La acuicultura con microalgas se ha convertido en uno de los campos más dinámicos y prometedores dentro de la producción de organismos acuáticos. En pocas décadas ha pasado de ser un apoyo casi experimental para larvas y moluscos, a perfilarse como una pieza clave en modelos de producción intensiva, biofloc, sistemas simbióticos y biorrefinerías de gran escala. Hoy no se entiende la crianza moderna de peces, crustáceos y bivalvos sin tener en cuenta el papel del fitoplancton cultivado.
Las microalgas aportan nutrición de alta calidad, mejora de la calidad de agua y servicios ecosistémicos difíciles de reproducir con insumos convencionales. Desde la generación de «agua verde» en estanques rústicos hasta complejos fotobiorreactores controlados por ordenador, el abanico de aplicaciones es enorme. A lo largo de este artículo vamos a desgranar, con calma y en lenguaje llano, qué son, cómo se cultivan, cómo se integran en los sistemas de acuicultura, qué ventajas e inconvenientes tienen y hacia dónde apunta la investigación más avanzada.
Qué son las microalgas y por qué son tan importantes en acuicultura
Las microalgas son microorganismos unicelulares fotosintéticos que viven principalmente en medios acuáticos, tanto marinos como de agua dulce. Forman el núcleo del fitoplancton y son la base de la cadena trófica en mares, lagunas y estuarios. Muchas especies son autótrofas estrictas (producen su propio alimento a partir de luz, CO₂ y nutrientes inorgánicos), pero existen también formas heterótrofas y mixótrofas capaces de aprovechar compuestos orgánicos.
Desde el punto de vista biológico se distinguen microalgas procariotas y eucariotas. Las procariotas, como las cianofíceas, no tienen un núcleo celular bien definido; las eucariotas (clorofíceas, crisofíceas, bacilariofíceas, haptofíceas, dinoflagelados, euglenofíceas, etc.) sí cuentan con orgánulos organizados. En acuicultura suelen emplearse sobre todo grupos como clorofíceas, crisofíceas, diatomeas y algunas haptofíceas por su composición nutricional y su buen comportamiento en cultivo masivo.
Pese a que se estima la existencia de más de 30.000 especies de microalgas, sólo unas pocas decenas se han estudiado en profundidad y alrededor de una decena se cultivan de forma comercial. Su importancia no se limita al alimento de organismos acuáticos: también tienen peso creciente en alimentación humana, piensos, fertilizantes, biocombustibles y cosmética, pero aquí nos centraremos en su papel dentro de la acuicultura.
En los ecosistemas acuáticos, las microalgas son responsables de una parte muy significativa de la producción de oxígeno y de la fijación de CO₂ a escala global. Trasladado a un criadero, esto se traduce en mejoración del ambiente de cultivo cuando se manejan con criterio, aunque también pueden provocar problemas serios (anoxia, oscilaciones de pH, mortalidades súbitas) si se descontrolan.
Principales tipos de microalgas usadas en acuicultura
En las últimas décadas se ha consolidado un pequeño grupo de especies que se consideran microalgas “de referencia” para hatcheries y sistemas de engorde, gracias a su valor nutritivo, su digestibilidad y su capacidad de crecer en cultivos masivos relativamente estables.
Entre las más utilizadas destacan:
- Chlorella (clorofícea de agua dulce y marina): muy rica en proteínas y vitaminas, se usa tanto en acuicultura como en suplementos humanos. En acuicultura sirve de alimento directo para peces, camarones y como parte de mezclas en fases larvarias.
- Spirulina (cianobacteria): conocida por su alto contenido en antioxidantes y ácidos grasos esenciales. Se emplea sobre todo como suplemento y colorante natural en piensos para intensificar la coloración y mejorar el estado sanitario.
- Dunaliella (clorofícea): productora de pigmentos carotenoides con propiedades antioxidantes; se utiliza como colorante natural en dietas de peces y en algunos casos como fuente de compuestos bioactivos.
- Nannochloropsis (eucariota de pequeño tamaño): apreciada por su alto contenido en ácidos grasos omega-3 y por su diámetro celular muy reducido, ideal para la alimentación de larvas de peces y crustáceos.
