Le réacteur à calcaire (RAC)
Date: 26 janvier 2004 à 00:00:00 CET
Sujet: Pratique
Pourquoi ?
Au cours de la calcification, les coraux hermatypiques incorporent dans leur squelette calcaire des éléments qu'ils puisent dans l'eau, tels que calcium, strontium et carbonate.
C'est contre ce processus d'appauvrissement de l'eau de nos bacs que nous cherchons à lutter grâce au réacteur à calcaire (RAC).
Le principe du RAC repose sur la réaction inverse de la calcification. En dissolvant des squelettes de coraux morts, les ions qui les composent sont remis en solution. On enrichit ainsi l'eau en augmentant les concentrations des ions calcium, carbonate, strontium dans les proportions qui sont nécessaires à la calcification des coraux durs.
Le principe :
Photo, Julien THEODULE
Le réacteur à calcaire est un récipient hermétique remplit de sable de corail baignant dans de l'eau provenant du bac.
Le sable de corail est majoritairement constitué d'aragonite (carbonate de calcium), mais contient aussi du carbonate de strontium, de magnésium, des phosphates, etc ….
L'injection de gaz carbonique CO2 dans le RAC va acidifier le milieu intérieur, jusqu'à obtenir un pH suffisamment bas pour dissoudre le sable de corail.
La concentration des ions calcium Ca++, bicarbonates HCO3-, strontium Sr++, etc dans l'eau du réacteur va augmenter. Il suffit alors d'acheminer cette eau vers le bac pour apporter à nos habitants les éléments dont ils ont besoin pour leur croissance.
La chimie
En injectant du CO2 dans l'eau, on forme des ions bicarbonates suivant l'équation suivante :
CO2 + H2O <==> H+ + HCO3-
L'injection de CO2 déplace l'équilibre vers une plus grande concentration en protons H+ dans l'eau, ce qui est correspond à une baisse de pH.
Le substrat utilisé dans le réacteur à calcaire sera majoritairement constitué de carbonate de calcium, introduit sous forme de calcite, aragonite, ou autre (voir la base de connaissance "sable" ). Le pH bas provoque une dissolution du calcaire selon la réaction
CaCO3 + H2O + CO2 => Ca++ + 2 HCO3-
ou encore
CaCO3 + HCO3- + H+ => Ca++ + 2 HCO3-
On peut constater qu'une partie de l'acidité due à l'injection de CO2 dans le RAC a été neutralisée par la dissolution du calcaire.
Néanmoins l'eau de sortie sera tout de même acide car pour atteindre le pH de dissolution du calcaire, il faut plus de CO2 que ce qui peut être neutralisé par la dissolution du carbonate de calcium.
La fabrication
De nombreuses marques commercialisent des réacteurs à calcaire, qu'on trouvera chez les revendeurs aquariophiles.
Si vous n'êtes pas bricoleur, plusieurs types de RAC sont disponibles à la vente chez nos partenaires
La fabrication personnelle d'un RAC est également possible, et est réalisée par de nombreux aquariophiles.
La " base " :
Pour fabriquer le corps du réacteur, à savoir un récipient hermétique transparent (afin de pouvoir apprécier le niveau de granulat, d'éventuels chemins préférentiels ou des poches de gaz interne), on pourra par exemple se servir du corps d'un filtre externe EIHEM, l'important est l'étanchéité et les arrivées d'eau et de CO2, ainsi que le brassage interne. On pourra également se baser par exemple sur le modèle du visio réacteur, et on se munira donc des fournitures PVC suivantes, en adaptant les dimensions pour sa propre cuve :
1 tube PVC transparent (70 cm de longueur, 10 cm de diamètre )
1 embout PVC fileté 110*100*3" (embout " haut " du réacteur)
1 bouchon PVC femelle taraudé diamètre 100 * 3" avec son joint intérieur.
1 bouchon PVC femelle diamètre 100 (embout " bas " du réacteur)
1 tube PVC pression diamètre extérieur 12 mm (1 mètre)
2 coudes PVC 90° pour tuyau 12 mm
1 mètre de tuyau à air
1 pompe MAXI JET 1000
de la mousse alvéolée
Photos, Julien THEODULE
L'assemblage du corps du réacteur ne pose pas de problème particulier. Après avoir percé " l'embout bas " et " l'embout haut " du réacteur afin de pouvoir y insérer un tuyau de 12, on insère et colle ces deux pièces au " tube PVC transparent ", en prenant soin de mettre en vis-à-vis les 2 trous (ils seront reliés via un tube en PVC de 12 mm et la pompe de brassage)
La pompe de brassage sera installée de façon à ce que l'eau circule de bas en haut dans le corps principal du réacteur, en se servant des tuyaux de 12 pour la connectique. Le brassage de bas en haut permet de ménager la pompe de la "boue" produite par la dissolution du substrat et qui s'accumule en bas du réacteur.
