CO2- l’anidride carbonica in acquario

Il carbonio è un elemento fondamentale che costituisce buona parte della struttura cellulare di tutte le forme di vita, vediamo come si comporta l’anidride carbonica in acquario.

Per le piante, in particolare, è la fonte di nutrimento principale e viene assunto mediante la fotosintesi, secondo la seguente formula un po’ semplificata:

Anidride carbonica (CO₂) + Luce + Acqua (H₂O) = Zuccheri (Energia) + Ossigeno (O₂)

Le piante acquatiche che inseriamo nei nostri acquari, a differenza di quelle terrestri che utilizzano l’ anidride carbonica libera, inesauribile, presente nell’ aria, sono costrette a sfruttare metodi più complessi di assimilazione del carbonio:

Dall’ anidride carbonica libera CO₂ presente nell’ acqua (simile al metodo utilizzato dalle piante terrestri).

Sottraendolo dall’ acido carbonico H₂CO₃ (una piccola parte dell’ anidride carbonica immessa in acqua diventa acido carbonico).

Sottraendolo dai carbonati e dai bicarbonati, ad esempio carbonato di calcio CaCO₃ (costituiscono la durezza carbonatica).

L’importanza della somministrazione di anidride carbonica per le piante acquatiche

L’ anidride carbonica libera in acqua scarseggia sempre, è un gas molto volatile che tende a disperdersi lentamente per raggiungere un equilibrio con quello dell’aria, soprattutto se l’acqua è mossa in superficie. In condizioni di carenza di CO₂ e quindi di carenze nutritive, le piante stenteranno a crescere ed entreranno in competizione tra loro, nel tentativo di sottrarre il carbonio da tutte le altre fonti disponibili, in particolare dai carbonati e dai bicarbonati. Questo processo si chiama decalcificazione biogena e causa la riduzione graduale della durezza carbonatica (KH) che può assumere valori pericolosamente bassi e conseguenti valori instabili del PH. E’ solo somministrando regolarmente anidride carbonica libera che le nostre piante acquatiche avranno sempre disponibile la loro fonte essenziale di nutrimento.

I vantaggi sono molteplici:

1. Crescita rigogliosa e sana delle piante che trovano nutrimento in abbondanza
2. Facilità nella fotosintesi e conseguente cessione di ossigeno.
3. Stabilità del PH che viene tenuto basso grazie all’ acido carbonico. Maggior assimilazione delle piante di sostanze inquinanti.
4. Maggior cessione delle piante di sostanze antibiotiche.
5. Si evita la Decalcificazione biogena.

L’ impianto di anidride carbonica

L’ unico modo efficace di somministrare CO₂ in acquario è mediante l’ utilizzo di particolari impianti di diffusione reperibili in tutti i negozi di acquariologia. Le caratteristiche e i prezzi variano molto, si va da apparecchiature manuali molto semplici ed economiche fino ad apparecchiature sofisticate e precise, gestite da piccoli processori digitali. E’ importante precisare che tutte, dalle più semplici alle più complesse, utilizzano praticamente il medesimo efficiente concetto di somministrazione: una bombola che rilascia CO2 all’ acqua mediante un diffusore.
I sofismi che fanno lievitare i prezzi sono principalmente legati alla precisione della somministrazione e del controllo, e alla facilità della gestione. Con questo non si intende dire che la tecnologia in acquario sia superflua, anzi spesso ci è di enorme aiuto, ma semplicemente che per ogni tasca può esistere un efficacissimo metodo di somministrazione di CO₂. Un impianto di anidride carbonica completo è composto da tre parti fondamentali: la prima comprende la bombola e il riduttore di pressione, la seconda il metodo di diffusione, la terza il controllo.

La bombola di anidride carbonica

La bombola è il contenitore dove viene introdotta sotto pressione l’ anidride carbonica in forma liquida (circa 60 bar), possono essere ricaricabili o “usa e getta” e di varie capienze (espresse in grammi). Sono munite di un rubinetto principale per la chiusura e l’ apertura.

