Inainte sa trecem mai departe la denitrificare, cateva observatii pe care le-am primit
de la colegi pe forumurile unde am postat.
Pestii elimina azot sub forma de amoniac, aminoacizi, uree si acid uric, plantele elimina
azot sub forma de aminoacizi si proteine, si mai exista si alte surse in sistemele acvatice,
plante si vietati moarte in descompunere, resturi de mancare, celule bacteriene si alte resturi.
Cu alte cuvinte ciclul azotului este mult mai complex, dar depaseste scopul acestui articol.
In sistemele de acvacultura, pentru simplitate, la proiectarea si calcularea filtrarii biologice
se pleaca de la cantitatea de hrana administrata care intr-o forma sau alta este excretata de
pesti sub forma de amoniac, aminoacizi, uree si acid uric si se considera ca 1 kg de hrana
(de obicei 40% proteina) produce 0,03 kg de amoniac (30 de grame). Celelalte surse de
amoniac/azot pot fi considerate de mai mica importanta, si de obicei se supradimensioneaza
putin filtrarea pentru a acoperi si aceste surse.
Dupa aceasta scurta paranteza sa trecem mai departe la denitrificare.
Dupa cum am mentionat ciclul azotului se compune din nitrificare si denitrificare. Denitrificarea
este faza finala a ciclului, in aceasta faza se ajunge la producerea de azot (N2)
care se elimina in atmosfera. Practic acesta este un proces respirator care reduce forme
oxidate ale azotului (NO3-, NO2-, NO, N2O) ducand in final la N2. Acest proces este
realizat in principal de catre bacterii heterotrofe, dar exista si bacterii autotrofe care
realizeaza acest proces. Pentru acvariile noastre importante sint bacteriile heterotrofe.
Asa cum am mentionat anterior, bacteriile autotrofe metabolizeaza prin fixare carbonul din
dioxidul de carbon, CO2, iar bacteriile heterotrofe metabolizeaza carbonul din compusi
organici ai carbonului (surse organice de carbon). In acvariile noastre principalul factor
limitativ pentru bacteriile heterotrofe este nivelul de carbon organic. Pe de alta parte,
in cazul nivelul de carbon organic din sistem este mare, un bazin in care exista mult
detritus, resturi etc. care duc la un nivel mare de carbon organic, bacteriile heterotrofe
profita de acest nivel de carbon organic. Bacteriile heterotrofe supravietuiesc si in
conditii cu nivel de oxigen mare si cu nivel de oxigen mic sau inexistent (anoxic).
Spre deosebire de bacteriile autotrofe care se divid odata la 12-20 de ore (din acest
motiv ciclarea unui filtru dureaza mult), bacteriile heterotrofe se divid odata la 20 de
minute. O parte din tipurile de bacterii heterotrofe sint facultativ aerobe, isi indeplinesc
rolul indiferent daca exista sau nu oxigen, dar rolurile sint complet diferite functie de
nivelul de oxigen, si aceste bacterii sint cele care ne intereseaza. Putand functiona si
in conditii cu nivel mare de oxigen si cu nivel redus sau absent de oxigen, bacteriile
heterotrofe sint in competitie directa cu bacteriile autotrofe atat pentru oxigen cat si
pentru spatiu pentru colonizare. Datorita vitezei cu care se multiplica (divid) si consuma
oxigen poate fi o problema pentru acvariu. Din acest motiv in marea majoritate a
cazurilor de “bacteria bloom” - apa laptoasa, este vorba despre bacteriile heterotrofe si
nu despre cele autotrofe, si in aceste cazuri apa laptoasa nu inseamna deciclarea acvariului
sau a filtrului, ci mult prea mult carbon organic in apa (o intretinere precara pe fondul
unei hraniri exagerate duce la apa laptoasa). Apa laptoasa apare si in timpul ciclarii dar
de obicei in acele cazuri nu este vorba de bacteriile heterotrofe. In cazul apei laptoase
cauzata de bacteriile heterotrofe pericolele apar din cauza consumarii oxigenului
disponibil, dar si pentru ca bacteriile heterotrofe descompun resturile rezultand amoniac
si spikeuri de amoniac pot apare. De aceea primul lucru in cazul aparitiei apei laptoase
este marirea oxigenarii. Pentru a preveni o astfel de situatie trebuie limitat nivelul
de carbon organic din apa, si asta se face prin doua metode: mentinerea unui acvariu
curat si folosirea de medii chimice de filtrare care reduc nivelul de carbon organic,
cum este carbunele activ (dar care trebuie schimbat des, altfel se transforma in sursa
de hrana pentru bacteriile heterotrofe).