Dans le tuyau de 12, on percera 2 arrivées pour du tuyau à air. L'un acheminera l'eau du bac au réacteur (" arrivée d'eau du RAC "), l'autre acheminera le CO2 au réacteur (" arrivée de CO2 du RAC "). Ils sont placés idéalement en amont de la pompe de brassage afin d'obtenir un mélange optimal des différents composants.
Photos, Julien THEODULE
Le bouchon supérieur sera percé d'un trou au dimension d'un tuyau à air afin d'acheminer l'eau du réacteur vers le bac (" sortie du RAC ").
On disposera un tampon de mousse alvéolée au fond du réacteur, afin de permettre au courant (sortie de la pompe de brassage interne en bas du réacteur) de se répartir sur toute la largueur du réacteur sans risque de colmatage.
La bouteille de CO2 sera choisie en fonction de vos besoins. Une bouteille d'un kilo est normalement suffisante pour un an ou deux. Le commerce aquariophile en fournie, mais on peut en trouver pour des prix beaucoup plus abordables dans les débits de boisson.
On se munira d'un détendeur (si possible double) que l'on reliera au réacteur. On prendra soin d'utiliser entre la bouteille de CO2 et le réacteur du tuyau non poreux au CO2 .
Photo, Julien THEODULE
On placera évidemment un anti-retour spécial CO2 entre le réacteur et la bouteille afin de protéger le détendeur.
Le RAC sera alimenté en eau par gravité à partir du bac principal ou grâce à une pompe qui prendra l'eau de mer dans la décantation. L'eau arrive au RAC via un tuyau à air (" arrivée d'eau du RAC "), et ressort au niveau de la décante via un autre tuyau à air (" sortie du RAC ").
Aménagements divers pour augmenter le confort selon les moyens :
La méthode la plus simple mais la plus risquée est de mesurer pH et KH en sortie du réacteur. Les valeurs donneront une idée de la bonne dissolution du substrat. En cas de pH trop bas, il suffira alors de diminuer l'arrivée de CO2 , ou d'augmenter le débit du RAC. En cas de KH trop bas, il suffira d'augmenter l'arrivée de CO2 et/ou de diminuer le débit du réacteur.
Photo, Julien THEODULE
L'électrovanne : elle s'installe sur le tuyau d'arrivée de CO2 . En présence de courant électrique, elle est ouverte et laisse donc passer le CO2 . En cas de coupure de courant, elle se ferme et l'apport de CO2 est stoppé. Utilisée seule, elle permet donc d'arrêter l'acidification du RAC en cas de coupure de courant, ce qui provoquerait une arrivée massive d'acidité dans le bac à la remise en service des installations.
Photos, Julien THEODULE
Le pH-mètre : dans le bac, il permet de contrôler en temps réel le pH du bac, et donc une éventuelle dérive.
Inséré dans le réacteur, il permet de contrôler le pH au sein du réacteur en temps réel, et ainsi d'ajuster l'apport de CO2 (ou le débit du RAC) en conséquence. Pour se faire, on percera le bouchon du RAC afin d'y coller un presse-étoupe du diamètre adéquate pour que l'électrode du ph-mètre s'insère correctement et hermétiquement. Elle devra toujours être immergée.
Le couplage pH-mètre / électrovanne : c'est le système optimal, que nous recommandons à tous. Le pH-mètre prend la mesure du pH intraréacteur. Il compare cette valeur à la valeur de consigne, entrée préalablement dans le pH-mètre. Si le pH intraréacteur est inférieur à la valeur de consigne, le pH-mètre ferme l'électrovanne. Dans le cas contraire, le pH-mètre ouvre l'électrovanne. Ceci a pour effet d'amener du CO2 dans le réacteur, et donc de baisser le pH.
Ce système permet une tranquillité totale de l'aquariophile, puisque le pH intraréacteur sera maintenu proche de la valeur de consigne sans aucune intervention. Il ne reste à l'aquariophile qu'à régler le débit d'eau injectée dans le RAC, et le système ajustera le débit de CO2 en conséquence.
