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Chimie/Biologie: Réacteur à hydroxyde (RAH) et acide acétique

acide acetique
De nombreuses questions concernant l'article de Craig Bingman ont surgi depuis que celui-ci a publié son fameux article sur la façon d'améliorer le rendement du RAH. Rappelons qu'un réacteur à hydroxyde de calcium (RAH) est un récipient hermétique dans lequel on mélange de la chaux éteinte (hydroxyde de calcium Ca(OH)2 ) avec de l'eau afin d'obtenir une solution saturée en Ca2+ et OH- qui est injectée dans le bac.



Cette méthode correspond à l'automatisation de l'ajout manuel d'eau de chaux au bac pour compenser la consommation des ions bicarbonates et calcium par les coraux proposée par Peter Wilkens


La problématique

Cette méthode est tout à fait satisfaisante. Rappelons qu'un déficit en calcium est dans 90% des cas dû a une mauvaise utilisation de l'eau de chaux, et que des bacs lourdement chargés en coraux durs (jusqu'à plus de 1200 litres) sont correctement supplémentés en calcium grâce un simple réacteur a hydroxyde correctement utilisé. En cas d'insatisfaction, on ne saurait donc trop conseiller de vérifier le mode d'administration avant de chercher plus loin (voir l'article sur le RAH et son réglage).

Néanmoins, le bac peut se révéler trop consommateur de calcium par rapport à ce que le RAH peut apporter même réglé de manière optimale. En effet, le RAH a une limitation intrinsèque : il ne peut pas injecter un volume supérieur à la quantité d'eau évaporée par le bac (limitation en volume) d'une solution saturée à 814 mg/l de calcium (limitation de solubilité).


Photo, Julien THEODULE
acide acetique On estime habituellement que l'évaporation d'un bac récifal classique est égale à 1% du volume total par jour. Un bac de 500 litres perdra donc environ 5 litres d'eau par jour. Compenser ces 5 litres d'eau par l'intermédiaire d'un RAH permet d'ajouter au bac 5 litres d'eau de chaux saturée à 814 mg de calcium par litre. Si votre bac est fortement chargé en coraux durs hermatypiques, il est fort possible qu'il consomme plus de 4 grammes de calcium par jour. Alors comment en apporter plus ? C'est ce que nous explique Craig Bingman dans son article.



Quel est l'intérêt d'injecter de l'acide acétique dans le RAH ?

L'acide acétique (composant principal du vinaigre blanc) est un acide faible. Si l'injection dans le RAH permet un nettoyage de celui-ci (l'acide dissout le calcaire, donc les dépôts et précipitations dans le RAH), l'intérêt principal est de produire une solution d'acétate de calcium en lieu et place d'une solution d'hydroxyde de calcium.

Lorsqu'on injecte de l'acide acétique, on obtient dans le RAH la réaction suivante :

Acide acétique + hydroxyde de calcium => acétate de calcium + eau
2 CH3COOH + Ca(OH)2 => Ca(CH3COO)2 + 2 H2O

acide acetique La solubilité de l'acétate de calcium Ca(CH3COO)2 (environ 400 g/l) étant beaucoup plus élevée que celle de l'hydroxyde de calcium (environ 1.5 g/l) on amène ainsi beaucoup plus de calcium dans le bac, 101.5 g/litre, contre 0,814 g/l pour l'hydroxyde de calcium, soit une solubilité plus de 100 fois supérieure (et donc un apport en calcium en proportion pour le même volume d'eau injecté au bac ).

Voilà pour le bon coté de la chose … évidemment, il y a aussi le revers de la médaille … Mais est-ce vraiment un problème ?


Les molécules carbonées dissoutes

Le terme consacré est DOC : dissolved organic carbon. La molécule d'acétate augmentent le taux de DOC dans le bac. Ceci a pour effet de favoriser le développement bactérien, à la manière du glucose. Rappelons en effet que les bactéries présentes dans nos bacs ont besoin de matière organique pour accomplir leur travail.