- Tetraselmis suecica y otras especies de Tetraselmis: clorofíceas móviles, de mayor tamaño, con buena calidad proteica y de lípidos, muy usadas en criaderos marinos y en ensayos con biofloc.
- Isochrysis galbana e Isochrysis sp.: crisofíceas marinas ricas en DHA, clave para fases larvarias de bivalvos y peces marinos.
- Chaetoceros muelleri y Thalassiosira weissflogii (diatomeas): fundamentales en nutrición de moluscos y camarones por su contenido en EPA y su pared celular particular.
Estudios comparativos han mostrado que la fuente de nitrógeno del medio de cultivo influye en la productividad y composición de estas microalgas. Por ejemplo, trabajos con Chaetoceros muelleri, Thalassiosira weissflogii, Isochrysis sp. y Tetraselmis suecica han demostrado que la urea y fertilizantes como Nutrilake pueden modificar tasas de división, biomasa seca, contenido proteico, carbohidratos y lípidos, obteniéndose respuestas diferentes según la especie.
Usos de las microalgas en acuicultura: mucho más que alimento
El uso más conocido es su función como alimento vivo de alto valor nutricional, pero la cosa no queda ahí. Las microalgas actúan también como biofiltros, productoras de oxígeno, generadoras de bioproductos y pieza central en tecnologías de agua verde y acuicultura simbiótica.
Alimentación de larvas y juveniles
En las fases tempranas de peces, crustáceos y moluscos, la dieta debe ser extraordinariamente nutritiva y fácilmente digerible, un principio clave en la nutrición acuícola. Las microalgas proporcionan proteínas de buena calidad, ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (EPA, DHA), vitaminas y pigmentos esenciales para el desarrollo correcto de órganos, membranas celulares y sistemas nerviosos.
En larvicultura de camarón marino (como Litopenaeus vannamei), los cultivos de Tetraselmis e Isochrysis han sido claves para conseguir tasas de supervivencia elevadas desde el estadio zoea III hasta postlarva. Estas microalgas aportan EPA (C20:5) y DHA (C22:6), ácidos grasos que no se encuentran en fuentes terrestres y que son imprescindibles para un crecimiento sano en ambientes marinos.
También se utilizan como suplemento en piensos para peces juveniles y adultos, tanto directamente deshidratadas como integradas en harinas o concentrados. Spirulina, Nannochloropsis o mezclas de diatomeas se añaden para mejorar coloración, ganancia de peso, respuesta inmune y calidad del filete.
Mejora y control de la calidad del agua
Las microalgas se comportan como depuradoras biológicas: captan nitratos y fosfatos del agua, dos nutrientes que, en exceso, conducen a la eutrofización y a proliferaciones descontroladas de algas no deseadas. Al integrarlas en el sistema se consigue reducir la acumulación de compuestos nitrogenados y fosforados, manteniendo un ambiente más estable para los animales de cultivo.
Mediante la fotosíntesis, estos microorganismos producen oxígeno y consumen CO₂, contribuyendo a mantener niveles aceptables de oxígeno disuelto durante el día y amortiguando parcialmente flujos de dióxido de carbono. Sin embargo, este efecto tiene doble cara: una biomasa excesiva puede causar fuertes anoxias nocturnas y oscilaciones de pH, como veremos más adelante en el apartado de agua verde.
Biofiltración y purificación del agua
En sistemas más tecnificados, las microalgas se incorporan como biofiltros en circuitos de recirculación. El objetivo es que retiren nutrientes disueltos, ciertos metales pesados y parte de la carga orgánica, reduciendo la necesidad de grandes recambios de agua.
Se ha comprobado que algunas especies pueden retener metales pesados y disminuir poblaciones de bacterias patógenas al competir por nutrientes o producir metabolitos antimicrobianos. En instalaciones de recirculación para peces (RAS) y en estanques conectados a fotobiorreactores, esto se traduce en menor carga microbiana indeseable y menos efluentes contaminantes.
