Acuicultura en alta mar: el futuro del cultivo de algas
La acuicultura es el sector alimentario de más rápido crecimiento en el mundo. Para satisfacer la creciente demanda se necesitan soluciones fuera de las aguas costeras, contaminadas por la navegación, el turismo y la expansión de las estructuras costeras. El proyecto internacional conjunto "Ngā Punga o te Moana - Anchoring Our Open Ocean Future", en el que participa la TU Braunschweig, aborda precisamente esta cuestión. Su objetivo es desplazar la acuicultura de las congestionadas regiones costeras a zonas abiertas y expuestas en alta mar. Expertos de los campos de la ingeniería hidráulica, la ingeniería estructural y la biología marina colaboran para desarrollar tecnologías que puedan soportar las condiciones extremas de alta mar.
El traslado de la acuicultura a zonas de alta mar tiene ventajas tangibles. Las zonas de alta mar ofrecen más espacio de expansión, aguas más limpias y frías, menos incrustaciones de animales marinos en las estructuras de cultivo y un abundante suministro de alimentos para las especies cultivadas. Además, la acuicultura tiene un menor impacto negativo en el hábitat del fondo marino.
"Esto significa que podría aprovecharse el potencial agrícola del mar abierto", afirma el profesor Nils Goseberg, director del Instituto Leichtweiß de Ingeniería Hidráulica de la Universidad Técnica de Braunschweig. Sin embargo, estas zonas también plantean retos mucho mayores: Aguas más profundas, corrientes más fuertes y oleaje más elevado plantean grandes exigencias a la estabilidad y resistencia de las instalaciones acuícolas. Un aspecto crucial es, por tanto, la determinación precisa de las fuerzas que actúan sobre la infraestructura para evitar el sobredimensionamiento, que conlleva elevados costes para los anclajes y sus componentes, así como el infradimensionamiento, que provocaría el fallo del sistema durante las tormentas.
Las mayores distancias de la costa también repercuten en los costes de desplazamiento y mantenimiento del sistema, que requiere sistemas de bajo mantenimiento. Granjainnovadora de algas frente a las costas de Nueva Zelanda Uno de los objetivos del proyecto internacional "Ngā Punga o te Moana - Anchoring Our Open Ocean Future" es, por tanto, desarrollar un nuevo tipo de granja de algas, que se instalará como prototipo frente a las costas de Nueva Zelanda. Las algas son extremadamente flexibles y se mueven con las olas, lo que significa que su superficie cambia constantemente.
"Esta dinámica adicional dificulta el cálculo de las fuerzas que actúan sobre el alga y la granja en su conjunto, un aspecto que aún no se ha investigado lo suficiente desde el punto de vista científico", explica Henrik Neufeldt, miembro del equipo del proyecto y miembro del Instituto de Ingeniería Hidráulica Leichtweiß. El trabajo de investigación de los científicos del Instituto de Ingeniería Hidráulica Leichtweiß incluye experimentos en el canal de olas y la cuenca de olas, así como la elaboración de modelos informáticos para analizar el comportamiento del alga y la estructura de la granja en condiciones reales. En la primera serie de experimentos, los investigadores estudiaron las fuerzas y el movimiento de las algas sobre los palangres en el canal de olas de 2 metros. Se trata de cuerdas de plástico sobre las que crecen las algas, sujetas a la superficie del agua por flotadores y cuyos extremos están anclados al fondo. Se crearon cuerpos sustitutivos con la misma rigidez y grosor para reproducir con realismo las deformaciones de las algas. "La forma también se modeló a partir de las algas", explica Henrik Neufeldt.
Sistemas especiales de sensores, como el sistema de velocimetría de seguimiento de partículas (PTV), registran el campo de flujo alrededor de la estructura, mientras que las fuerzas que actúan sobre las plantas se determinan mediante las llamadas células de carga. El objetivo de la serie de experimentos es averiguar cómo cambian las fuerzas y los movimientos de las algas en diferentes condiciones de oleaje y cómo se influyen mutuamente las líneas de cultivo vecinas.
Estos resultados se incorporan a modelos informáticos para comprobar y seguir optimizando la determinación de la carga para todo el sistema.Condicionesrealistas de alta mar en la piscina de olas En una segunda serie de experimentos en la piscina de olas, los científicos de Braunschweig recrearon el criadero de algas a escala 1:20. El objetivo era determinar la fuerza de uso de las algas enla piscina de olas. El objetivo era determinar la utilidad del sistema en condiciones realistas de alta mar. Se probaron diferentes materiales para las líneas de cabeza, que conectan las líneas de cultivo y sirven así de puntos de conexión entre el ancla y la granja, así como diferentes tipos de sistemas de anclaje para garantizar unas condiciones óptimas para el crecimiento del kelp. "La tensión y la estabilidad de las líneas son especialmente cruciales para garantizar unas condiciones de crecimiento constantes en términos de luz y nutrientes", afirma Henrik Neufeldt.
Combinando sensores de fuerza, niveles de oleaje, sensores de velocidad y cámaras de seguimiento del movimiento, los investigadores pudieron registrar y analizar al detalle las deformaciones y movimientos del sistema. El objetivo global de la investigación es conseguir que la acuicultura en alta mar sea sostenible y eficiente para satisfacer la creciente demanda de recursos marinos, siempre con la vista puesta en la responsabilidad ecológica.
Mediante el desarrollo de nuevas tecnologías, el futuro de la acuicultura no sólo debería abrir enormes oportunidades de producción más allá de la pura producción de alimentos, sino también contribuir a proteger el medio ambiente marino.Datosdel proyecto El proyecto de acuicultura en mar abierto "Ngā Punga o te Moana", dirigido por el Instituto Cawthron de Nueva Zelanda, es un programa nacional de investigación de cinco años de duración (2021-2026). El proyecto está financiado por el Fondo Endeavour del Gobierno neozelandés con unos 11 millones de dólares neozelandeses y tiene como objetivo superar los retos para permitir la expansión de la industria de la acuicultura en alta mar. En el proyecto internacional participan investigadores de Nueva Zelanda, Estados Unidos, Irlanda, Chile, Noruega y Alemania. La TU Braunschweig participa con el Instituto Leichtweiß de Ingeniería Hidráulica en cooperación con iTUBS, la empresa de innovación de la TU Braunschweig.
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