Clasificación y Funciones de los Estériles Ultravioleta en Sistemas de Acuicultura de Recirculación

Sistema de Desinfección de Acuicultura de Recirculación

En sistemas de acuicultura de recirculación, los peligros de las bacterias y virus no deben subestimarse. Las bacterias consumen una gran cantidad de oxígeno disuelto en el agua, lo que lleva a la deficiencia de oxígeno en los organismos cultivados, crecimiento lento e incluso la muerte. Bacterias patógenas como  Flavobacterium columnare y Aeromonas hydrophila pueden causar enfermedades como la podredumbre de las branquias y la septicemia en organismos cultivados, lo que lleva a una mortalidad a gran escala y pérdidas económicas significativas para los acuicultores. Las infecciones virales se caracterizan por una transmisión rápida y dificultad para su control, lo que puede infectar un gran número de individuos cultivados en poco tiempo, alterar sus funciones fisiológicas y afectar gravemente la eficiencia de la acuicultura.

Los rayos ultravioleta (UV) y el ozono son altamente efectivos para matar bacterias y virus. La radiación UV penetra la membrana celular de los microorganismos a través de ondas de luz radiativa intensa, alcanza el núcleo y rompe la estructura doble del ADN, impidiendo que las bacterias se reproduzcan y provocando su muerte. Es particularmente efectivo contra microorganismos bacterianos en suspensión en el agua. El ozono, con sus fuertes propiedades oxidantes, reacciona rápidamente con las bacterias y virus, destruyendo sus orgánulos, ADN y ARN, y alterando la permeabilidad celular, lo que lleva a la lisis y muerte celular. Puede eliminar una variedad de microorganismos, incluidas células vegetativas bacterianas, esporas, virus y hongos. Debido a su buena difusibilidad, el ozono puede desinfectar todo el agua de cultivo acuícola sin puntos ciegos.

Estérilización UV

1. Clasificación por Método de Instalación

Las lámparas esterilizadoras UV pueden clasificarse en dos tipos según el método de instalación: montadas en tuberías y montadas en canales:

• Las lámparas de esterilización UV montadas en tuberías suelen instalarse dentro de las líneas de suministro de agua de los sistemas de acuicultura de recirculación. El agua fluye directamente a través de la sección de tubería con la lámpara de esterilización, asegurando un contacto completo entre el agua y la luz UV, lo que permite esterilizar eficientemente el agua en movimiento. Sus ventajas incluyen una estructura compacta que se integra bien con el sistema de tuberías, lo que las hace adecuadas para la esterilización del agua en escenarios con tasas de flujo relativamente bajas.

• Las lámparas de esterilización UV montadas en canales generalmente se instalan sobre o en los lados de canales de agua abiertos con un ancho y profundidad determinados, irradiando y esterilizando el agua que fluye a través del canal. Pueden cubrir un gran área de agua, lo que las hace adecuadas para manejar grandes tasas de flujo y cuerpos de agua abiertos, asegurando que una gran área de agua sea efectivamente irradiada por la luz UV para garantizar el rendimiento de esterilización.

2. Clasificación por intensidad de voltaje

Las lámparas de esterilización UV se dividen en dos tipos según la intensidad de voltaje: baja presión y media presión:

Las lámparas de esterilización UV de baja presión (LP) operan a voltajes relativamente bajos y generalmente generan luz UV de longitud de onda única, principalmente alrededor de 254 nanómetros . Esta longitud de onda tiene un efecto germicida significativo, bajo consumo de energía y buena estabilidad. Sin embargo, su potencia es relativamente limitada, lo que las hace adecuadas para aplicaciones a pequeña escala o lugares donde no se requiere una intensidad de esterilización extremadamente alta.

Las lámparas de esterilización UV de presión media (MP) operan a voltajes más altos, generando luz UV de múltiples longitudes de onda con una cobertura más amplia y una mayor capacidad germicida. Tienen una potencia más alta, lo que permite un tratamiento rápido de grandes volúmenes de agua y cuerpos de agua altamente contaminados. Sin embargo, consumen más energía y tienen costos de equipo más altos, lo que los hace comúnmente utilizados en sistemas de acuicultura de recirculación a gran escala con altos requisitos de eficiencia de esterilización y capacidad de tratamiento.

3. Principios y Factores de Influencia de la Estérilización UV

La luz UV es un tipo de radiación electromagnética, dividida en múltiples bandas de longitud de onda. La banda principal utilizada para la esterilización es la banda UVC (200-280 nanómetros), con alrededor de 254 nanómetros siendo la longitud de onda más efectiva para propósitos germicidas. Cuando el agua recirculante que lleva microorganismos como bacterias fluye a través de la zona de irradiación de una lámpara de esterilización UV, la energía de los fotones UV es absorbida por el material genético (como el ADN o ARN) dentro de las células microbianas. Los enlaces químicos en estos materiales genéticos se rompen después de absorber suficiente energía UV; por ejemplo, los enlaces de hidrógeno en la estructura de doble hélice del ADN son destruidos, lo que interrumpe los procesos de información genética como la replicación y transcripción. Esto impide que los microorganismos como las bacterias se reproduzcan, lo que lleva a su muerte y, por lo tanto, esteriliza y purifica el agua recirculante, asegurando la seguridad de la calidad del agua y creando un entorno saludable para el crecimiento de los organismos cultivados.

Los principales factores que influyen en la efectividad de la esterilización UV en acuicultura de recirculación son los siguientes:

1.Dosis de UV

La dosis de UV, determinada por la intensidad de UV y el tiempo de irradiación, es crítica para la efectividad de la esterilización. Una dosis insuficiente no puede romper la estructura de ADN o ARN de microorganismos como bacterias y virus, lo que lleva a una esterilización ineficaz. Solo cuando se alcanza la dosis específica requerida por los microorganismos objetivo se puede garantizar una buena tasa de esterilización.

2.Turbidez del agua

Los sólidos en suspensión y las partículas orgánicas en el agua aumentan la turbidez. Estas impurezas dispersan y absorben la luz UV, impidiéndole penetrar en el agua y reduciendo la exposición real de los microorganismos a la UV, lo que disminuye la eficiencia de la esterilización. Cuanto mayor sea la turbidez, más se atenúa la luz UV, y peor será la capacidad de esterilización.

• Tasa de Flujo de Agua

Una tasa de flujo de agua demasiado rápida reduce el tiempo de residencia de los microorganismos en la zona de irradiación UV, impidiéndoles recibir una dosis suficiente de UV y provocando una esterilización incompleta. Un flujo demasiado lento, aunque asegure el tiempo de irradiación, puede afectar la eficiencia general del sistema de agua recirculante.

• Especies Microbianas

Diferentes microorganismos tienen tolerancias variadas a la luz UV. Por ejemplo, las esporas bacterianas, debido a su estructura especial, son más resistentes a la irradiación UV que las células bacterianas comunes. Los virus, careciendo de una estructura celular, también difieren en su sensibilidad a la UV respecto a las bacterias. Por lo tanto, los tipos de microorganismos presentes afectan la eficacia de la esterilización.

• Grado de Envejecimiento de la Lámpara

A medida que aumenta el tiempo de uso, la eficiencia luminosa de las lámparas UV disminuye gradualmente, reduciendo la intensidad de UV de salida y la dosis efectiva de esterilización proporcionada. Esto provoca una disminución en el rendimiento de esterilización en comparación con cuando las lámparas fueron instaladas nuevas.