Strategy of bioremediation in recirculating aquaculture systems using constructed microbial mats

Abstract

Due to strict international standards, every day there is greater interest in developing environmentally sound treatment systems in aquaculture facilities that can remove contaminants from effluent and allows for the reuse of the water. A promising biotechnology is to use microbial mats in recirculating aquaculture systems (RAS). We developed four independents pilot systems (200 L) integrating shrimp culture with microbial mats (two filamentous cyanobacteria, Lyngbya sp. and Anabaena sp., one diatom Chaetoceros sp. and the other of ammonia-oxidizing bacteria and nitrite oxidizing bacterial). The removal percentage of TAN performed by cyanobacteria was about 25%, while Chaetoceros sp. removed 43.5 % in the same time, with a removal rate of 30.22 ± 10.93 g TAN d-1. The algal species present determine the efficiency of the mat; cyanobacteria are often the colonizing, prevailing and dominant group in abundance and diversity, but not necessarily the most efficient for the required bioremediation. The bacterial mats showed high removal efficiencies for nitrogen 82.15% (TAN) and 70.51% of Nitrogen Inorganic Total (NIT). It was concluded that microbial mats are an effective technical strategy to integrate in RAS systems to farm Litopenaeus vannamei due to its metabolic diversity enables the simultaneous absorption, oxidation, and reduction of nutrients.

Debido a los estrictos estándares internacionales, cada día hay un mayor interés en desarrollar sistemas de tratamiento ambientalmente racionales en las instalaciones de acuicultura que puedan eliminar los contaminantes de los efluentes y permitir la reutilización del agua. Una biotecnología prometedora es utilizar esteras microbianas en sistemas de recirculación de acuicultura (RAS). Desarrollamos cuatro sistemas piloto independientes (200 L) integrando el cultivo de camarón con esterillas microbianas (dos cianobacterias filamentosas, Lyngbya sp. Y Anabaena sp., Una diatomea Chaetoceros sp. Y la otra de bacterias oxidantes de amoniaco y bacteriana oxidante de nitritos). El porcentaje de remoción de TAN realizado por cianobacterias fue de alrededor del 25%, mientras que Chaetoceros sp. eliminó 43,5% en el mismo tiempo, con una tasa de eliminación de 30,22 ± 10,93 g TAN d-1. Las especies de algas presentes determinan la eficiencia de la estera; las cianobacterias son a menudo el grupo colonizador, predominante y dominante en abundancia y diversidad, pero no necesariamente el más eficiente para la biorremediación requerida. Las esteras bacterianas mostraron altas eficiencias de remoción de nitrógeno 82.15% (TAN) y 70.51% de Nitrógeno Inorgánico Total (NIT). Se concluyó que los tapetes microbianos son una estrategia técnica efectiva para integrar en los sistemas RAS para cultivar Litopenaeus vannamei debido a que su diversidad metabólica permite la absorción, oxidación y reducción simultánea de nutrientes.