Lo schiumatoio

Finalmente possiamo affermare che attualmente ci sono i presupposti per essere riusciti nell’intento, e che l’ acquario reef non è più un hobby per pochi, ma un hobby in cui tutti possono riuscire con successo facilmente (forse persino più semplicemente dell’ acquario d’acqua dolce).Grazie alle luci HQI a 10.000 e 20.000° K e alle luci blu attiniche riusciamo ad avere una luce simile a quella solare e a simulare un effetto alba/tramonto.
Con le pompe elettroniche a velocità variabile imitiamo le correnti e le maree.
Con le rocce vive ricreiamo un ambiente ed un ecosistema quasi autonomo.

Con i mangimi ed i complessi vitaminici sempre più perfezionati, riusciamo a fornire un alimentazione ricca e bilanciata.
Con le miscele di sale appositamente studiate, gli impianti ad osmosi e gli integratori siamo in grado di offrire un acqua praticamente identica a quella che si trova in natura.
Riusciamo persino a simulare la luce della luna e le sue fasi.

Ed infine grazie ad un potente schiumatoio risolviamo uno dei principali problemi che fino a qualche anno fa aveva reso difficile e destinata a pochi l’acquariofilia marina: la definitiva eliminazione dei sali inquinanti (nitrati e fosfati) che si accumulavano inevitabilmente nell’ acqua a seguito dell’ azione dei filtri ossidanti (filtro bagnato, sottosabbia, percolatore, letto fluido), e ricreando delle condizioni non idonee (problema che nell’ acquario d’acqua dolce rimane purtroppo irrisolto).

Lo schiumatoio.
Lo schiumatoio ha avuto origine dall’industria del trattamento delle acque reflue ed in seguito è stato utilizzato negli impianti di acquacultura.
Il funzionamento dello schiumatoio riproduce un effetto che avviene anche in natura, quello delle onde che si infrangono sulla spiaggia e che portano con se mediante la schiuma le sostanze organiche disciolte nell’acqua.

Lo schiumatoio riproduce questo semplice principio, la produzione di microbollicine immesse miscelate insieme all’ acqua in una colonna di contatto. Alle bollicine aderiscono le molecole organiche derivate dagli escrementi dei pesci (DOC: Dissolved Organic Compound) che vengono depositate in apposito contenitore.

In questo modo le molecole organiche vengono estratte fisicamente dall’acqua e non viene consentito loro di trasformarsi in Nitrati e Fosfati.

Le molecole organiche hanno una estremità polarizzata (idrophila) che viene attratta dalle molecole d’ acqua, ed una estremità non polarizzata (idrophoba) che respinge le molecole d’acqua e che viene attratta da quelle d’aria.

Grazie a questa azione elettrostatica le molecole organiche aderiscono perfettamente alle bollicine d’aria immesse nella colonna di contatto, e formano una pellicola intorno alle bolle che le rende stabili di forma e di dimensioni, ed impedisce loro di riunirsi in bolle più grandi.

Le molecole organiche seguiranno le bollicine nella loro naturale migrazione verso la superficie dell’ acqua, ed una volta raggiunta la superficie risaliranno insieme alla schiuma che si accumula attraverso il collo del bicchiere, fino a depositarsi nel contenitore ed essere definitivamente estratte dall’ acqua.

Mediante la schiuma depositata nel bicchiere lo schiumatoio è in grado di eliminare:

– Proteine
– Amminoacidi
– Carboidrati
– Lipidi
– Batteri
– Acidi grassi
– Fenoli
– Iodio
– Phitoplancton e plancton.
– Alcuni metalli (Ferro, Rame, Zinco)
– Residui vari e particelle in sospensione.
– Tossine prodotte dagli invertebrati

Come si può vedere l’ utilizzo dello schiumatoio ha moltissimi pro ed alcuni contro che fortunatamente sono quasi irrilevanti o facilmente risolvibili.

Vantaggi:
Come già detto la rimozione della quasi totalità delle sostanze organiche che si trasformano in Nitrati e Fosfati.
Ricrea delle ottime condizioni igieniche.
Aumenta il contenuto di ossigeno disciolto.
Aumenta il potenziale redox.
Stabilizza il pH grazie alla rimozione degli acidi organici.
Elimina i fenoli e le sostanze che ingialliscono l’acqua.
Funge da filtro meccanico eliminando le particelle in sospensione.
Elimina le sostanze urticanti e permette l’allevamento di molti invertebrati e di tipo diverso.

