Acuicultura marina con redes de aleación de cobre

Las redes fuertes pueden soportar la corteza, pero necesitan cambios de diseño.

Los taladros de malla de aleación de cobre ofrecen mayores beneficios de resistencia y mantenimiento, pero pueden requerir técnicas especiales para integrarse con las instalaciones existentes.

La acuicultura marina está desempeñando un papel cada vez más importante para satisfacer la demanda mundial de productos del mar. La piscicultura en el medio marino favorece los sistemas basados ​​en estanques y circulación sobre la viabilidad económica de las operaciones a pequeña y gran escala, la disponibilidad de hábitat y la reducción de la demanda de energía.

La industria de la acuicultura marina también enfrenta sus desafíos, que van desde problemas ambientales relacionados con el alimento y los desechos de peces, hasta la pérdida de producto debido a los depredadores y escapes de peces, y los requisitos de mantenimiento debido a la biopurificación. Los problemas ambientales pueden aliviarse eligiendo el alimento y la ubicación correctos, por ejemplo, utilizando ingredientes a base de soja para limitar el uso de harina de pescado y ubicar las granjas fuera de puertos y bahías protegidos. Estos últimos desafíos pueden abordarse mediante avances tecnológicos, como el uso de nuevos materiales resistentes a los depredadores y a las cortezas para las redes de pesca.

Redes de polímero

La mayoría de las piscifactorías marinas utilizan redes fabricadas con polímeros, como el nailon, que suelen estar recubiertos con pintura antiincrustante. Aunque son baratas, ligeras y flexibles, las redes de polímero tienen una alta probabilidad de perder el volumen de la cámara neta debido a las altas corrientes y pueden verse comprometidas por los ataques de los depredadores que conducen a la fuga de los peces.

La limpieza biológica puede ser una preocupación para los ciclos de crecimiento más largos, ya que reduce la velocidad de enjuague de la jaula, aumenta el arrastre de la jaula y la carga de amarre e introduce áreas con menos oxígeno. La vida útil de los recubrimientos antiincrustantes suele ser de tres a seis meses, después de lo cual se debe realizar una limpieza de red programada.

Tecnología prometedora

Una solución tecnológica prometedora a estos problemas es el uso de redes de aleación de cobre. Estas aleaciones son inherentemente biorresistentes, tienen mayor fuerza y ​​resistencia a la mordedura que las redes poliméricas y tienen propiedades hidrodinámicas favorables.

Los estudios preliminares realizados por la Universidad de New Hampshire en colaboración con la Asociación Estadounidense de la Soja y la Asociación Internacional del Cobre tampoco han mostrado efectos biológicos adversos sobre la salud y la tasa de crecimiento de los peces cultivados a partir de aleaciones de cobre en línea.

Sin embargo, el uso de aleaciones de cobre plantea algunos desafíos para la industria, como el aumento de peso (que afecta todo, desde los requisitos de resistencia del collar flotante hasta la construcción de la pluma), la compatibilidad del material y el desgaste si el material no se instala correctamente. Por lo tanto, es fundamental comprender mejor el rendimiento de estas aleaciones antes de que puedan usarse a mayor escala.

La rejilla de cobre de la derecha resiste el biopeeling. La geometría de las redes de eslabones de la cadena también se caracteriza por una baja resistencia.

Estudios de corrosión, bioestadificación

Los autores realizaron varios estudios para cuantificar la resistencia biológica a las incrustaciones y la pérdida de material de las aleaciones de cobre en el agua de mar y para investigar las reacciones hidrodinámicas de las redes de aleaciones de cobre en el medio marino.

Cuantificar el rendimiento de las aleaciones de cobre en el medio marino es difícil porque depende de muchos factores ambientales, como el caudal y la circulación, la salinidad del agua, la temperatura, las concentraciones de iones metálicos y oxígeno disuelto y la luz solar. Aunque las pruebas de laboratorio aceleradas y las simulaciones numéricas pueden proporcionar información útil sobre el rendimiento de los materiales, solo se pueden obtener estimaciones de datos precisas mediante estudios de campo en lugares donde las condiciones ambientales son similares a las del sitio de uso. Estos datos pueden utilizarse para evaluar el uso de aleaciones de cobre específicas en la acuicultura marina para la producción de redes de pesca.

En 2011, un estudio de campo de 12 meses en el Atlántico Norte evaluó la corrosión y biodisponibilidad de 11 aleaciones de cobre producidas por varios fabricantes estadounidenses, alemanes y japoneses. Las aleaciones se suministraron en muestras de placas, mallas tejidas y soldadas y secciones de alambre.