Producción de bioproductos de alto valor
Aunque no es el uso principal dentro de una granja de peces, la acuicultura con microalgas se está conectando cada vez más con la biorrefinería de algas. A partir de la biomasa generada se pueden extraer aceites ricos en omega-3, pigmentos carotenoides, antioxidantes, polisacáridos y otros compuestos de interés para piensos premium, fertilizantes, biocombustibles y aplicaciones farmacéuticas.
El proyecto europeo SABANA (Sustainable Algae Biorefinery for Agriculture and Aquaculture) ha demostrado a escala industrial que es viable cultivar microalgas con aguas residuales urbanas y agrícolas y agua de mar, integrando la depuración del agua con la obtención de productos de valor añadido: piensos para peces, fertilizantes ecológicos y biocombustibles. Este enfoque encaja perfectamente en la bioeconomía circular y recuerda el modelo de revalorización de algas de Boiro: reducir emisiones, mejorar la calidad del agua y crear empleo en regiones costeras.
Cultivo de microalgas: sistemas, medios y parámetros clave
Uno de los grandes atractivos de las microalgas es su altísima tasa de crecimiento y su capacidad de adaptarse a entornos muy diversos. En condiciones óptimas, algunas especies pueden duplicar su biomasa en cuestión de horas, lo que permite una producción continuada y ajustada a las necesidades del criadero.
Sistemas abiertos y fotobiorreactores cerrados
Los cultivos pueden organizarse en sistemas abiertos (estanques poco profundos, lagunas rústicas, tanques de obra, bolsas grandes al exterior) o en sistemas cerrados (fotobiorreactores tubulares, de panel plano, bolsas estériles, matraces en laboratorio). Cada opción tiene sus pros y contras.
- En los sistemas abiertos se aprovecha la luz solar, la inversión inicial es menor y resultan muy adecuados para zonas cálidas y con buena radiación. Sin embargo, es más difícil mantener monocultivos puros, controlar la contaminación por otras algas o protozoos, y regular finamente parámetros como temperatura y salinidad.
- Los fotobiorreactores cerrados permiten un control estricto de luz, temperatura, nutrientes, pH y aireación. Son la opción preferida para cultivos axénicos, fases de producción de inóculo y ensayos experimentales. Su principal inconveniente es el coste de instalación y operación, sobre todo cuando se usa iluminación artificial.
En la práctica, muchas instalaciones combinan pequeños volúmenes controlados en laboratorio (para mantener las cepas puras y generar el inóculo) con tanques mayores o estanques rústicos para el cultivo masivo destinado a la alimentación de larvas o a la obtención de biomasa para otros usos.
Parámetros físicos: luz, temperatura, aireación y profundidad
Para que los cultivos funcionen hace falta ajustar con cuidado varios parámetros. La iluminación suele situarse entre 2.000 y 4.000 lux para muchas especies, con fotoperíodos que pueden ir desde la iluminación continua (para maximizar la tasa de división) hasta ciclos día/noche similares a la luz natural, que favorecen un crecimiento más estable y saludable.
La temperatura óptima varía según el grupo: muchas diatomeas crecen mejor entre 15 y 20 °C y pocas soportan más de 28 °C, mientras que algunas clorofíceas como Chlorella pueden tolerar intervalos amplios (aprox. 12,5-30 °C en cultivos exteriores). La profundidad del tanque es crítica para que la luz penetre lo suficiente; en sistemas muy profundos la capa inferior puede quedar prácticamente en penumbra.
La aireación sirve para homogenizar nutrientes, evitar sedimentación y aportar CO₂. En cultivos masivos se recomienda inyectar pequeñas cantidades de CO₂ (del orden del 0,5 %) para mejorar la fotosíntesis y estabilizar el pH. La forma del recipiente también influye: en algunos tanques mal diseñados, las diatomeas tienden a acumularse en zonas de poca turbulencia, ralentizando el crecimiento global.