 Bombole di anidride carbonica.

Il Riduttore di pressione per gli acquari

Il riduttore di pressione serve a diminuire la pressione dell’ anidride carbonica in uscita, rendendo il quantitativo da somministrare facilmente regolabile tramite la valvola a spillo (3). Alcuni modelli montano uno o due manometri per la pressione dell’ anidride carbonica disponibile nella bombola (4), e per la pressione di esercizio (5).

Alcuni tipi di riduttori di pressione.

Diffusori di CO2 per acquari

Il metodo più semplice ed economico per rilasciare il CO₂ all’ acqua è quello dell’ utilizzo di un’ atomizzatore (9a) costituito da una campana di plastica trasparente o di vetro con all’ interno una membrana in grado di sminuzzare il CO₂ in microbolle che risalgono in superficie.

Atomizzatore.

Con questo metodo buona parte dell’ anidride carbonica non rimane disponibile e si disperde nell’ aria, è pertanto ideale per vasche non eccessivamente grandi. Per litraggi superiori ai 300 litri è consigliabile installare un reattore di CO₂ (9b)che permette di sfruttare maggiormente l’ anidride carbonica somministrata.
Esistono vari modelli: a chiocciola, a serpentina, a miscelazione, con e senza pompa di movimento. In questo caso l’ anidride carbonica si miscela all’ acqua direttamente in una colonna di contatto e la quantità di gas disperso sarà nettamente inferiore. Se l’ atomizzatore o il reattore non sono muniti di contabolle (8) incorporato, accessorio indispensabile per verificare la quantità di CO₂ che si immette in acquario (si misura in bolle al minuto), sarà necessario installarne uno al di fuori della vasca.

Come si controlla il livello di CO2 in acquario

Le piante durante la notte non effettuano la fotosintesi e non consumano CO₂. Se si immette anidride carbonica durante la notte, si andrebbe a sommare a quella prodotta dalla respirazione dei pesci e delle piante ed oltre ad essere un inutile spreco, potrebbe dare problemi di intossicazione e di sbalzi di PH. La sospensione notturna può essere effettuata o manualmente, o tramite un timer (7a) che chiude un’ elettrovalvola posizionata a valle del riduttore di pressione.

Elettrovalvola per il controllo della diffusione di CO2 dell’acquario

Il metodo migliore (ma anche il più costoso) per il controllo della diffusione di CO₂ è quello dell’utilizzo di un PHmetro digitale (7b), apparecchio che tramite una sonda è in grado di rilevare il valore di PH dell’ acquario.
Abbiamo già visto che parte dell’ anidride carbonica immessa in acqua diventa un acido (acido carbonico), che chiaramente farà abbassare il PH dell’ acqua. Con un PHmetro digitale è possibile impostare il valore di PH desiderato, automaticamente verrà dato il consenso all’ elettrovalvola che permetterà la somministrazione di CO₂ fino al raggiungimento del valore desiderato. In questo modo il PH rimarrà sempre costante e su valori ottimali.

Misurazione dell’anidride carbonica nell’acquario

Con un misuratore continuo di CO₂ (10), un piccolo accessorio che si applica all’ interno dell’ acquario, è possibile intuire il contenuto di CO₂ nell’ acqua. A seconda della colorazione che assume il reagente al suo interno sarà semplice stabilire se l’ anidride carbonica disponibile sia insufficiente, eccessiva o adeguata.

Test continuo di CO2

E’ possibile anche determinare precisamente (in mg/litro) la quantità di anidride carbonica in acqua rapportando con essa il valore di PH e di KH (i tre valori sono sempre correlati). Una volta stabilito il valore di PH e KH dell’ acqua con i test disponibili in commercio, si determina il contenuto di CO₂ consultando la seguente tabella:

Tabella per determinare il contenuto di CO₂.

