Dodajanje CO2-ja v akvarij

 

1) BIO CO2 sistemi

Kvasovke so ene izmed tistih mikroorganizmov, ki lahko živijo tudi v anaerobnem okolju (okolju brez kisika). V tem primeru energijo pridobivajo s pomočjo fermentacije, ob kateri se sladkorji v njihovih celicah spreminjajo v alkohol (etanol) in CO2. Človeštvo ta biokemični proces pozna že od neolitika, saj je pomenil eno prvih metod konzerviranja hrane.

Za akvariste je fermentacija zanimiva predvsem zaradi stranskega produkta – ogljikovega dioksida, ki nastaja poleg alkohola.

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2

Fermentacijo kot naravni način pridobivanja CO2 izkoriščajo tako tovarniški (npr. Dennerle BIO CO2. JBL ProFlora BIO) kot doma narejeni sistemi. Glavna razlika med njimi je predvsem v mešanici. V domačih mešanicah se uporablja predvsem sladkov, medtem ko tovarniški delujejo nas posebno, želatinasto snov, ki stabilizira reakcijo in omogočijo bolj enakomerno dodajanje.

postopek priprave doma narejenega sistema za dodajanje CO2

V plastenko volumna 1-2 L dodamo mešanico kvasovk, sladkorja, vode in soda bikarobne. Kvasovke se bodo v nekaj urah namnožile ter začele z vrenjem, kot stranski produkt tega pa se bodo pojavili mehurčki CO2, ki bodo pod pritiskom potovali po cevki, ki smo jo namestili skozi luknjo pokrovčka, v drugo plastenko, kjer je voda (ta preprečuje mešanici, da bi se ta ob prevelikem pritisku znašla v akvariju) ter na koncu prišli v akvarij.

Primer “recepture” za mešanico (1 L plastenka):

• 3/4 tople do mlačne vode (v mrzli bo deljenje na začetku počasnejše)
• 6 velikih žlic sladkorja
• čajna žlička kvasa
• noževa konica sodebikarbone

Kvasovke proizvajajo alkohol, dokler ne zmanjka sladkorja ali dokler ne proizvedejo toliko alkohola, da jih ta ubije. Slednje se dokaj hitro zgodi tudi v naših plastenkah, zato je treba mešanice na nekaj tednov zamenjati.

Na principu kvasovk delujejo tudi komercialni BIO CO2 sistemi. Razlika med njimi in domačimi sistemi je predvsem v varnosti, saj komercialni sistemi namesto sladkorja uporabljajo posebne gele. Ti skrbijo za bolj enakomerno dodajanje, kar koristi rastlinam, obenem pa ni nevarnosti, da bi zaradi preveč burne reakcije prišlo do prekomernega doziranja CO2 in zadušitve rib.

2) Dodajanje s pomočjo jeklenke

Sistem dodajanja ogljikovega dioksida s pomočjo jeklenke je za razliko od BIO sistemov veliko bolj stabilen, posledično pa tudi bolj varen za akvarijske prebivalce. S pomočjo ventilov lahko natančno uravnavamo količino dovajanega plina, ki ohranja enakomerno raven raztopljenega CO2 . Uporaba elektromagnetnih ventilov omogoča izklapljanje dovajanja (npr. ponoči) oziroma prekinjanje doziranja glede na dejansko porabo v akvariju (preko pH krmilnikov).

primer osnovnega sistema CO2. Z ventili na jeklenki je mogoče regulirati količino plina. Ta potuje skozi cev v števec mehurčkov, ter nato v akvarij

Jeklenke je mogoče kupiti v specializiranih akvarističnih trgovinah ali pri gasilcih, pri čemer je potrebno, sploh če kupujemo iz druge roke, paziti na A-test jeklenk. Pritisk namreč lahko znese tudi preko 60 barov, kar v kombinaciji z neizpravnimi jeklenkami pomeni nevarnost za akvarista in njegove družinske člane. Druga težava netestiranih jeklenk je ta, da jih boste težko napolnili, saj večina polnilnih mest njihovo polnitev zavrne.Polnjenje je mogoče pri specializiranih trgovcih s plini (npr. Messer) ali pri gasilcih (načeloma so ti cenejša možnost).

Ob klasičnih (polnilnih) jeklenkah so se v zadnjih letih pojavile še jeklenke za enkratno uporabo, ki se odlično obnesejo pri manjših (nano akvarijih), kjer je poraba plina relativno nizka. Pri večjih porabnikih (akvarijih nad 200 L) je priporočljivo v začetku investirati nekoliko več in kupiti klasično polnilno jeklenko, saj se investicija preko razlike v ceni med polnjenjem in nakupom napolnjene jeklenke hitro povrne.