Requerimientos químicos y medios de cultivo
Las microalgas necesitan, además de luz y CO₂, un conjunto de macronutrientes y micronutrientes que deben ajustarse a cada especie y sistema. Entre los macronutrientes esenciales se incluyen carbono, nitrógeno (en forma de nitrato, amonio o urea), fósforo, silicio (para diatomeas), magnesio, potasio, calcio y azufre. Los oligoelementos como hierro, zinc, manganeso, cobre, molibdeno, boro o cobalto se requieren en concentraciones mucho menores pero resultan igualmente indispensables.
Para garantizar una composición constante del medio se han desarrollado numerosas fórmulas estándar, tanto para agua de mar enriquecida como para cultivos de agua dulce. Destacan medios como CHU 10, Miguel (Allen-Nelson), Erd-Schreiber, Yashima y sus modificaciones, formulaciones de Guillard (f/2 y variantes), MET 44 para Bacillariophyceae, y medios específicos de agua dulce con macronutrientes, micronutrientes, vitaminas y buffers tipo Tris. Cada uno se ajusta mejor a ciertos grupos (clorofíceas, crisofíceas, diatomeas, etc.) y condiciones de cultivo.
En producción comercial a gran escala es habitual enriquecer agua de mar con fertilizantes agrícolas (urea, fosfato triple, nitrato de amonio) por su bajo coste, o incluso recurrir a fertilización orgánica en estanques rústicos destinados a especies herbívoras como las carpas. Lo importante es equilibrar las relaciones N:P:K y asegurar que no haya carencias de micronutrientes clave.
Métodos de aislamiento, purificación y control bacteriológico
Para partir de cultivos fiables se aplican diferentes técnicas de aislamiento y purificación de cepas. Entre las más usadas están el pipeteo capilar bajo microscopio (para seleccionar células individuales mayores de 10 μm), el rayado de placas de agar con medios específicos para microalgas, y las diluciones seriadas combinadas con resiembras clonales hasta obtener monocultivos.
La purificación suele complementarse con el uso cuidadoso de antibióticos para reducir la carga bacteriana sin dañar en exceso a las algas. Para controlar la presencia de bacterias se emplean medios como el de Zobell, sembrando muestras en cajas de Petri y observando el crecimiento. Según el patrón de colonias, se puede decidir si hace falta un tratamiento adicional o si el cultivo está en buen estado sanitario.
Métodos de esterilización y desinfección
Mantener el material y el agua de cultivo libres de contaminantes es básico. En acuicultura con microalgas se combinan métodos químicos y físicos de esterilización. Entre los químicos destacan el uso de hipoclorito sódico para desinfectar recipientes y agua de mar (neutralizado posteriormente con tiosulfato), el formol para tratar instalaciones muy contaminadas y soluciones de alcohol etílico al 70 % para cristal y material de laboratorio.
En cuanto a los métodos físicos, el calor húmedo aplicado de forma intermitente (tindalización) y la autoclave son las herramientas clásicas para medios de cultivo, vitaminas y vidrio. La filtración mediante membranas (0,45-5 μm) o cartuchos sintéticos se emplea tanto para medios como para sistemas de aireación. Y la radiación ultravioleta se ha revelado como un recurso muy útil para desinfectar agua de mar, reducir drásticamente la carga bacteriana en criaderos de peces, ostiones y cultivos de microalgas.
Numerosos estudios han cuantificado la reducción de bacterias y virus en función de la dosis de U.V. (μW·s/cm²), demostrando eficiencias cercanas al 100 % en distintos caudales y configuraciones de sistemas de recirculación, tanques de almacenamiento y unidades de tratamiento de efluentes.
Tipos de cultivo: estático, semicontinuo y continuo
En función de las necesidades del criadero y de la escala de producción, se emplean varios esquemas de operación:
- Cultivo estático: se inocula un volumen, se deja crecer hasta la fase exponencial o hasta una densidad objetivo y se cosecha todo el contenido. Es el enfoque típico para generar inóculo o para utilizar el volumen completo como alimento en momentos determinados.
- Cultivo semicontinuo: se cosecha una fracción del volumen de forma periódica y se repone con medio fresco, manteniendo la densidad en un intervalo. Este sistema es muy utilizado para alimentar de manera constante a larvas y organismos filtradores, ajustando la tasa de dilución a la máxima producción sostenible.
