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La Inyección de CO2 en el Acuario Plantado

Hola, comparto con Uds, este artículo de mi autoría
“la inyección de co2 en el Acuario Plantado”
Guillermo Barrientos

Las plantas son organismos autótrofos, es decir, a partir de sustancias elementales fabrican su alimento y estructura, utilizando el carbono proveniente de la molécula de co2 como base para formar sus tejidos y macromoléculas de reserva energética.

Mientras que en la Naturaleza  las fuentes de co2 se expresan a escala suficiente para cubrir la demanda vegetal (ej: descomposición de la hojarasca, contenido orgánico del sedimento que compone el suelo, actividad de la microbiota, etc), en el acuario, si bien también existe contribución por parte de la actividad metabólica de peces y microflora, el nivel del gas depende especialmente de nuestra intervención.

Al respecto, es preciso señalar que el suministro de co2 será mas necesario entre mayor sea el estímulo lumínico que las plantas reciban. Así, los acuarios generosamente iluminados y con una selección de especies de rápido crecimiento, resultarán especialmente “demandantes” de co2 para lograr que la vegetación se exhiba sana.

Los métodos que prescinden de la inyección artificial de co2, comúnmente consideran una “compensación” de este aspecto, mediante suelos con alto contenido orgánico, población de peces considerable y rutina de cambios de agua mas espaciados en el tiempo o de menor porcentaje (promoviendo la acidificación por acúmulo de ácidos orgánicos en el agua), todo lo cual apunta a lograr un nivel de co2 que permita cubrir la demanda de, al menos, plantas de sencillos requerimientos.

Por ende, cada técnica –añadiendo o no un aporte “extra” de co2- apunta a la recreación de una situación diferente, de la cual probablemente haya símil entre todas las opciones posibles de encontrar en la Naturaleza, porque sin lugar a dudas, existen cursos de agua con mayor o menor contenido de co2, tal como los hay más iluminados, menos iluminados o diferentes en otros aspectos (profundidad, particularidades del suelo, temperatura), cada caso con su flora y fauna asociada.

Los efectos del co2 en la química del agua

El co2 repercute químicamente en el agua, según acontece en la siguiente relación:
                            H2O +CO2  H2CO3 H+ + HCO3-

Nótese que en primera instancia, lo que ocurre es una reacción de éste con el agua, a partir de la cual, forma ácido carbónico (H2CO3) que finalmente se disociará H+ y HCO3- (protones y bicarbonato), lo cual respectivamente  hace descender el ph y, teóricamente, incrementar el kh.

Sin embargo,  la concentración previa de carbonatos/ bicarbonatos que normalmente contiene el agua de abastecimiento (lo que representa el kh de la misma) tenderá a impedir la acidificación excesiva, al “capturar” estos protones para “volver a formar” H2CO3, efecto conocido como amortiguación del ph o capacidad tampón. 

Del mismo modo, la incidencia en el incremento del kh también dependerá de la citada concentración previa de carbonatos/bicarbonatos (formándose ácido carbónico ante cualquier exceso), por lo que en la práctica resulta poco relevante.

En resumidas cuentas: la adición de co2 bajará el ph según lo permita el kh del agua

Diferentes fuentes de co2 para el acuario:

Cilindros a presión:

La manera óptima y especialmente recomendada por su gran efectividad y comodidad,  si bien de mayor costo inicial, es la utilización de cilindros presurizados recargables de co2. El equipamiento debe incluir un manoreductor y válvulas de ajuste fino. El uso de solenoide para cortar el suministro es opcional, pero permite el ahorro de gas.  Un mismo balón, puede alimentar de co2 más de un acuario, colocando válvulas de ajuste fino independientes.

Sistema “casero” en base a levadura y azúcar:

Si el presupuesto es escaso, una manera de inversión inicial económica para generar co2 lo constituye el método basado en la degradación del azúcar por parte de la levadura de panadería. Para un recipiente de unos 2 litros, bastará con aproximadamente 2 tazas de azúcar y 3 cucharadas de levadura seca (más fácil de almacenar que la opción fresca). Luego se mezcla con agua tibia, agitar vigorosamente hasta disolver el azúcar y dejar reposar. Al cabo de poco tiempo (desde minutos hasta pocas horas), comenzará a generarse co2. Es importante considerar que debe quedar una separación entre la superficie de la mezcla y la tapa, pues la mezcla a veces tiende a “subir”. Con la punta de un cuchillo se hace un pequeño agujero en la tapita de la botella, se humecta el borde con pegamento de cianoacrilato y a presión se adapta una aguja para bajada de suero o un conector para mangueras de delgado calibre, como las utilizadas para aireadores, quedando estanco.