Poleg jeklenke obvezno opremo predstavlja še ventil. Ta praviloma vsebuje dva samostojna ventila (lahko sta integrirana v enem). Prvi je namenjen zmanjševanju pritiska iz 50-60 bar na 2-3 bare, drug pa omogoča fino regulacijo.

primer ventila, kjer sta dva ventila integrirana v en ventil. Levi manometer prikazuje tlak v jeklenki, desni tlak v ventilu. Z vrtenjem črne ročke nastavljamo fin ventil

Tretji ventil, ki služi kot “dodatna oprema”, je elektromagnetni, s pomočjo katerega prekinjamo dovajanje plina. Slednje je uporabno predvsem zaradi dejstva, da ponoči rastline CO2 ne porabljajo, ampak ga tudi same proizvajajo, tako da dodatno dovajanje v nočnem času dodatno povečuje nihanje pH vrednosti. V primeru uporabe elektromagnetnega ventila tega priključimo na časovno uro (timmer), tako da ta prekine električni tok v ventilu, ki zapre CO2.

 

3) Difuzor

Če dodajanje CO2 gledamo skozi oči fizika, si moramo v spomin priklicati osnovno zakonitost difuzije; snovi težijo k izenačevanju koncentracij, pri čemer se snov giba iz prostora, kjer je koncentracija večja, v prostor, kjer je koncentracija manjša, dokler se koncentraciji ne izenačita.

V našem primeru bodo molekule CO2 iz mehurčkov (kjer je koncentracija skoraj 100 %) prehajala v akvarijsko vodo (koncentracije je tukaj med 1-3 %). Hitrost prehajanja je odvisna od površine, pri čemer je sama količina plina (volumen) nepomembna. Najbolj učinkovito dodajanja CO2 bo tako tisto, kjer je razmerje med površino in prostornino mehurčka najmanjše v prid površine. Ker to razmerje z velikostjo geometrijskega telesa (mehurčka) raste, je najbolj učinkovit prehod pri najmanjših mehurčkih. Opremo, s katero v akvaristiki optimiziramo prehod (raztapljanje) CO2 imenujemo difuzorji.

Če pri jeklenki in ventilih velike raznolikosti ni opaziti (že posami naravi stvari, bi jo težko), so si proizvajlaci in inžinerji duška dali pri difuzorjih. Te najdemo v številnih variantah in variacijah, kar je verejetno odvisno tudi od dejstva, da gre praktično za edeni kos opreme, ki je (praviloma) viden v akvariju, zato je poleg funkcionalosti pomembna tudi estetika.

V grobem jim lahko razdelimo na keramične in difuzorje, ki delujejo na vzgon.

Delovanje prvih je zasnovano tako, da se plin zadržuje v stekleni ali plastični “posodici” na vrhu katere je keramična membrana (ploščica), skozi katero CO2 prehaja v manjših mehurčkih. Difuzorji te vrste so primerni za manjše akvarije (do 200 L), saj imajo omejeno sposobnost (glede na površino keramične ploščice) raztapljanja CO2. Ob ceni, možno jih je dobiti že za slabih 10 €, je njihova glavna odlika estetska dovršenost, tako da so v akvariju (naj)manj vpadljivi. Glavna slabost je potreba po čiščenju keramične membrane, saj se tej s časom zaradi nabiranja vodnega kamna prepustnost zmanjša, na nekaj mesecev pa je membrano treba tudi menjati.

Druga skupina za delovanje uporablja vzgon plinskih mehurčkov. Ti potujejo po lestvici navzgor, pri čemer se mehurček po poti zmanjšuje (CO2 se raztaplja), tako da ga, ko pride na vrh, praktično več ni. Večina proizvajalcev omogoča nakup dodatnih modulov, s katerimi ustrezno, glede na porabo in velikost akvarija, pot podaljšamo – ustrezna dolžina je tista, pri kateri mehurček do ne pride do konca saj se prej raztopi. Njihov glavni minus je velikost, saj jih je, sploh v manjših akvarijih, težko skriti.

4) Kontrola vrednosti CO2-ja v akvarijski vodi

Neglede na tehniko dodajanja je bistveno, da količina dodanega oziroma skupnega (vrednosti CO2, ki je dodan in vrednosti, ki nastane po naravni poti, predvsem s celičnim dihanjem rib) CO2 ne preseže optimalne vrednosti. V nasprotnem primeru lahko ogrozimo zdravje in življenje prebivalcev oziroma vzdrževanje prenizkih vrednosti nima pričakovanega učinka.