- Cultivo continuo (turbidostatos, quimiostatos): entrada y salida constante de medio y cultivo, manteniendo volumen y densidad estables en equilibrio dinámico. Requiere mayor control, pero proporciona biomasa muy uniforme.
Modelos matemáticos como los de Monod y Droop se han empleado para describir la relación entre densidad celular, tasa de dilución y producción en cultivos semicontinuos de especies como Tetraselmis suecica, Isochrysis galbana o Chlorella saccharophila. A partir de curvas de producción parabólicas se determina una tasa de dilución óptima que maximiza la biomasa cosechable manteniendo el cultivo estable.
Agua verde en acuicultura: ventajas, riesgos y relación con la acuicultura simbiótica
La llamada “agua verde” es un concepto muy extendido en acuicultura extensiva e intensiva de bajo coste. Se refiere a cuerpos de agua (estanques, lagunas, tanques rurales) donde domina una comunidad de microalgas que otorga al agua un color verde intenso por la clorofila.
Desde el punto de vista práctico, el agua verde se puede generar de dos maneras principales: mediante cultivos controlados en laboratorio y trasvase al sistema de cultivo, o fomentando el crecimiento de fitoplancton en el propio estanque mediante fertilización y manejo del recambio de agua.
Agua verde generada en laboratorio
En este enfoque se trabaja en tanques pequeños o bolsas plásticas cerradas, donde se seleccionan especies concretas (por ejemplo, Tetraselmis sp. e Isochrysis sp. para larvas de camarón) y se regulan luz, temperatura y nutrientes con medios de cultivo selectivos. El resultado es un agua rica en microalgas “buenas” y relativamente libre de contaminantes.
Este tipo de agua verde ha sido determinante para lograr el éxito en la reproducción de especies clave como Litopenaeus vannamei, ya que permite aportar EPA y DHA en las proporciones adecuadas y con tamaños celulares adecuados para las diferentes fases larvarias.
Agua verde generada en exterior
El segundo enfoque es más rústico y económico. Consiste en manejar los recambios de agua y la fertilización en estanques o tanques rurales de forma que se favorezca el crecimiento del fitoplancton ya presente de manera natural. No se seleccionan especies concretas: se añaden nutrientes (nitrógeno, fósforo, potasio y microelementos) y se deja que las microalgas autóctonas proliferen.
En estos sistemas suelen dominar géneros oportunistas como Chlorella, que aprovechan bien los aportes de nutrientes asociados al manejo del cultivo. El resultado puede ser un alimento natural abundante para tilapias, camarones peneidos y otras especies planctívoras u omnívoras que consumen gran proporción de plancton.
Limitaciones nutricionales y riesgos ambientales del agua verde
Aunque las microalgas son una fuente excelente de ácidos grasos esenciales, el agua verde, considerada como único recurso trófico, suele ser deficiente en proteínas de alta digestibilidad y otros nutrientes que sí aportan las bacterias y zooplancton asociados a tecnologías de biofloc. Los bioflóculos combinan materia bacteriana (con contenidos proteicos del 43-50 %), microalgas, protozoos, microcrustáceos, rotíferos y nematodos, generando un “cóctel” mucho más equilibrado.
Además, una concentración excesiva de microalgas puede provocar eventos de anoxia nocturna. Durante el día las algas producen oxígeno, pero por la noche, al cesar la fotosíntesis, consumen oxígeno para respirar. Si la biomasa es muy alta, la concentración de oxígeno puede caer por debajo de 2 mg/L en pocas horas, provocando mortalidades masivas de peces o camarones.
Otro problema frecuente son las fuertes oscilaciones de pH. De día, las microalgas consumen CO₂ y bicarbonato, reduciendo la formación de ácido carbónico y elevando el pH. De noche, al no haber fotosíntesis, el CO₂ se acumula y el pH desciende bruscamente. Estas variaciones afectan tanto al metabolismo de los animales como a procesos microbianos clave, como la nitrificación. Además, el consumo continuo de alcalinidad puede dificultar el endurecimiento del exoesqueleto en camarones, volviéndolos más vulnerables a canibalismo y patógenos.
