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Les dénitrateurs
Le dénitrateur désigne un appareillage externe à l'aquarium qui permet une réduction des nitrates par des bactéries dénitrifiantes. Les dénitrateurs ont eu leur heure de gloire avec les bacs Fish Only. Grâce aux techniques actuelles notamment les méthodes berlinoises et Jaubert, ils sont devenus obsolètes sur des systèmes correctement dimensionnés et entretenus. Les dénitrateurs peuvent être utiles sur des bacs recevant beaucoup de nourriture, pour maintenir des coraux non photosynthétiques par exemple. Dans ce cas particulier, il faudra prévoir une solution indépendante pour contrôler les phosphates.
a) Les dénitrateurs hétérotrophes
Les dénitrateurs hétérotrophes utilisent le métabolisme de bactéries anaérobies hétérotrophes pour réduire les nitrates en azote gazeux. Cela signifie que ces bactéries nécessitent pour l'accomplissement de cette tâche un apport de substances carbonées (sucres, alcools). Il est nécessaire de plus que le milieu soit pauvre en oxygène (circulation lente) afin de forcer les bactéries à réduire les nitrates.
En pratique le dénitrateur se compose donc d'un substrat de colonisation pour les bactéries sur lequel circule lentement l'eau à traiter à l'abri de l'oxygène. Cette eau reçoit du carbone, généralement sous forme d'une solution de glucose ou d'éthanol. Dans la première partie du dénitrateur, l'oxygène est consommé par des bactéries aérobies. La dénitrification s'opère dans la seconde partie du dénitrateur. L'inconvénient se trouve ici dans le " nourrissage " du dénitrateur. Il faut qu'il soit assez régulier pour entretenir la réaction mais sans excès pour éviter la formation de sulfures. Une insuffisance de carbone va se traduire quant à elle par une réaction incomplète et la production de nitrites en sortie de dénitrateur. Par ailleurs, le débit d'eau a lui aussi un effet sur le rendement du dénitrateur. Ce type d'appareil est donc difficile à régler. La phase de démarrage qui correspond à l'installation de la population bactérienne est assez longue et dure environ 5 semaines.
Voici l'équation de la réaction de dénitrification appliquée sur l'éthanol ; c'est une réaction d'oxydoréduction donc d'échange d'électrons entre deux espèces chimiques :
Réduction des nitrites en diazote: 2 NO3- + 12 H+ + 10 e- => 2 N2 + 6 H2O
Oxydation de l'éthanol : 5 C2H5OH => 5 C2H4O + 10 H+ + 10 e-
Bilan (somme des deux) : 2 NO3- + 5 C2H5OH + 2 H+ => 5 C2H4O + 2 N2 + 6 H2O
b) Les dénitrateurs autotrophes
Photo, Julien THEODULE
Les dénitrateurs autotrophes règlent le problème de l'apport de carbone en trouvant un autre élément chimique accepteur final d'électrons pour la réaction de réduction des nitrates. Le dénitrateur autotrophe sur soufre (DAS) utilise le soufre qui sert à la fois de support de colonisation et d'accepteur final pour les bactéries dénitrifiantes. Les bactéries hébergées sont des bactéries anaérobies autotrophes (Thiobacillus denitrificans).
Le principe est le suivant : on fait passer l'eau de l'aquarium dans une colonne contenant du soufre en bille. Sur ce substrat soufré se développent très rapidement des colonies de Thiobacillus qui vont réduire les nitrates en azote gazeux. L'oxygène est transféré au soufre pour produire des sulfates. La première partie de la colonne de soufre abrite des bactéries hétérotrophes qui utilisent l'oxygène dissout dans l'eau. Dans le reste de la colonne les bactéries se servent de l'oxygène contenu dans l'ion nitrate, provoquant ainsi l'effet escompté de dénitratation.
La colonne de soufre est le siège de différentes activités bactériennes hétérotrophes et autotrophes ce qui rend complexe l'établissement du bilan chimique global, en particulier en ce qui concerne le carbone. Néanmoins, l'opération acidifie l'eau en raison du métabolisme bactérien et il convient de neutraliser cette acidité en passant l'éluat sur une colonne de calcaire. Cela permet de restaurer une partie du KH consommé et de dissoudre du calcium. L'utilisation de ce type de dénitrateur se traduit en général par une diminution du KH et une forte augmentation de la concentration de l'ion calcium. Il est donc important de dimensionner très soigneusement le DAS en fonction des nitrates à réduire.
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