Količino CO2 v akvaristiki merimo posredno, preko merjenja karbonatne trdote (KH) in pH vrednosti, saj je količina raztopljenega CO2 odvisna od teh dveh parametrov. Ob prisotnosti ogljikovega dioksida se namreč v vodi tvori ogljikova kislina, ki (glede na karbonatno trdoto) različno niža pH vrednost.

CO2 (g) + H2O (l) →H2CO3 (aq)

H2CO3 (aq) + H2O (l) → HCO3–(aq) + H3O+ (aq)

Merjenje karbonatne trdote ni problematično, saj so kapljični testi po metodi titracije dovolj natančni, glede na pH vrednost pa trdota nastopa kot praktično neodvisna spremenljivka, zato stalno stalno merjenje ni smiselno.

Slednje žal ne velja za pH vrednost, saj ta niha že zaradi neenakomernega izločanja CO2 s strani organizmov v akvariju (ponoči vrednost zaradi celičnega dihanja rib in rastlin raste, medtem ko ga podnevi rastline pospešeno porabljajo). Slednje je lepo vidno, če pH vrednosti ne merimo vsak dan ob enakem času, ampak enkrat pred vklopom luči in drugič tik po njem.

Spremembo pH vrednosti lahko merimo na več načinov; s standardnimi kapljičnimi testi, stalnimi pH testi ali elektronskimi z ali brez povezave s kontrolerjem. Pri merjenju s prvo metodo, je priporočljivo izmeriti pH vrednost pred in med dodajanjem, pri čemer poskušamo z regulacijo doziranja “zadeti” optimalno vrednost (glej zgornjo tabelo). Ko te dosežemo, je priporočljivo tedensko izvajati monitoringe, saj se zaradi spremenjenih razmer (predvsem povečane ali zmanjšane rastlinske mase) potrebo po CO2 spreminja.

Bolj preprosta, predvsem pa varna metoda preverjanje pH vrednosti, je uporaba stalnega pH testa. Ta deluje na osnovi zgoraj opisane difuzije. V “bučko” nalijemo akvarijsko vodo in pH reagent. Ker bo CO2 težil k izenačitvi koncentracije, bo njegova koncentracija v vodi enaka koncentraciji v zraku testa (“mostu med akvarijsko vodo in vodo z indikatorjem), posledično pa tudi v tekočini z dodanim reagentom. Ob spremembi koncentracije plina se bo količina nastale ogljikove kisline (glej zgornjo enačbo) poviševala ali zmanjševala, kar bo vplivalo na pH vrednost ter spreminjalo barvo indikatorja (pri večini proizvajalcev in svetlozelene v temno modro ali obratno).

 

Metoda merjenja z elektronskim testom je zgolj natančnejši prvi postopek, saj ti merijo praviloma dve decimalki natančno (pri kapljičnem je resolucija 0,5), kar nam omogoča boljšo uporabo CO2 tabel, – drugo spremenljivko (KH vrednost) se namreč natančno izmeri tudi s kapljičnimi testi.

Najbolj optimalna, žal tudi najdražja možnost, je uravnavanje CO2 vrednosti z uporabo krmilnika (kontrolerja). V tem primeru izmerimo KH vrednost akvarijske vode, v tabeli poiščemo optimalno vrednost CO2 ter pH vrednost, ki je pri tej optimalni vrednosti potrebna. To nastavimo na krmilniku, ki bo preko elektromagnetnega ventila (večinoma so vgrajeni v samih krmilnikih) odpiral oziroma zapiral dotok ter vzdrževal nastavljeno pH vrednost, ki jo stalno meri preko sonde (enake, kot jih imajo boljši elektronski pH testi).

Prednost dodajanja oziroma uravnavanja dodajanja CO2 preko kontrolerja je v možnosti natančnejšega doziranja in večje stabilnosti parametrov vode, kar blagodejno vpliva na prebivalce, zmanjšuje stres, preprečuje rast alg in omogoča optimalne pogoje za rast rastlin. Sistem je primeren predvsem za zahtevnejše akvariste, ki želijo močno zasajene rastlinske akvarije ali tiste, ki nimajo časa za stalne meritve, poskušanja in iskanja optimalnega dodajanja, obenem pa si želijo lep in stabilen akvarij.

5) Zaključek

Dodajanje CO2 v akvarij je, kljub morebitnemu strahu pred vso tehniko, ki je opisano v tem članku, enostavno. Ker je ogled v živo popolnoma drugačna izkušnja, kot suhoparno branje člankov podobne dolžine je zelo priporočljiv ogled delujočega sistema pri bližnjem akvaristu, ki glede na razširjenost rastlinske akvaristike v Sloveniji, ne bi smel biti težava. Ob obisku se morebitna vprašanja in dileme rešijo najhitreje, obenem pa vidimo, kako poteka dodajanje v praksi.