Svantaggi:
Eliminazione dei batteri: problema irrilevante, in quanto i batteri sono presenti in quantitativi enormi nelle rocce vive, nella sabbia, ecc. e sono in grado di riprodursi in maniere velocissima.
Eliminazione di alcuni elementi utili come lo Iodio ed il Ferro legati a sostanze chelanti per mantenerli in forma stabile: il problema è facilmente risolvibile con l’integrazione di oligoelementi specifici in forma liquida reperibili nei negozi di acquari, ed effettuando regolari cambi parziali d’acqua con un sale di buona qualità.

Struttura dello schiumatoio.
Uno schiumatoio è composto principalmente da 3 parti:

– Colonna di contatto: è la zona dove l’acqua entra in contatto con le bollicine d’aria.
– Bicchiere: è il contenitore dove si depositano le sostanze organiche estratte dall’acqua.
– Collo: dove la schiuma si separa dall’acqua, si asciuga e risale verso il bicchiere.

Efficienza della schiumatoio.
Ci sono molti fattori che incidono sull’efficienza dello schiumatoio, alcuni come il pH, la temperatura, la densità, la quantità di sostanze organiche disciolte, sono legati alle caratteristiche chimiche e fisiche dell’ acqua dell’ acquario, altri sono conseguenti alle variabili derivate dalle caratteristiche dello schiumatoio stesso.

Diametro delle bolle: le bolle d’aria per far aderire il maggior numero di molecole organiche e per rendere la schiumazione efficiente non devono avere un diametro ne troppo piccolo ne troppo grande. Le bolle troppo piccole salgono verso la superficie con difficoltà e tendono a dissolversi, le bolle troppo grandi salgono troppo velocemente, offrono una minor superficie di adesione (in proporzione) tendono a riunirsi in bolle sempre più grosse e formano minor schiuma sulla superficie dell’ acqua.
Per la cronaca le bolle di dimensione ideale devono avere un diametro compreso tra 0,5 e 0,8 mm.

Tempo di contatto: maggiore è il tempo con cui le bolle d’aria stanno a contatto con l’acqua maggiore sarà la quantità di molecole organiche che aderiscono alle bolle. Lo si ottiene immettendo bolle del giusto diametro che risalgono con una velocità corretta, e aumentando l’ altezza ed il diametro della colonna.

Alcuni schiumatoi come ad esempio gli schiumatoi Knop Mega a diffusione controcorrente, i Turboflotor 5000 Aquamedic a Nedle weel e gli ATK Maxi a venturi (foto sotto, nell’ordine), sfruttano delle colonne molto alte (alcune superano addirittura i 3 metri).

Altri come gli schiumatoi a venturi Red Sea (Berlin) e gli Shuran (Elos) aumentano la lunghezza della colonna di contatto inserendo due o tre tubi uno dentro l’altro costringendo l’acqua ad effettuare un percorso doppio o triplo.

Altri metodi sono l’aumento del diametro della colonna come negli schiumatoi Turboflotor 5000 shortly, negli H&S ed in modo abnorme nel Deltec AP 1006 (gestito da sei pompe Eheim 1060 !), o l’utilizzo di una colonna bassa ma con un moto circolatorio interno che ne aumenta il tempo di contatto (Tunze).

A) Colonna normale. B) Tripla colonna C) Colonna con moto circolatorio D) Colonna con controcorrente (l’acqua scende, l’aria sale).

Forma del bicchiere: esistono due tipi di schiuma: schiuma chiara, contiene poche sostanze organiche, molti elementi traccia e plancton; schiuma scura, è quella che vogliamo ottenere, contiene molte sostanze organiche e meno elementi traccia e plancton. Più è stretto e corto il collo del bicchiere più la schiuma sale velocemente, il risultato è un residuo molto liquido, abbondante, trasparente, con pochi residui all’interno. Un collo giustamente dimensionato consente alla schiuma di salire lentamente e di perdere acqua durante il tragitto. Il risultato è una schiuma secca e un residuo molto concentrato di colore marrone scuro, questo è indice di buon funzionamento dello schiumatoio.

Residuo nel bicchiere di un Turboflotor 1000

Gli schiumatoi Turboflotor grazie alla lavorazione con stampi a caldo hanno il collo del bicchiere sagomato ad imbuto per facilitare la risalita della schiuma. Inoltre hanno in dotazione tre larghi adattatori che consentono di modificare l’altezza del collo a seconda delle esigenze.

