Cavitación hidrodinámica en la acuicultura

Para qué se ha probado la cavitación en la acuicultura

La investigación sobre cavitación para la acuicultura sigue tres líneas: incorporar oxígeno al agua con dispositivos Venturi, reducir las cianobacterias y tratar el agua de cultivo. La mayor parte se hizo en laboratorios y tanques, y ninguno de los estudios citados midió peces ni camarones.

Un dispositivo de cavitación acelera el agua a través de un estrechamiento hasta que su presión cae por debajo de la presión de vapor, y las cavidades de vapor colapsan cuando la presión se recupera. Una revisión subraya que el diseño del reactor determina en gran medida la eficacia y la economía del proceso Sun et al., 2020. Los principios se explican en Qué es la cavitación hidrodinámica y en Cavitación, disolución de gases y burbujas finas.

Oxigenación con Venturi: lo que midieron las pruebas en tanque

Los aireadores Venturi se han medido en tanques, no frente a aireadores de paletas en estanques en producción. Los aireadores de paletas y las bombas aspiradoras de hélice son los aireadores de estanque más usados, con potencias de 1–2 kW/ha en algunos cultivos de peces y de hasta 15–20 kW/ha en el cultivo intensivo de camarón Boyd, 1998.

Un aireador Venturi acelera el agua a través de una garganta estrecha, donde la presión baja y se aspira aire. En un tanque de 1124 L, un aireador con geometría optimizada transfirió 0,0216 kg O₂/h, con una eficiencia estándar de aireación de 0,611 kg O₂/kWh Yadav et al., 2021. Un prototipo solar con cuatro inyectores y una bomba de 0,3 kW alcanzó 0,681 kg O₂/kWh y una SOTE del 7,32 % en una piscina de 4000 L Dayıoğlu, 2022. En cuatro días de operación simulada, con desoxigenación deliberada, su eficiencia llegó como máximo a 0,474 kg O₂/kWh, mientras el oxígeno disuelto (OD) varió entre 1,05 y 6,65 mg/L.

Son resultados de aireación. Los resúmenes no informan cavitación en la garganta ni el desempeño en un estanque poblado. Los resultados de oxígeno con nanoburbujas se presentan en Gestión del oxígeno y sedimentos.

Cianobacterias: el colapso de las vesículas de gas

En el laboratorio, una cavitación breve hizo que Microcystis se hundiera en lugar de estallar. Esta cianobacteria se mantiene a flote gracias a vesículas de gas intracelulares, y la cavitación las alteró.

Un tratamiento de 10 minutos redujo la densidad celular de Microcystis en un 88 % y la clorofila a en un 94 %, medidas tras 3 días de cultivo Li et al., 2014. La microscopía electrónica vinculó la sedimentación con la alteración de las vesículas de gas, y las células no se rompieron. Los radicales libres causaron poco daño; lo que más influyó fueron el tiempo de tratamiento y la presión de la bomba.

Un estudio posterior encontró selectividad. Microcystis se redujo casi un 90 %, mientras que el alga verde Chlorella, que no tiene vesículas de gas, bajó un 63 % sin cambios en su fotosíntesis Li et al., 2015. En 10 minutos, la cavitación alcanzó un 88 % de remoción de algas, frente a un 39 % con ultrasonido.

La cavitación por chorro hidráulico, probada en cultivos y en biomasa real de floraciones, removió hasta el 99 % de las cianobacterias Jančula et al., 2013. La citometría de flujo no detectó daños en las membranas celulares, lo que los autores interpretaron como un riesgo bajo de liberación de toxinas, y el alga verde Chlorella kessleri no resultó afectada negativamente. El trabajo con burbujas en floraciones de lagos se presenta en Remediación de lagos y ríos.

Escalado y uso combinado con ozono

Los reactores más grandes han roto células, y los resultados más fuertes usaron también ozono. En un circuito piloto, una bomba de 11 kW impulsó 35 L de Microcystis recolectada en campo a través de un reactor de bomba de chorro; la ruptura celular llegó al 17,4 % tras 6 horas, y como máximo al 25,54 % a 900 kPa Xu et al., 2022. Un reactor optimizado alcanzó como máximo un 39,9 % de remoción, con alrededor del 18 % de la energía que requiere la cavitación ultrasónica Chai et al., 2025.

Con ozono introducido en la succión de la bomba, la cavitación y el ozono juntos redujeron Microcystis en un 91 % en 5 minutos. En 10 minutos, la cavitación sola había removido menos del 15 % y el ozono solo, menos del 35 % Wu et al., 2012. La química se explica en Procesos de oxidación avanzada (POA).

Tratamiento del agua en sistemas de recirculación

La evidencia para los sistemas de recirculación se reduce a un estudio. La cavitación asistida con ozono degradó ocho antibióticos en agua de mar de acuicultura en 20 segundos; el OD subió de 9,79 a 13,19 mg/L y el nitrógeno de nitritos bajó de 0,14 a 0,01 mg/L Huang et al., 2025. Los autores pidieron una validación a escala de campo.

El trabajo sobre sabores extraños ha usado ultrasonido en su lugar: 15 minutos a 850 kHz redujeron la geosmina y el 2-metilisoborneol en muestras de 250 mL de agua de sistemas de recirculación Nam-Koong et al., 2016. Los resultados con ozono sobre bacterias de peces y camarones se presentan en Control de enfermedades y bioseguridad.