En situaciones extremas pueden darse episodios de “muerte súbita”. Un cambio brusco de condiciones (por ejemplo, una lluvia intensa que modifique pH y salinidad) puede provocar la muerte masiva de las microalgas; su caída al fondo y posterior descomposición genera una capa anóxica, producción de ácido sulfhídrico y un cóctel tóxico letal para camarones y peces bentónicos. El síntoma típico es un estanque que se vuelve transparente en pocas horas, con animales muertos flotando.
Acuicultura simbiótica y control de las microalgas mediante biofloc
En los sistemas de acuicultura simbiótica, como las tecnologías biofloc y aquamimicry, se busca que la comunidad bacteriana y el consorcio de microorganismos asociados dominen el sistema y mantengan a raya las explosiones de microalgas. Las bacterias producen, entre otros compuestos, enzimas como celulasas capaces de lisar las paredes de muchas algas, evitando que lleguen a dominar completamente el medio.
En estos sistemas el color del agua suele ser marrón, marrón verdoso o café, nunca verde intenso. Las microalgas están presentes, forman parte de los flóculos y contribuyen a retirar amonio y nitratos y a aportar oxígeno, pero sus poblaciones se mantienen relativamente controladas por la acción microbiana y por la compleja red trófica del biofloc.
Innovación, recirculación y grandes proyectos con microalgas
Más allá de los criaderos tradicionales, la acuicultura con microalgas está entrando en una fase donde se prioriza la eficiencia en el uso de agua, nutrientes y energía. Un ejemplo claro es el trabajo desarrollado en Canarias con Tetraselmis striata en tanques exteriores de hasta 10.000 litros operados en modo semicontinuo.
En este estudio se consiguió recircular durante dos meses el 100 % del medio de cultivo tras la cosecha, reutilizando directamente el sobrenadante de la centrifugación sin tratamientos adicionales. No se observaron diferencias significativas en productividad, composición bioquímica ni calidad microbiológica respecto a cultivos con agua nueva, lo que demuestra la viabilidad técnica de modelos de recirculación casi completa.
A nivel industrial, estas estrategias permiten reducir hasta un 84 % el volumen de efluentes generados y disminuir alrededor de un 51 % la energía asociada al bombeo de agua de mar, lo que equivale a una reducción aproximada del 7,5 % del consumo energético total del proceso productivo. La productividad alcanzó en exterior unas 43,7 toneladas por hectárea y año, con contenidos proteicos superiores al 50 % en base libre de cenizas, muy atractivos para piensos acuícolas.
Además, la biomasa obtenida cumplió los estándares europeos de seguridad en metales pesados y calidad microbiológica tanto para alimentación animal como, potencialmente, humana. En instalaciones de unas 10 hectáreas, este tipo de modelo evitaría el vertido de al menos 3 toneladas de nitrato y 1 tonelada de fosfato al año, reforzando el papel de la acuicultura con microalgas como solución a problemas de contaminación por nutrientes.
En paralelo, proyectos como SABANA y la actividad de centros como el ICMAN-CSIC, el Centro Tecnológico de Acuicultura de Andalucía (CTAQUA) o empresas especializadas en fitoplancton marino muestran cómo la integración de biotecnología de microalgas, tratamiento de aguas residuales y acuicultura está consolidando modelos de bioeconomía circular a escala regional y europea.
La realidad actual es que las microalgas se han consolidado como herramienta transversal en acuicultura: permiten alimentar larvas exigentes, estabilizar en parte la calidad del agua, reducir vertidos, aprovechar residuos, producir compuestos de alto valor y apoyar sistemas simbióticos más resilientes. El reto pasa por afinar todavía más los métodos de cultivo, control y recirculación, y por formar a los acuicultores en un manejo que saque partido de sus ventajas minimizando los riesgos de anoxia, desequilibrios de pH o mortalidades masivas asociadas a un mal control del fitoplancton.