L'utilisation
La mise en service
On placera la mousse au fond du réacteur, puis on remplira le corps du réacteur avec le granulat, en prenant soin de s'arrêter à quelques centimètres en dessous de l'aspiration d'eau par la pompe de brassage, afin que celui-ci n'aspire pas de granulat (on pourra placer une mousse au dessus du sable, éventuellement). On fermera le réacteur à l'aide du bouchon et on connectera les différents tubes au réacteur, puis on ouvrira l'arrivée d'eau. On réglera le débit d'eau à 1 ou 2 gouttes par seconde, puis on mettra en route la pompe de brassage.
On procédera ensuite à l'ouverture de la bouteille de CO2 , en réglant (au bruit ou mieux grâce à un compte-bulle) à 2 bulles par seconde.
Le système est en route.
Dans le cas d'une utilisation avec pilotage par pH-mètre et électrovanne, on réglera la valeur de consigne du pH-mètre selon le granulat à dissoudre, et on n'aura plus qu'à se préoccuper du débit du réacteur. On commencera par un débit de 1 goutte par seconde, en contrôlant d'une part l'impact sur le pH du bac, ainsi que sur le KH et le taux de calcium du bac. On pourra augmenter le débit d'eau si besoin en faisant attention à une baisse du pH du bac, pouvant inhiber la calcification, favorable à l'apparition d'algues, etc …
Dans le cas d'une utilisation sans pilotage automatique, la problématique est de trouver le bon pH interne du réacteur. Un pH trop haut ne permet pas de dissoudre le sable de corail, mais un pH trop bas engendre une consommation accrue de CO2, et surtout un éluat très acide, pouvant entraîner le pH du bac à la baisse.
Les précautions à prendre dans le cadre de cette utilisation sont de bons sens, car on travaille " en aveugle " :
* commencer avec un débit de CO2 autour d'une bulle par seconde et un débit d'eau lent. On peut avoir un réacteur très acide sans affecter le bac, pourvu que le débit vers le bac soit très lent, de la même manière qu'on peut faire tourner très vite le moteur d'une voiture sans avancer rapidement (embrayage)
* tester régulièrement les paramètres du bac (pH, KH) afin de trouver le bon rapport entre le débit de CO2 et le débit d'eau
* le réglage optimal du RAC est celui qui laisse le pH du bac inchangé.
Un des dangers du RAC (à part l'acidité relachée dans le bac) est l'apport de phosphates au bac. Comme vous avez pu le comprendre dans la lecture de la base de connaissance "sable" , il n'existe pas de substrat calcaire sans phosphates. Le RAC dissout le substrat pour remettre en solution les ions contenus dans celui-ci, il est normal qu'il entraîne la libération d'ions phosphates. On prendra soin de choisir un substrat qui en contient le minimum, et/ou bien d'utiliser d'autres moyens de lutte anti-phosphate (résines, exports d'algues, RAH, etc...).
Classiquement, le RAC utilise l'eau du bac, à la différence du réacteur à hydroxyde de calcium (RAH). Il n'est donc pas limité par le volume d'eau à injecter, mais bien simplement par l'acidité résiduelle de cette eau, et éventuellement par un KH du bac trop élevé qui vous obligera à ralentir le débit.
On n'oubliera pas que pour avoir une idée de l'efficacité de son réacteur (concernant les taux de calcium et KH), il faudra soustraire les valeurs à l'entrée du RAC. En effet, l'eau de mer qui entre dans le réacteur a déjà un taux de calcium et un KH non nuls…
Les chiffres
KH en sortie : aux alentour de 40 dKH
Calcium en sortie : 600 mg/l
pH intraréacteur : dépend du substrat : 6.3 pour de la calcite (marbre), 6.6 pour du sable de corail (aragonite))
pH en sortie : aux environs de 6.3 - 6.6
Brassage interne : permanent
Débit vers le bac : normalement de 0.5 à 3 gouttes par seconde (à adapter aux besoins)
Débit de CO2 : 1 bulle par seconde (à adapter aux besoins)
Recharge en sable : tous les ans, voire plus souvent afin de nettoyer les boues
Recharge en gaz : selon la consommation, tous les ans par exemple
Consulter Le RAC dans la base de connaissance Supplémentation
Consulter la base de connaissance Supplémentation
Consulter la base de connaissance Sables
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Article publié le 26/01/2004 par Julien Théodule
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