Quantità delle bolle: Chiaramente maggiore è la quantità delle bolle maggiore sarà il numero di molecole organiche attirate. Esistono tre metodi per immettere aria nella colonna: il metodo a diffusione mediante porose in legno, il metodo ad iniezione o Venturi ed il metodo ad aspirazione o Nedle weel.
Ognuno ha caratteristiche differenti che ne fanno variare l’efficienza.

Diffusione con porose: l’aria viene introdotta nella colonna di contatto mediante dei piccoli compressori (aeratori) e sminuzzata da delle porose in legno di tiglio (foto sotto).

E’ un metodo molto economico, ma concettualmente superato che da risultati modesti. E’ spesso sfruttato in schiumatoi molto piccoli in abbinamento a filtri biologici (non sono in grado, a differenza degli schiumatoi venturi e nedle weel, di gestire un acquario da soli).

Può essere al limite utilizzato in acquari piccoli e per sfruttarlo al massimo è meglio utilizzare degli aeratori potenti ed utilizzare più porose in legno. Alcuni schiumatoi a diffusione sono muniti di pompa per l’immissione di acqua e di tubi di scarico per “troppo pieno”, altri non hanno la pompa e l’introduzione di acqua nuova è consentita da un tubo di diametro più piccolo inserito nella colonna di contatto.

E’ il flusso stesso creato dall’aria emessa dalla porosa a deviare l’acqua depurata verso l’uscita in basso.

Esistono in commercio modelli per l’installazione interna, esterna e nella sump.
Il termine corretto per sintetizzare la descrizione degli aeratori a diffusore è: “sono meglio di niente”.

Vantaggi: Economici.

Svantaggi: Il compressore in pochi mesi di attività riduce notevolmente la portata riducendo sensibilmente la quantità d’aria introdotta.

La porosa in legno già dopo poche settimane marcisce e si intasa dando al sistema un’efficienza discontinua sia rispetto alla quantità d’acqua introdotta sia rispetto alla qualità delle bollicine.

Il compressore è molto rumoroso.

   
Schiumatoi a diffusione d’aria: Sander AH, Knop Maxi e Mini, Miniflotor Aquamedic.

Iniezione o Venturi: Differentemente dal sistema a diffusione, il metodo venturi è estremamente efficiente e consente una perfetta schiumazione ed una resa ottimale.

L’acqua e l’aria vengono prelevate da una pompa moto potente e spinte con forza in un cono con all’estremità un piccolo foro (foto sotto) posizionato all’interno del tubo di mandata della pompa. In questo modo l’acqua e l’aria vengono emulsionate formando un gran numero di bollicine fini. L’acqua trattata esce per “troppo pieno” da uno o due tubi di scarico.

Esistono in commercio modelli di schiumatoi venturi per l’installazione interna, esterna e nella sump.

Il metodo Venturi presenta comunque dei piccoli difetti che lo rendono un ottimo sistema ma non perfetto.

Vantaggi: Molto efficiente

Svantaggi: Necessita di pompe molto potenti per vincere la resistenza offerta dal cono venturi, ciò ne aumenta il costo.

Il cono Venturi ed il rubinetto per regolare l’ingresso dell’aria si otturano abbastanza facilmente, questo da al sistema delle prestazioni discontinue.

Schiumatoi venturi (Shuran AQ 120, Berlin Red Sea). Del berlin è uscita da poco una versione “Turbo”

Aspirazione o Nedle weel: sono gli schiumatoi dell’ultima generazione, l’acqua e l’aria vengono aspirate da una pompa con la girante modificata a spazzola (foto sotto), che “spacca” l’aria in un gran numero di perfette microbolle. L’acqua trattata esce per “troppo pieno” da uno o due tubi di scarico, in alcuni casi muniti di rubinetto di regolazione. Esistono in commercio modelli di schiumatoi nedle weel per l’installazione interna, esterna e nella sump.

Vantaggi: Molto efficiente e silenzioso.
Non avendo nessuna costrizione non necessita di pompe potenti, ciò ne fa diminuire il costo.
Non avendo nessuna costrizione si evita il rischio di otturazioni e di interventi e tarature costanti, il sistema rimane sempre perfettamente efficiente.
Sembrerebbe rimuovere una minor quantità di plancton rispetto gli schiumatoi venturi.

Svantaggi: La girante a spazzola col passare degli anni si usura e va sostituita.

Schiumatoi nedle weel (Deltec AP 850, H&S A110 F2000, Aquamedic 5000 shortly)

 Sia la Deltec, sia l’Aquamedic, sia l’H&S producono schiumatoi con installate più pompe con la girante a spazzola

Esistono due tipi di girante a spazzola, con caratteristiche leggermente differenti: le giranti coassiali, con i denti paralleli all’asse girante, e le giranti elicoidali con denti perpendicolari.

