Sistema hidropónico (1) con ciclo hidrológico cerrado comprendiendo al menos una unidad de acuicultivo (2) y al menos una unidad hidropónica (5),

donde la unidad de acuicultivo (2) presenta al menos un desagüe (3), caracterizado por el hecho de que el desagüe está conectado funcionalmente a través de una válvula de un sentido (4) con la unidad hidropónica (5) de tal manera que se puede introducir agua de la unidad de acuicultivo (2) a la unidad hidropónica (5), y la unidad hidropónica (5) presenta al menos un dispositivo de captura con refrigeración (6), donde el al menos un dispositivo de captura con refrigeración (6) está conectado funcionalmente con la unidad de acuicultivo (2) de tal manera que el agua conseguida de por lo menos un dispositivo de captura con refrigeración (6) se puede transportar a la unidad de acuicultivo (2)

Instalación hidropónica para la producción de verduras y pescados.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un sistema hidropónico con ciclo hidrológico cerrado, un procedimiento para la fabricación de productos hidropónicos y la utilización de un sistema hidropónico.

Antecedentes tecnológicos y Estado de la técnica

Como cultivo hidropónico se entiende la cría controlada de organismos acuáticos, como p. ej. peces, cangrejos, marisco o plantas acuáticas, como p. ej. algas. El cultivo hidropónico y la tecnología de cultivo hidropónico son un mercado de fuerte crecimiento en todo el mundo. Actualmente los productos del cultivo hidropónico cubren aprox. el 29% del beneficio de la pesca mundial.

Un problema del cultivo hidropónico es que durante la cría el agua se ensucia con productos metabólicos de los animales, por ejemplo de peces, y/o con residuos del pienso añadido, y se debe depurar para no comprometer la productividad de la cría.

En las así llamadas instalaciones de acuicultura abiertas esto se consigue sustituyendo el agua por agua dulce y trasvasando el agua utilizada al entorno. De esta manera se daña en gran medida el medio ambiente, las aguas naturales presentes se pueden eutrofiar e incluso hipertrofiar, además el consumo de agua en instalaciones de este tipo es muy alto. De este modo suben los costes de tales instalaciones y éstas sólo pueden funcionar en lugares con suficientes recursos hidráulicos.

Para reducir estas desventajas lo más posible, se desarrollan instalaciones de acuicultura con ciclo hidrológico cerrado, en las cuales el agua usada y sucia se depura mediante una depuración mecánico-biológica del agua y se reconduce al criadero de peces.

Para la limpieza biológica se utilizan diferentes filtros biológicos. En estos filtros los compuestos nitrogenados secretados por los peces, especialmente amonio o amoniaco, se oxidan a nitrato por nitrificación bacteriana. El proceso de nitrificación en un sistema de recirculación cerrado lleva a una disminución del pH la vez que a una acumulación de nitrato en el agua purificada. Este procedimiento puede tener lugar o bien mediante la aplicación de una fase de desnitrificación o mediante una mayor adición de agua dulce. En ambos casos el nitrógeno no aprovechado se libera como emisión en el medio ambiente. El nitrógeno, en especial el nitrógeno de nitrato, es sin embargo muy bueno para la nutrición de plantas. Por eso ya se hicieron ensayos en el pasado para la producción combinada de plantas y peces con el objetivo de conseguir un mejor aprovechamiento de nutrientes y una mejor depuración del agua. Así surgieron los así llamados sistemas hidropónicos, donde en una instalación de acuicultura cerrada se integra un cultivo hidropónico (o acuicultivo), el cual aloja el agua con nitrato después de la nitrificación. En este caso el agua residual con nitrato del cultivo hidropónico se da a plantas en un cultivo hidropónico como solución nutritiva. Después el agua que contiene el nitrato no absorbido por las plantas se lleva nuevamente al cultivo hidropónico. Las plantas actúan en este caso como consumidoras de nitrato. Sistemas hidropónicos adecuados se han descrito p. ej. en la patente DD 240 327 A1 y de Rennert y Drews 1989, 1989 (B. Rennert, M. Drews; Eine Möglichkeit der kombinierten Fisch- und Gemüseproduktion in Gewächshäusern (Una posibilidad para la producción combinada de pescado y vegetales en invernaderos); Fortschr. Fisch.wiss. 8 (1989): 19-27).

Un problema de estas instalaciones se encuentra en que las necesidades de los animales criados en el acuicultivo y de las plantas del cultivo hidropónico en el agua son diferentes. Mientras que las plantas necesitan en la zona de la raíz un valor de pH menor de 6, para que los peces crezcan de forma productiva necesitan un valor de pH mayor de 6, para que puedan reproducirse de forma rentable. Mientras que el agua con nitrato, tal cual ésta sale del filtro biológico, responde a las exigencias de valor de pH de las plantas, el agua que se debe reconducir al cultivo hidropónico aún contiene demasiado nitrato residual y no presenta el valor del pH favorable necesario para los peces. En los sistemas hidropónicos convencionales la estabilización de valores de pH necesaria aquí se alcanza esencialmente a través del suministro de agua dulce. En total la renovación de agua necesaria en el sistema hidropónico para ajustar el valor de pH y para impedir la acumulación de nitrato en el agua purificada es de una media de entre el 20% y 25% del volumen de agua total de la instalación por día (Rennert y Drews 1989). Con un alto consumo de agua de este tipo estos sistemas hidropónicos sólo son rentables en su funcionamiento con peces de alto precio en el mercado y cuando la instalación esté a la vez situada en un lugar con suficiente suministro de agua.

La tarea de la presente invención era superar o reducir una o varias de las desventajas descritas del estado de la técnica.