Denitrificarea are loc in conditii speciale, in zone fara oxigen (anoxice), in acest caz
bacteriile “respira” nitrat in loc de oxigen ca un terminal acceptor de electroni.
Reactia denitrificarii este urmatoarea:
NO3- => NO2- => NO + N2O => N2
Procesul complet de denitrificare poate fi scris si ca o reactie redox:
2 NO3- + 10 e- + 12 H+ => N2 + 6 H2O
Reducerea in conditii anoxice se poate produce si printr-un alt proces, numit oxidare
anaeroba a amoniacului, si este definit de urmatoarea reactie:
NH4+ + NO2- => N2 + 2 H2O
Acest procedeu se foloseste in unele uzine de tratare a apelor, unde metanol, etanol,
acetat, glicerina si produse proprietare sint adaugate in apa pentru a asigura sursa de
carbon organic necesara.
In acvaristica exista mai multe metode consacrate pentru denitrificare, in special in
acvaristica marina: DSP (deep sand bed), filtre(reactoare) anaerobe denitrificatoare
(cu aditie de carbon organic), reactoare cu sulf, reactoare cu biopeleti (polimeri organici
care sint sursa de carbon organic), dozare de vodca sau otet, dozare de probiotice
impreuna cu surse de carbon organic. La un debit suficient de mic mediile biologice
dintr-un filtru pot face o denitrificare partiala. Parerile sint impartite in privinta debitului
necesar intr-un reactor pentru a face denitrificare. In orice caz debitul de apa trebuie sa fie
sub 200 de litri pe ora. Depinde foarte mult si de mediile biologice folosite, de marimea
reactorului/filtrului, un reactor mic in care apa nu sta suficient pentru a fi consumat cat
mai mult oxigen nu poate asigura denitrificare. Pe de alta parte nici un debit foarte mic
nu este recomandat datorita faptului ca poate sa apara hidrogen sulfurat, care este
deosebit de toxic. Preferabil un debit in limita de siguranta si care sa asigure o denitrificare
partiala decat aparitia hidrogenului sulfurat. In momentul de fata eu am instalat in sumpul
acvariului de recif un reactor cu Seachem Denitrate la un debit de aproximativ 80-100 litri
pe ora si dupa o luna si jumatate de la pornire pot sa spun ca ajuta la denitrificare, pina la
instalarea acestui reactor nivelul de nitrati in acvariu era undeva intre 2 si 5 (am si un
reactor cu biopeleti care imi asigura mare parte din denitrificare), iar la o luna dupa
instalare nivelul a scazut undeva intre 0,5 si 1, masurat cu test Salifert.
Este de asemenea interesant de mentionat ca in mediile unde apare denitrificare
poate sa apara si reducerea fosfatilor, anumite bacterii fiind capabile sa reduca fosfatii.
Continuarea in episodul urmator, cand vom discuta despre proiectarea si dimensionarea
filtrarii biologice
by koala: La rugamintea lui Dragos am corectat urmatoarea fraza:
"Bacteriile denitrificatoare heterotrofe sunt in mod uzual facultativ aerobe, desi exista si bacterii denitrificatoare facultativ anaerobe."