Ognuna ha pro e contro. Il modello coassiale è più massiccio, ha una resa più irruente all’inizio ma a causa dell’ attrito che offre, col tempo la resa diminuisce e può dare problemi di ovalizzazione alla struttura (soprattutto se in teflon), arrivando anche a danneggiare seriamente la pompa.

Il modello elicoidale ha un comportamento più delicato nello spaccare e miscelare l’aria, è meno potente ma la resa è costante, sembrerebbe inoltre che per questo comportamento danneggi meno il plancton.

Due giranti a spazzola per l’Eheim 1250. La prima è coassiale, la seconda è elicoidale

Come installare lo schiumatoio.
Uno schiumatoio può essere installato internamente alla vasca, esternamente di fianco o appeso al vetro, o nella vasca di stoccaggio (Sump) sotto o a fianco dell’ acquario. Un accorgimento utile è quello di posizionare la pompa più vicino possibile alla superficie dell’ acqua, in quanto le sostanze organiche tendono a stazionare in alto.

Internamente: Internamente possono essere montati alcuni schiumatoi ad aria (Knop modello Mini e Maxi, i Sander, il Miniflotor e il Midiflotor dell’ Aquamedic, e l’ Airlift della Red Sea).

Installazione dentro la vasca

Anche gli schiumatoi a venturi della Tunze si installano dentro l’acquario.

L’unico modello che io conosca nedle weel è il Turboflotor 750 dell’ Aquamedic.

Un dato da tenere presente se si intende montare uno schiumatoio interno, per predisporre la vasca in modo corretto, è che il bicchiere quasi sicuramente sporgerà dal bordo superiore. Se la vasca è chiusa con coperchi sarà necessario prevedere un’apertura.

Turboflotor 750

Esternamente: Tutti gli schiumatoi Venturi possono essere installati a fianco dell’ acquario (Berlin Red Sea, Shuran e ATK), e gli schiumatoi a diffusione gestiti da pompa (Knop, Sander). La pompa in alcuni casi è posizionata dentro l’acquario in altri fuori. Gli schiumatoi nedle weel per poter essere posizionati esternamente devono essere gestiti da due pompe (H&S A, Deltec, Aquamedic Turboflotor 5000). Una pompa a ciclo chiuso con la girante a spazzola produce le bolle d’aria, un’ altra ha il compito di alimentare la colonna di contatto con acqua nuova prelevata dall’ acquario.

L’ unico schiumatoio nedle weel che io conosca concepito per funzionare esternamente appeso al vetro dell’ acquario e gestito da una sola pompa è il Turboflotor 1000 Multi dell’ Aquamedic.

Il Turboflotor 1000 Multi è uno schiumatoio molto versatile. Può essere installato esterno appeso la vetro della vasca o direttamente nella sump.

Un altro schiumatoio che si installa esternamente ma non è un vero e proprio nedle weel (l’aria è aspirata ma non è presente la girante a spazzola) è il Cyclon prodotto dall’Acquarium Systems (foto sotto).

E’ uno schiumatoio molto economico adatto per piccoli acquari (100-150 litri) che presenta delle caratteristiche interessanti: la colonna è a tripla camera, movimento circolatorio, il bicchiere è progettato con cura e tutta la struttura è realizzata con stampi che ne conferiscono buone finiture.

Purtroppo è molto difficoltosa la taratura del flusso e ciò ne compromette il funzionamento e la resa.

E’ possibile effettuare alcune modifiche al Cyclon per migliorarne le prestazioni: basta effettuare un foro sul fondo dello schiumatoio ed inserire una porosa in legno nel tubo interno più stretto e aumentare con un tubo di pochi centimetri la distanza tra il bicchiere e la colonna di contatto.

Il risultato è un ibrido tra uno schiumatoio ad aspirazione ed uno a diffusore d’aria, sufficientemente efficiente per gestire piccoli acquari con pochi pesci. (Nota: L’acquarium system è uscita con il Cyclon nuova versione, modificata e più efficiente rispetto al modello precedente)

Cyclon dell’Aquarium systems.

 Anche il Prizm della Red Sea è uno schiumatoio esterno ibrido. Compatto ed efficiente è adatto per acquari medio piccoli.

Prizm della Red Sea.

Sump: Tutti gli schiumatoi non concepiti per essere utilizzati internamente, di altezza non troppo eccessiva da non poter essere inseriti nel mobile, e che non montano pompe unicamente per uso esterno, possono essere installati nella sump.

