Portaalsite voor de échte zeeaquariaan
Zoeken op de site
Sponsors
Partners
Bijsturen met de kalkreactor (13)
Bijsturen met de kalkreactor. (13)
Als je het dagelijks aanmaken van kalkwater maar een sleur vindt, is de kalkreactor een weliswaar prijzige maar praktische oplossing.
De volgende tekst werd ons ter beschikking gesteld door Walter Dorriné.
In de reactor wordt met behulp van CO2 vast Ca carbonaat (kalk) omgezet o.a. in bruikbare Ca2+ ionen. Om de CO2 (vb uit een gasfles) korrekt te doseren heb je naast een fijn regel ventiel ook een elektronische pH meter nodig. De methode met de kalkreactor is alleen geschikt voor voedsel arm water, dus met lage nitraat en fosfaatgehalten. In te voedselrijk water vormt CO2 een belangrijke bouwsteen voor algengroei en daar houden steenkoralen niet van!
In een goed draaiend rifaquarium verbruiken kalkwieren en steenkoralen aanzienlijke hoeveelheden calcium (Ca) voor het bouwen van hun kalkskelet. Samen met het calcium wordt bicarbonaat (HCO3-) verbruikt om kalk (CaCO3) te vormen waardoor ook de alkaliniteit daalt.
Alkaliniteit, ook wel carbonaathardheid (KH) of zuurbindend vermogen genoemd, is een maat voor het vermogen van het aquariumwater om zich te verzetten tegen verzuring.
Een lage alkaliniteit betekent dat het water weinig gebufferd is en de pH dus snel te laag zal worden. In aquaria wordt de alkaliniteit grotendeels bepaald door de bicarbonaatconcentratie vandaar dat ze samen met de calciumconcentratie zal dalen.
Als we dus het calciumverbruik gaan compenseren doen we dat best met een methode die ook de alkaliniteit herstelt, de zogenaamde gebalanceerde methodes. Onder de gebalanceerde methodes vinden we o.a. calciumhydroxide (Ca(OH)2), de kalkreactor en sommige kant-en-klare additieven.
Een voorbeeld van een niet-gebalanceerde methode is calciumchloride (CaCl2) omdat hier geen bicarbonaat toegevoegd wordt. Welke methode de beste is hangt af van de omstandigheden en het soort aquarium.
Hoe werkt een kalkreactor?
Of het nu om een commerciële of om een zelfbouwreactor gaat, het werkingsprincipe is altijd hetzelfde. Aquariumwater wordt in een reactor aangezuurd met CO2-gas tot een pH waarbij het in staat is kalk op te lossen. Dit zure water wordt over een kalkmassa gecirculeerd zodat het calcium kan opnemen. Het met calcium verrijkte water wordt tenslotte druppelsgewijs terug naar het aquarium geleid.
CaCO3 + H2O + CO2 → Ca2+ + 2HCO3-
Mijn aquarium (foto 1) wordt van calcium voorzien door een zelfbouw-kalkreactor die enerzijds uit een grote PVC-buis bestaat en anderzijds uit een glazen reactorvaatje.
De PVC-buis heeft een inhoud van 50 liter en is gevuld met 60 kg zuiver CaCO3. Het glazen vaatje herbergt alle toe- en afvoeren, de CO2-inlaat en de pH-electrode.
De inwendige circulatie wordt verzorgd door een kleine Eheim-1048 pomp (1). Door kraan (2) gedeeltelijk te sluiten ontstaat een lichte overdruk vòòr de kraan en een lichte onderdruk erachter waardoor het water automatisch van en naar het aquarium gaat lopen.
Met het naaldventiel (3) kan de druppelsnelheid nauwkeurig ingesteld worden. Bovenaan het reactorvaatje is er nog een ontluchtingskraan (4) die enkel tijdens de opstartfase gebruikt wordt.
Gedurende de normale werking gebeurt de ontluchting automatisch langs de afvoer naar het aquarium. De pH van de reactor wordt door middel van een controller constant gehouden.
Een nadeel van de kalkreactor is dat er altijd een beetje CO2 meegevoerd wordt naar het aquarium met ongewenste gevolgen als pH-daling en algengroei.
Er dient dus voor gezorgd te worden dat de calciumconcentratie in de uitloop van de reactor zo hoog mogelijk is zodat de druppelsnelheid zo laag mogelijk kan gehouden worden en dus ook de hoeveelheid CO2 die in het aquarium gebracht wordt.
Al te dikwijls tracht men de calciumafgifte van een kalkreactor te verhogen door de uitloopsnelheid te verhogen. Aanvankelijk zal dit inderdaad helpen, maar vanaf een bepaald debiet zal de calciumconcentratie in de uitloop teruglopen omdat het water simpelweg niet lang genoeg in de reactor blijft om zich te verzadigen met calcium.
Bovendien wordt er steeds meer ongebruikt CO2 in het aquarium gebracht. De limiet van de reactor is bereikt! Enkel een groter reactorvolume kan hier uitkomst bieden.
Om een idee te krijgen van het benodigde reactorvolume is het nodig de opnamesnelheid van het calcium te kennen. Hiervoor werd een kleine proefreactor gebouwd met een gelijkaardig reactorvaatje en met een potfilter in plaats van de PVC-buis en de pomp
De buis werd ongeveer half gevuld met substraat. Het experiment werd uitgevoerd met twee veel gebruikte substraten. De pH van het systeem werd door middel van een controller op 6.25 ± 0.02 gehouden.
Eerst werd de reactor, met gesloten CO2-toevoer, langdurig gespoeld met aquariumwater totdat pH en alkaliniteit ongeveer gelijk waren aan die van het aquarium. Daarna werd de uitloop naar het aquarium afgesloten en de CO2-toevoer geopend.