Funzionamento dell’impianto CO2 in acquario

Una volta installato l’ impianto di CO₂, e regolato il timer o il PHmetro, si apre la valvola principale della bombola e, se il riduttore di pressione è munito di manometro, si regola la pressione di esercizio. Successivamente, si inizia la somministrazione agendo sulla valvola a spillo e controllando il numero di bolle che scorrono nel contabolle (supponiamo 20 bolle al minuto, anche se in realtà la quantità di bolle/minuto da impostare all’ inizio è in rapporto al litraggio dell’ acquario). Se si utilizza un PHmetro, l’ erogazione di CO₂ si arresterà una volta raggiunto il valore di PH impostato (ad esempio un PH neutro o leggermente acido); se il valore viene raggiunto a fatica o non viene raggiunto sarà necessario aumentare gradualmente il numero delle bolle di CO₂. Se invece si utilizza il test continuo di CO_2, il numero delle bolle dovrà essere aumentato o diminuito in rapporto alla colorazione che assume il reagente (attenzione: il viraggio dei colori non è immediato. Durante l’ erogazione è importante controllare che non ci siano perdite di gas che, se presenti farebbero svuotare la bombola in poco tempo. Per ricercare le fughe si può applicare con un pennellino, acqua saponata su tutte le zone a rischio (giunture, raccordi, ecc.), e controllare se si formano delle bollicine.

Problemi con l’anidride carbonica, intossicazione dei pesci

Il CO_2, se somministrato per errore in dosaggi troppo elevati, può dare problemi di intossicazione ai pesci. I valori limite oscillano a seconda delle specie di pesci, in ogni caso non devono superare i 60 mg/litro. I sintomi di avvelenamento da CO₂ sono respirazione accelerata, nuoto agitato, barcollamenti, posizione laterale o obliqua. La paralisi respiratoria e la morte sopraggiungono abbastanza rapidamente. Per eliminare l’ eccedenza del gas è necessario effettuare immediatamente un cambio dell’ acqua e, se possibile, aerare abbondantemente.

La Fotosintesi

La fotosintesi è un processo fotochimico che ha luogo nelle piante verdi, grazie alla presenza di clorofilla, e permette la trasformazione dell’ energia luminosa in energia chimica, rendendo così possibile la sintesi di sostanze organiche complesse partendo da sostanze inorganiche semplici (anidride carbonica e acqua).

Nel caso della sintesi del glucosio, le numerose reazioni del processo possono essere riassunte nell’ equazione generale:

Clorofilla Glucosio
6CO 2+ 6H2O + Energia luminosa = C6H12O6 + 6O2
                      Energia chimica
 

L’ evento basilare della fotosintesi è quello nel quale una certa quantità d’ energia della radiazione solare viene assorbito dalla clorofilla e convertita in energia di eccitazione elettronica, capace di provocare la scissione della molecola dell’ acqua, H₂O, il cui ossigeno si libera come ossigeno gassoso, O₂.
Questa reazione fotochimica fondamentale mette in moto tutta una catena di reazioni, che coinvolgono tra l’ altro l’ anidride carbonica, CO₂, e pertanto alla sintesi di molecole di glucosio,C₆H₁₂O₆, nelle quali viene trasferita e accumulata una parte dell’ energia della radiazione solare inizialmente assorbita dalla clorofilla.
Nelle piante superiori la fotosintesi clorofilliana si compie essenzialmente nelle foglie; la presenza della clorofilla non è però sufficiente; è necessaria infatti la sua organizzazione in un particolare organulo cellulare, detto cloroplasto. L’importanza della fotosintesi clorofilliana per tutti i viventi è dovuta al fatto di essere il meccanismo fondamentale in grado di trasformare il carbonio inorganico, inutilizzabile, in carbonio organico assimilabile.
Inoltre, l’ ossigeno prodotto dagli organismi autotrofi durante la fotosintesi viene utilizzato da tutti gli organismi aerobi durante la respirazione.