Las nanoburbujas de oxígeno (ONB) se utilizan principalmente para superar las limitaciones de transferencia de masa en fases líquidas, manteniendo niveles de oxígeno disuelto (OD) sobresaturados durante períodos prolongados para apoyar los procesos biológicos aerobios.
Agricultura: Respiración radicular y mejora del rendimiento
- Mecanismo (Reversión de la hipoxia): En suelos pesados, salinos o inundados, la respiración de las raíces suele verse inhibida por la hipoxia. Los ONB, debido a su baja flotabilidad y alta presión interna, permanecen suspendidos en la solución del suelo, suministrando oxígeno directamente a la zona radicular (rizosfera). Esto alivia el estrés hipóxico, mejora la actividad de las raíces y promueve la eficiencia de absorción de nutrientes (EAN) mediante la regulación positiva de genes específicos implicados en el transporte de nutrientes. Wang y otros, 2021; Baram y otros, 2022Además, los ONB pueden modificar la comunidad microbiana del suelo, fomentando bacterias beneficiosas que apoyan la salud de las plantas. Chen y otros, 2023.
Aumento de la producción:
- Tomate: Se ha demostrado que la aplicación de ONB en el agua de riego aumenta los rendimientos del tomate en aproximadamente 19.7% en comparación con el riego convencional, al tiempo que mejora parámetros de calidad de la fruta como el contenido de vitamina C y azúcares solubles. Lei et al., 2023; Liu et al., 2019.
- Lechuga: El cultivo hidropónico con ONB promueve significativamente el crecimiento de la lechuga, aumentando la superficie foliar y el peso fresco al aliviar las limitaciones de oxígeno disuelto comunes en los cultivos en solución estática. Kobayashi y Yamaji, 2022; Ebina y otros, 2013.
Acuicultura: aceleración metabólica y supervivencia
- Impacto fisiológico: La alta estabilidad del oxígeno disuelto que proporcionan los ONB acelera el metabolismo y las tasas de crecimiento en las especies acuáticas. Estudios realizados en peces dulces y truchas arcoíris demostraron que el tratamiento con ONB promovió el aumento de peso total en comparación con la aireación normal. Ebina y otros, 2013.
- Supervivencia en alta densidad: En el cultivo intensivo de camarones (Penaeus vannameiLa aireación ONB mejoró el proceso de nitrificación, manteniendo niveles más bajos de amoníaco y soportando mayores densidades de población sin comprometer las tasas de supervivencia. .
- Remediación de sedimentos: Las ONB interfaciales pueden controlar eficazmente la carga interna de contaminantes. Al desplazar el potencial redox en la interfaz sedimento-agua hacia un estado oxidativo, las ONB convierten el arsénico (As) y el fósforo (P) solubles en formas insolubles, reduciendo significativamente su liberación en la columna de agua. Tang y otros, 2021; Sha et al., 2020.
Ecológico: Activación microbiana
- Mecanismo: Los ONB proporcionan una fuente sostenida de oxígeno que activa los microorganismos aerobios autóctonos en cuerpos de agua eutróficos. Esta mayor actividad microbiana acelera la biodegradación de la materia orgánica y reduce la producción de metabolitos anaerobios como el metano. Shi et al., 2018La tecnología se ha aplicado con éxito para combatir la hipoxia y la anoxia en las interfaces sedimento-agua, promoviendo la restauración del ecosistema. Zhang y otros, 2018.