Door middel van de controller werd de pH snel op 6.25 gebracht en vervolgens werd op regelmatige tijdstippen de calciumconcentratie gemeten. De opnamesnelheid bleek vrijwel identiek te zijn voor beide substraten.
Figuur : Elektronenmicroscopisch onderzoek van beide substraten, boven CalciaLith, onder HydroCarbonaat.
Figuur 2: Calciumopname in functie van de tijd.
De resultaten.
Uit figuur 2 blijkt dat de calciumopname aanvankelijk vrij snel verloopt maar dat het substraat steeds langzamer oplost en dat de uiteindelijke verzadiging slechts na meer dan 30 uren bereikt wordt.
Eerder concludeerden we dat we moeten streven naar een zo hoog mogelijke calciumconcentratie in de reactoruitloop om de CO2-belasting zo laag mogelijk te houden. Het is dus wenselijk een zo groot mogelijk reactorvolume te gebruiken om een zo lang mogelijke verblijftijd te bekomen.
Vanaf een bepaalde verblijftijd wegen de praktische bezwaren van een steeds grotere reactor echter niet meer op tegen de geringe calciumwinst die we boeken.
Een verblijftijd van 5 uren lijkt een goed compromis, er is dan al een toename van 200 ppm calcium en vanaf dit punt begint de curve sterk af te vlakken. Praktisch nemen we dus het reactorvolume zo groot als praktisch mogelijk is, waarbij een minimum verblijftijd van 5 uren wenselijk is.
Mijn reactor heeft een uitloopsnelheid van 50 liter per dag, het netto watervolume van de reactor is ongeveer 25 liter wat resulteert in een verblijftijd van 12 uren. De calciumconcentratie in de uitloop ligt dan ook steeds in de buurt van 650 ppm.
Hoeveel calcium moet er toegevoegd worden?
Het antwoord hierop is eenvoudig: net zoveel als er verbruikt wordt. Met andere woorden, de calciumafgifte van de reactor moet zodanig ingesteld worden dat de calciumconcentratie in het aquarium constant blijft. Een éénmalige calciummeting is slechts een momentopname en heeft eigenlijk weinig waarde.
Belangrijker is dat de concentratie constant blijft, alleen dan zijn we zeker dat er een evenwicht is tussen aanvoer en verbruik. Hoeveel dat verbruik precies is verschilt voor elk aquarium. De meeste natuurlijke riffen hebben een calcificatiesnelheid van 10 à 20 kg per m2 per jaar. Dit betekent dat per vierkante meter belicht oppervlak er een jaarlijkse aangroei is van 10 à 20 kg. In een aquarium kan deze calcificatiesnelheid zelfs nog hoger zijn omdat er in vergelijking met natuurlijke riffen veel meer voedingsstoffen aanwezig zijn, een situatie die overigens naar mijn mening dient vermeden te worden door het water zo min mogelijk te belasten.
Natuurlijke riffen groeien gemiddeld 15 kg per m2 per jaar.
De calcificatiesnelheid in een aquarium kan eenvoudig berekend worden aan de hand van volgende parameters:
- de oppervlakte van het aquarium
- de calciumopname in de reactor
- de uitloopsnelheid van de reactorNemen we als voorbeeld mijn aquarium.
De calciumconcentratie in het aquariumwater is 400 ppm, in de uitloop van de reactor is dat 650 ppm, een toename dus met 250 ppm.
Bij een uitloopsnelheid van 50 liter per dag geeft dit:
250 mg/l x 50 l/dag = 12500 mg/dag = 12.5 gram Ca per dag
Aangezien CaCO3 slechts voor 40% uit Ca bestaat:
(12.5 : 40) x 100 = 31.25 gram CaCO3 per dag
Dus per jaar: 31.25 x 365 ≈ 11.5 kg CaCO3 per jaar
Voor een aquarium van 1.3 x 0.6 = 0.78 m2 of: 11.5 : 0.78 = 14.7 kg per m2 per jaar
Conclusies.
De conclusies zou ik willen samenvatten in een aantal tips om de kalkreactor zo efficiënt mogelijk te maken.
· Zorg dat het reactorvolume voldoende groot is. Is dat niet zo dan hoeft niet noodzakelijk de ganse reactor vervangen te worden, soms is het al voldoende een tweede vat in serie te plaatsen met de bestaande reactor.
· Gebruik als vulling gewoon calciumcarbonaat (aragoniet). Koraalbreuk is volgens mij minder geschikt omdat de verhouding van de verschillende elementen te zeer verschilt van die in natuurlijk zeewater. Calciumverbindingen die bij normale aquarium pH al oplossen horen niet thuis in een kalkreactor.
· Het overtollige CO2 in de uitloop zorgt ervoor dat het calcium in oplossing blijft. Indien we dit CO2 willen verwijderen kunnen we dat dus best doen nadat het water bij het aquariumwater gedruppeld is.
We kunnen bijvoorbeeld de uitloop van de kalkreactor in de eiwitafschuimer leiden of in een goed belucht compartiment van de sump.
· Mocht de pH ’s nachts toch nog teveel dalen dan kan eventueel de uitloop van de reactor ’s nachts gesloten worden, laat in dat geval wel de inwendige circulatie gewoon verder lopen zodat het water zich verder kan aanreiken met calcium. Het gebruik van een pH controller is dan wel aanbevolen.
Inloggen
Registreren
Foto van de maand
Een koppel Rainfordia opercularis in het kweekaquarium van De Jong Marinelife tijdens het bezoek van het ReefSecrets-team in april 2012
Foto: Patrick Scholberg