Installazione nella sump.

 Possono essere pertanto installati alcuni modelli della Sander, Shuran, Red Sea, Deltec, H&S, Aquamedic.
Anche gli schiumatoi Tunze, pur progettati per uso interno, essendo molto bassi possono lavorare anche nella poca acqua della sump. Due soli schiumatoi hanno la caratteristica di poter essere utilizzati unicamente nella sump e non esternamente, il Turboflotor 1000 con postpercolatore e l’ H&S 110 F2000 e 115 F2001 (foto sotto).

Turboflotor 1000 e H&S F2000

 Taratura dello schiumatoio
Alcuni schiumatoi sono muniti di rubinetti per la regolazione del flusso d’aria e d’acqua.
Agendo sul rubinetto dell’aria si aumenta o diminuisce la quantità d’aria che si immette nella colonna di contatto. Agendo sul rubinetto dell’acqua si aumenta o diminuisce l’altezza del livello dell’acqua all’interno della colonna. Una perfetta schiumazione (scura e densa) la si ottiene intervenendo su questi due parametri.

Manutenzione
Operazione fondamentale è lo svuotamento del bicchiere e la sua accurata pulizia che va effettuata molto frequentemente (volendo anche tutti i giorni) con acqua calda ed una spazzola (quelle per pulire le bottiglie).

La pulizia va effettuata anche all’interno del collo del bicchiere in quanto, in questa zona si accumula uno strato di sostanze grasse che inibiscono la risalita della schiuma. La stessa patina va rimossa anche all’interno della colonna di contatto, soprattutto nella zona del bordo in alto.

Saltuariamente è bene smontare tutto lo schiumatoio e pulire accuratamente tutta la colonna, i tubi con uno scovolo flessibile e la girante delle pompe.

Altre operazioni da compiere sono la pulizia del cono venturi e del rubinetto dell’ aria negli schiumatoi venturi, la sostituzione delle porose in legno degli schiumatoi a diffusione, ed il controllo dell’ integrità della girante a spazzola negli schiumatoi nedle weel.

Quale schiumatoio scegliere
Per determinare la scelta dello schiumatoio fondamentale è considerare il litraggio dell’ acquario e definire dove è possibile installarlo (interno, esterno, nella sump). Eviterei una scelta in base al costo, acquistare uno schiumatoio è come fare un investimento, primo o poi ci farà sicuramente recuperare i soldi spesi.

Volutamente non ho considerato la tipologia di animali che si intendono allevare, in quanto considero l’acquario di barriera l’unico marino eticamente concepibile.

Per acquari con un litraggio di circa 100/150 litri si può scegliere tra alcuni schiumatoi a diffusione come i Sander o il Midiflotor dell’ Acquamedic, i più piccoli della gamma a venturi Tunze, o il Cyclon ad aspirazione opportunamente modificato.

Negli acquari con litraggio superiore, escludendo gli insufficienti schiumatoi a diffusione, ci sono pochi modelli di schiumatoi interni efficienti (Turboflotor 750 a nedle weel e Tunze a venturi), mentre per gli schiumatoi esterni o per quelli da inserire nella sump c’è l’imbarazzo della scelta. Una leggera preferenza dovrebbe comunque andare verso gli schiumatoi nedele weel.

Spesso si sente chiedere: “E’ meglio uno schiumatoio Aquamedic o uno schiumatoio H&S, un H&S o un Deltec ?”

In realtà questa domanda non ha molto senso, alla fine uno schiumatoio nedle weel non è costituito da altro che una pompa con la girante a spazzola che è quasi sempre la solita (un Eheim 1250 o 1060 o un’ AquaBee), da un tubo di pvc trasparente (la colonna di contatto) ed un bicchiere. Queste semplici caratteristiche non fanno altro che conferire le medesime prestazioni.

In realtà è importante scegliere lo schiumatoio in rapporto alle prestazioni fornite dalla ditta produttrice, che devono essere adeguate alla propria vasca, ed al limite in base al prezzo e ad alcune sfumature costruttive come ad esempio la forma del bicchiere.

In genere la realizzazione degli schiumatoi costruiti industrialmente con stampi a caldo permette una maggior possibilità di miglioramenti strutturali ed estetici nella realizzazione di alcuni dettagli (bicchiere, collo del bicchiere, coperchio del bicchiere, scarico dell’acqua, ecc.), rispetto a quelli degli schiumatoi realizzati artigianalmente con semplici raccordi in pvc incollati.