Sous-écumer un bac Berlinois peut conduire à un taux de nitrates élevé dans le bac. L'écumeur n'est pas correctement dimensionné et laisse des déchets dans l'eau, qui vont se transformer en nitrates …. Par contre, sur-écumer peut conduire également à un taux de nitrates élevé. En effet, l'écumeur sera alors trop efficace pour enlever les molécules carbonées de l'eau, ne laissant plus assez de carbone dans le bac pour que les bactéries puissent correctement travailler - en particulier les bactéries dénitratantes. Dans ce cas de figure, on peut procéder à des ajouts de glucose (C6H12O6) pour apporter du carbone. Cette technique trouve tout son sens dans l'injection de glucose dans le plénum du Jaubert, distribuant alors prioritairement le carbone aux bactéries dénitrifiantes qui occupent les couches inférieures du substrat. Un ciblage de ce type est bien sur beaucoup plus difficile à réaliser en Berlinois.

L'idée est ici la même : le taux de carbone augmente dans le bac, et toutes les bactéries voient leur activité métabolique augmenter, les bonnes bactéries comme les mauvaises …


En pratique

On peut donc penser qu'une des conséquences de l'ajout d'acétate dans le bac sera la réduction des nitrates en boostant l'activité des bactéries hétérotrophes présentes dans les zones hypoxiques, de la même manière qu'en ajoutant du glucose. Cet avantage s'ajoute à l'apport de calcium plus important.

En boostant l'activité bactérienne, on pourrait s'attendre à une baisse du KH (production de CO2 et de protons par le métabolisme bactérien). Dans les faits il n'en est rien (c'est même l'inverse, observation personnelle) ; on pourrait supposer que, comme le test a été effectué avec une dose faible d'acide acétique, l'éluat du RAH reste toujours basique ce qui provoque une augmentation du KH par réaction sur le CO2 produit à partir de la métabolisation de l'acétate.

La prudence conseille l'utilisation alternée d'acétate de calcium et d'hydroxyde de calcium pur (par exemple un rechargement de RAH sur 2).


Photo, Julien THEODULE
acide acetique On conseillera donc d'injecter dans son RAH 2 ml d'acide acétique par jour. Il est raisonnable de commencer doucement puis d'augmenter graduellement, afin de ne pas provoquer d'explosion des populations bactériennes dans le bac (caractérisée par un trouble de l'eau). Ceci provoquerait un effondrement du potentiel redox dû à une consommation massive de l'oxygène du bac par les bactéries, suivi dans le pire des cas par une asphyxie des coraux et des poissons, puis des populations de bactéries elles-mêmes.

On conseillera également de prévoir un système d'injection de l'acide directement dans le RAH - par exemple un T de perfusion avec une seringue ad hoc ou tout autre système équivalent, voire même une pompe doseuse prévue pour injecter des millilitres. On pourrait être tenté d'ajouter la bonne proportion d'acide acétique dans la réserve d'eau osmosée. Mais les tests effectués montrent un développement conséquent de champignons et autres bactéries dans la réserve d'eau osmosée .. :o))

De la même façon, employez de l'acide acétique et non du vinaigre blanc. Celui-ci peut contenir de nombreuses impuretés, et il n'est pas prouvé qu'elles soient très appréciées des coraux (le vinaigre peut contenir une quantité non négligeable de phosphates).


Résumé

L'ajout d'acide acétique à un RAH permet d'apporter plus de calcium au bac pour la même quantité d'eau injectée, sous forme d'acétate de calcium dont la solubilité est plus élevée que celle de l'hydroxyde de calcium. Néanmoins, il augmente également le taux des DOC (ce qui peut booster les bactéries dénitratantes, entre autres) et il convient de rester attentif au développement bactérien lors de cette utilisation.


Références

Merci à Florian Lesage pour ses explications ponctuelles et à David Excoffier pour le récit de ses expériences.

L'article sur le réacteur a calcium sur ce site : l'article sur le RAH

Référence de Craig Bingman concernant le RAH :

http://www.animalnetwork.com/fish2/aqfm/1999/aug/bio/default.asp

Référence de Craig Bingman concernant l'acide acetique dans le RAH :

http://www.animalnetwork.com/fish2/aqfm/1999/oct/bio/default.asp
http://www.animalnetwork.com/fish/library/articleview2.asp?Section=&RecordNo=181



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Article publié le 10/02/2004 par Julien Théodule

 
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