Solución según la invención

La tarea se soluciona facilitando un sistema hidropónico con un ciclo hidrológico cerrado, comprendiendo al menos una unidad de acuicultivo y al menos una unidad hidropónica, caracterizado por el hecho de que la unidad de acuicultivo presenta al menos un desagüe, el cual se conecta funcionalmente mediante una válvula de un sentido con la unidad hidropónica de tal manera que se puede introducir agua de la unidad de acuicultivo en la unidad hidropónica, y la unidad hidropónica presenta al menos un dispositivo de captura con refrigeración, con lo cual el al menos un dispositivo de captura con refrigeración se conecta funcionalmente con la unidad de acuicultivo de tal manera que el agua obtenida de al menos un dispositivo de captura con refrigeración se puede introducir en la unidad de acuicultivo.

En el sistema hidropónico según la invención el agua usada por la unidad de acuicultivo fluye por un desagüe a través de una válvula de un sentido hasta la unidad hidropónica. Allí se usa el agua para mojar las plantas y nutrirlas con sustancias nutritivas. Las plantas toman el agua y las sustancias nutritivas (e.o. nitrato), y entonces durante el proceso de transpiración vegetal éstas expulsan agua sin sustancias nutritivas (e.o. nitrato) en el aire en la unidad hidropónica. Este agua de transpiración de las plantas se acumula mediante el dispositivo de captura con refrigeración de la unidad hidropónica y se reconduce a la unidad de acuicultivo. Se produce un ciclo hidrológico cerrado en el sistema hidropónico, donde las plantas de la unidad hidropónica sirven como filtro natural para nitrato y como corrector natural para el valor de pH del agua. Las plantas sirven en este caso no sólo como consumidoras del nitrato contenido en el agua, sino como un verdadero filtro de nitrato en tanto en cuanto éstas emiten agua de transpiración la cual está esencialmente libre de nitrato. Un suministro de agua dulce para la regulación del valor de pH o la concentración de nitrato en el agua purificada antes de la reconducción en la unidad de acuicultivo ya no es necesaria. El sistema hidropónico según la invención extrae agua únicamente mediante la toma de biomasa en forma de animales reproductores o material vegetal. Únicamente, ésta debe suministrarse con la puesta en funcionamiento de la instalación. Por ello en una forma de ejecución preferida es posible proporcionar un sistema hidropónico según la invención, en el cual el suministro de agua dulce diario necesario para el funcionamiento de la instalación sea menor del 5% del volumen de agua total de la instalación, preferentemente menor del 3%.

Por consiguiente con el sistema hidropónico según la invención se pone a disposición por primera vez un sistema cerrado y casi libre de emisiones, en el cual esencialmente sólo se deben suministrar piensos para peces y cantidades de agua mínimas. Por ello la instalación según la invención se puede utilizar de forma ecológica y económica y también es idónea para su aplicación en zonas en las cuales hay menos agua disponible.

Bajo el concepto "unidad de acuicultivo" en lo que se refiere a la invención se entiende una instalación, la cual es adecuada para la cría controlada de organismos acuáticos como peces, cangrejos, marisco y plantas acuáticas, como por ejemplo algas. Dichas instalaciones de acuicultura son conocidas por el experto y están descritas en la biblio-grafía.

En una forma de ejecución preferida la unidad de acuicultivo presenta al menos una zona para la cría de peces, p. ej. en forma...

1. Sistema hidropónico (1) con ciclo hidrológico cerrado comprendiendo al menos una unidad de acuicultivo (2) y al menos una unidad hidropónica (5), donde la unidad de acuicultivo (2) presenta al menos un desagüe (3), caracterizado por el hecho de que el desagüe está conectado funcionalmente a través de una válvula de un sentido (4) con la unidad hidropónica (5) de tal manera que se puede introducir agua de la unidad de acuicultivo (2) a la unidad hidropónica (5), y

la unidad hidropónica (5) presenta al menos un dispositivo de captura con refrigeración (6), donde el al menos un dispositivo de captura con refrigeración (6) está conectado funcionalmente con la unidad de acuicultivo (2) de tal manera que el agua conseguida de por lo menos un dispositivo de captura con refrigeración (6) se puede transportar a la unidad de acuicultivo (2).

2. Sistema hidropónico (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la unidad hidropónica (5) presenta más de un dispositivo de captura con refrigeración (6), donde los dispositivos de captura con refrigeración (6) están dispuestos el uno al lado del otro y/o en serie.

3. Sistema hidropónico (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la válvula de un sentido (4) está formada de manera regulable manual o automáticamente.

4. Sistema hidropónico (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la unidad hidropónica (5) presenta al menos una zona para el preparado y/o almacenamiento de la solución nutritiva (11) y una zona para el cultivo de plantas (12).

5. Sistema hidropónico (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la unidad de acuicultivo (2) presenta al menos una zona para la cría de peces (8), un filtro mecánico (9) y un filtro biológico (10).

6. Sistema hidropónico (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que tanto la unidad de acuicultivo (2), como la unidad hidropónica (5) están dispuestas funcionalmente en un invernadero común de tal manera que se origina un espacio de aire común continuo, el cual está conectado con el al menos un dispositivo de captura con refrigeración (6) de la unidad hidropónica (5).

7. Sistema hidropónico (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el suministro de agua dulce diario durante el funcionamiento de la instalación representa menos de un 5% del volumen de agua total de la instalación.

8. Sistema hidropónico (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el sistema hidropónico (1) presenta además una instalación fotovoltaica.

9. Sistema hidropónico (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el sistema hidropónico (1) presenta una planta de biogás.

10. Procedimiento para el funcionamiento de un sistema hidropónico (1), caracterizado por el hecho de que