Acuicultura en alta mar: el futuro del cultivo de algas

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 situadas en alta mar. Expertos de los campos de la ingeniería hídrica, la ingeniería de estructuras y la biología marina colaboran en el desarrollo de tecnologías capaces de resistir 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 mayor espacio de expansión, aguas más limpias y frías, menos contaminación de las estructuras de cultivo por animales marinos y un abundante suministro de alimentos para las especies cultivadas. Además, la acuicultura aquí tiene un menor impacto negativo en el hábitat de los fondos marinos.

« Esto supone que podría aprovecharse el potencial agrario del mar abierto», afirma el profesor Nils Goseberg, director del Instituto Leichtweiß de Ingeniería Hidráulica de la TU Braunschweig.

Sin embargo, estas zonas también presentan retos significativamente mayores: Aguas más profundas, corrientes más fuertes y mayor oleaje 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 un sobredimensionamiento, que supondría elevados costes para los anclajes y sus componentes, así como un infradimensionamiento, que provocaría el fallo del sistema durante las tormentas.

Las mayores distancias desde la costa también repercuten en los costes de desplazamiento y mantenimiento del sistema, que requiere sistemas de bajo mantenimiento.

Innovadora granja 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 va a instalar 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 las algas y el conjunto de la granja, un aspecto que aún no se ha investigado lo suficiente desde el punto de vista científico», explica Henrik Neufeldt, miembro del equipo del proyecto en el Instituto Leichtweiß de Ingeniería Hidráulica.

El trabajo de investigación de los científicos del Instituto de Ingeniería Hidráulica Leichtweiß incluye experimentos en el canal de olas y en la cuenca de olas, así como la creación de modelos informáticos para analizar el comportamiento de las algas 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 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 mediante flotadores y cuyos extremos están anclados al fondo. Se crearon unos elementos 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 de sensores especiales, como el sistema Particle-Tracking-Velocimetry(PTV), registran el campo de flujos alrededor de la estructura, mientras que las fuerzas que actúan sobre las plantas se calculan 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 las diferentes condiciones de oleaje y cómo se influyen mutuamente las líneas de cultivo próximas.

Estos resultados se incorporan a modelos informáticos para contrastar y seguir optimizando la determinación de la carga del sistema en su conjunto.

Condiciones realistas en alta mar en la piscina de olas

En una segunda serie de pruebas en la piscina de olas, los científicos de Braunschweig recrearon el criadero de algas a escala 1:20. El objetivo era determinar las posibilidades de uso de las algas en el mar.

El objetivo era determinar la utilidad del sistema en condiciones realistas en alta mar.
Se probaron diferentes materiales para las líneas de cabecera, 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 de las algas.

«La tensión y la estabilidad de las líneas son especialmente importantes para garantizar unas condiciones de crecimiento constantes en términos de luz y nutrientes», afirma Henrik Neufeldt. Combinando sensores de fuerza, indicadores del nivel de las olas, sensores de velocidad y cámaras de seguimiento del movimiento, los investigadores pudieron registrar y analizar en detalle las deformaciones y movimientos del sistema.

El objetivo prioritario 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 ofrecer enormes oportunidades de producción más allá de la mera producción de alimentos, sino también contribuir a proteger el medio ambiente marino.

Datos del proyecto

El proyecto de acuicultura en alta mar dirigido por el Instituto Cawthron de Nueva Zelanda, «Ngā Punga o te Moana», es un programa nacional de investigación de cinco años de duración (2021-2026).

El proyecto está financiado por el Endeavour Fund 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.