultivo de plantas para albergar una o mas especies de plantas que crecen en un medio acuoso; y

   un modulo de biofiltro para recibir un flujo de residuos (A) que comprende residuos solidos y agua de tanque (10),

   10

   el modulo de biofiltro comprende:

   - un medio de eliminacion de solidos (12) configurado para separar el flujo de residuos (A) en:

   una corriente disuelta (C) que incluye el agua y partfculas mas pequenas que son partfculas disueltas o no disueltas;

   15 una corriente de solidos (B) que incluye partfculas solidas,

   y

   - una unidad de digestion de residuos biologicos (14) configurada para digerir partfculas solidas de la corriente solida (B) de los medios de eliminacion de solidos (12), para producir nutrientes vegetales para las especies vegetales del aparato de cultivo de plantas (18),

   20

   un medio (F) para transferir los nutrientes vegetales producidos desde la unidad de digestion de desechos biologicos (14) al aparato de cultivo de plantas (18), en donde la unidad de digestion de desechos biologicos (14) es una unidad de gusano, y, ademas, en el que la unidad de gusano (14) comprende una pluralidad de bandejas de lombrices (52,62,64,66) que contienen material de compost y lombrices (54), estando configuradas dichas bandejas 25 de lombrices (52,62,64,66):

   - para rotar de manera tal que cualquiera o todas las bandejas de gusanos reciban activamente la entrada de la corriente de solidos (B), o

   - cada bandeja se abrira y cerrara con un medio de control tal que la corriente de solidos (B) se entregue a las diversas bandejas que estan en una posicion de recepcion y no se entregue ninguna corriente de solidos (B)

   30 a las bandejas que estan en posicion de "descanso ".
2. 2. Un sistema acuaponico segun la reivindicacion 1, en el que la mencionada unidad de lombriz se inocula con una o mas cepas de bacterias y/u hongos.

   35 3. Un sistema acuaponico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que el mencionado

   sistema comprende un medio de nitrificacion (16) para tratar el agua de la corriente disuelta (C), en el que dicho medio de nitrificacion (16) incluye, al menos, una entidad de nitrificacion capaz de nitrificar amonfaco.
3. 4. Un sistema acuaponico segun la reivindicacion 3, en el que la mencionada entidad de nitrificacion se 40 elige del grupo que consiste en uno o mas productos qufmicos apropiados, filtros de zeolita, microorganismos

   nitrificantes y cualquier combinacion de los mismos.
4. 5. Un sistema acuaponico segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los mencionados medios de eliminacion de solidos (12) son un filtro o cualquier medio apropiado para separar partfculas grandes de

   45 partfculas pequenas y agua.
5. 6. Un sistema acuaponico segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el tanque (10) permite un flujo unidireccional reversible a traves del tanque (10).

   50 7. Un sistema acuaponico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el

   tanque (10) comprende uno o mas de entre un deflector, chorros de aire, o chorros de agua.
6. 8. Un sistema acuaponico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el mencionado aparato para el cultivo de plantas (18) es un aparato apilado, por ejemplo, un bastidor de nivel multiple

   55 A o una estructura de tipo escalera.
7. 9. Un sistema acuaponico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el mencionado sistema comprende ademas un modulo de produccion de larvas de insectos (80), para producir larvas para alimentar a las especies acuaticas del tanque (10).
8. 10. Un sistema acuaponico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el tanque (10), el aparato para el cultivo de plantas (18), el modulo de biofiltro (12,14) y los medios de nitrificacion (16), y el modulo de produccion de larvas de insectos (80) cuando estan presentes, estan al menos parcialmente apilados verticalmente.

   5
9. 11. Un sistema acuaponico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que existe un contacto directo minimo o nulo entre los residuos de especies acuaticas y las especies de plantas.
10. 12. Un sistema acuaponico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que se utiliza una 10 cantidad minima de medios de cultivo de plantas.
11. 13. Un sistema acuaponico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el modulo de biofiltro (12,14) recibe un flujo de residuos que incluye residuos y agua del aparato de cultivo de plantas (18).

    15 14. Un metodo acuaponico para la cria simbiotica de una o mas especies acuaticas y una o mas especies

    de plantas que comprende:

    a) proporcionar un sistema acuaponico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-13,

    b) transferir residuos solidos del tanque (10) al modulo de biofiltro; y

    c) transferir los nutrientes vegetales del modulo de biofiltro al aparato de cultivo de plantas (18).

    20
12. 15. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 14, en el que el modulo de biofiltro recibe una corriente de

    residuos (H) que incluye residuos y agua del aparato de cultivo de plantas (18).