Como parte del estudio, también se utilizaron tres materiales de referencia para comparar los resultados: placas de cobre puro, placas de acero dulce y redes de nailon.

Al final del estudio, la pérdida de material se cuantificó mediante cambios de peso y dimensiones y análisis micrográfico de superficie. Se realizaron pruebas mecánicas para evaluar la degradación de la rigidez y resistencia del material. Dado que no se dispone de protocolos estándar para evaluar la resistencia al bio-soplado, se cuantificó en términos de medición de masa de biomasa, composición taxonómica y observaciones visuales.

Resultados de la encuesta

Los resultados de este estudio mostraron que la mayoría de las aleaciones de cobre tenían tasas de pérdida de material similares a las del cobre puro y de seis a ocho veces más bajas que las tasas de corrosión del acero. Las tres aleaciones de cobre que se utilizan actualmente en la investigación y las operaciones comerciales mostraron una buena resistencia a la corrosión. Sin embargo, se observó un daño por corrosión localizado significativo para algunas aleaciones experimentales, lo que puede hacerlas inadecuadas para su uso a largo plazo en la acuicultura marina.

La mayoría de las aleaciones de cobre probadas tenían una biodisponibilidad mucho mayor que el acero y el nailon. No se observó biodegradación en la mayoría de las aleaciones de cobre, mientras que el peso seco de las muestras de placa de acero y malla de nailon aumentó en un 150 y 500 por ciento, respectivamente, debido a la bioseclusión. La seguridad de la biorremediación ha demostrado ser beneficiosa para los agricultores chilenos y turcos, ya que reduce los costos de mantenimiento para limpiar y reparar la red.

Hidrodinámica

El uso adicional de redes de aleación de cobre en la acuicultura marina requiere una investigación sistemática y una mejor comprensión de las propiedades hidrodinámicas. Las fuerzas de tracción de las redes de cobre difieren de las de las redes de nailon tradicionales debido a las diferencias en la rigidez del material, la rugosidad de la superficie y la disposición del hilo.

Para caracterizar las fuerzas de tracción de diferentes redes de cobre, se realizaron pruebas de laboratorio con diferentes velocidades de rotación en el tanque de remolque. Se realizaron pruebas en varios diseños de malla: eslabón de cadena, malla tejida, malla soldada rectangular y malla expandida.

Se observó que cuando los coeficientes de resistencia de la malla extendida mostraban la mayor resistencia, la resiliencia de las redes de cadena era aproximadamente dos veces más baja que la de las redes de nailon con una superficie similar prevista. Por lo tanto, el uso de redes de cobre puede causar menos fuerza en las líneas de amarre y anclas.

Además, se está llevando a cabo un estudio de referencia de la pérdida de volumen de las cámaras de malla de nailon y cobre. Los resultados preliminares mostraron que las cámaras de malla de cobre retuvieron su forma mejor que los bolígrafos de malla de nailon de tamaño similar debido a coeficientes de resistencia más bajos y mayor rigidez y peso.

Las pruebas han demostrado que las cámaras de malla de cobre retuvieron su forma mejor que las plumas de malla de nailon de tamaño similar.

Diseño de jaula

El enfoque de ingeniería para el diseño de granjas de peces con redes de aleación de cobre difiere significativamente de la metodología desarrollada para sistemas con redes de polímero. El procedimiento estándar para la construcción, puesta en servicio y rehabilitación de sistemas de acuicultura debe modificarse para integrar las redes de cobre sin problemas en la infraestructura de acuicultura existente.

Los desafíos tecnológicos incluyen un mayor peso neto, métodos adecuados de sujeción de la red, compatibilidad de materiales, flotabilidad del sistema y la infraestructura necesaria para la construcción de jaulas. La masa de las mallas de cobre requiere una mayor resistencia estructural en el marco de la jaula. Para garantizar una vida útil suficiente, las cámaras de malla de cobre deben estar correctamente unidas a los marcos de la jaula para limitar el movimiento relativo.

La pérdida de material acelerada puede ocurrir cuando diferentes materiales, como el acero y el cobre, entran en contacto con el agua de mar. También existen dificultades adicionales en la manipulación de los componentes durante la fabricación y el despliegue de la jaula.

Para abordar estos desafíos, se han desarrollado y probado las directrices técnicas adecuadas mediante el desarrollo de sistemas de redes de cobre en el Atlántico norte, el Pacífico sur y el Mediterráneo. Actualmente están siendo revisados ​​por los organismos de certificación noruegos.

(Nota del editor: este artículo se publicó originalmente en la edición de julio / agosto de 2012 de ).

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