El uso de bajadas de suero o similares es recomendable pues mediante la prensa que contiene, permite regular la velocidad de inyección del gas gracias a la presión generada dentro de la botella,  al liberar el gas mas lento de lo que se produce.

Es preciso tener en cuenta que al inicio la producción del gas sigue un patrón exponencial, luego tiende a establizarse, para finalmente recaer. De ahí la importancia de regular el flujo o velocidad de inyección.

Se han propuesto diversos métodos para prolongar la vida útil de la mezcla, sin embargo, como ésta caduca debido a la acumulación de etanol en la misma ; la calidad del co2 se empobrece y es recomendable el recambio por otra nueva, preparada con algunas horas de antelación, cada aproximadamente 2 semanas, independiente de si sigue arrojando gas.

Métodos para disolver el co2

Difusores de co2:

No consiguen una disolución total, sino un flujo de microburbujillas generadas gracias a la presión con que gran burbuja acumulada en un receptáculo es forzada a atravesar un material microporoso, generalmente cerámico. Entre más pequeñas sean las burbujillas, mayor la superficie de contacto de su interfase con el agua y por ende, mayor disolución. Es preciso situarlos estratégicamente aprovechando la corriente generada por el caudal del filtro, para lograr una óptima disipación de éstas a lo largo del acuario, antes de que alcancen la superficie. Constituye un método sencillo y eficaz hasta aproximadamente los 300 litros, si es que la circulación del agua es adecuada, permitiendo buena distribución del gas.

Reactores externos a contracorriente:

Aprovechando el caudal de un filtro externo, lo que se hace es inyectar el gas en un cilindro o contenedor situado por fuera del acuario, en el circuito del agua impulsada por el filtro,  de modo tal que ascienda en contra de la corriente, forzando su disolución. El receptáculo puede contener biobolas o cribas para optimizar el proceso. Método muy eficaz, logra la completa degradación, debido a lo cual no genera burbujillas visibles.

Utilización de filtros internos o cabezales:

La manguerilla por la cual ingresa el gas se introduce en la toma de agua del filtro, vale decir a través de una de las ranuras por donde succiona, a fin de que la burbuja se rompa en la hélice, generando microburbujas visibles.

Otra manera es mediante el venturi que normalmente trae un orificio con un conector. Es menos efectivo que lo anterior pues la burbuja solo se disgrega debido a la potencia del caudal de salida, sin embargo no genera el ruido debido a la pulverización de la burbuja que se produce al utilizar la hélice.

Método de la “campana”:

se busca la acumulación del gas bajo una cúpula y disolución por presión entre co2 y agua, sin embargo es el mas inefectivo de todos los métodos, pues la superficie de contacto entre agua y gas es solamente el de la circunferencia de la burbuja que crece bajo la estructura, mucho menor que el de una suma de pequeñas burbujas. Estéticamente desfavorable y funcionalmente ineficaz.

¿Cuánto co2 debiera inyectarse?

El método mas simple suele ser la medición vía “burbujas por segundo”, y la cantidad a inyectar depende de la eficacia del método de disolución y de la selección de especies vegetales. Asumiendo correcta circulación y movimiento superficial, un acuario plantado tipo generosamente iluminado y dedicado a especies demandantes requeriría un rango de aprox 1 a 3 burbujas por segundo, mientras que en un acuario de ritmo mas pausado, como por ejemplo dedicado a plantas de roseta (Cryptocoryne, Echinodorus, Nimphaea) con aprox 1 burbuja por segundo o cada 2 segundos (según iluminación) será suficiente. Es preciso considerar que con una inyección idónea el ph suele estabilizarse en un rango ligeramente ácido. Existen también medidores permanentes de co2 basados en la captación de su incidencia en el ph.

Mitos acerca de la inyección de co2:

Interpretaciones erróneas acerca de de los fenómenos biológicos acontecidos en la fotosíntesis y de las funciones vitales en las plantas u omisiones conceptuales en otras ciencias tales como física y química han conducido a prácticas que por lógicas que parezcan, carecen de fundamento o se basan en exageraciones.

Por ejemplo, muchas veces se recomienda “evitar el movimiento superficial para minimizar la fuga de co2”. Lamentablemente este consejo es ampliamente aceptado y a primera vista se lee de lo más coherente. Sin embargo, es completamente errado y desfavorable para la salud del acuario.  Atenta contra la correcta oxigenación y por otra parte no considera que sólo se fuga la fracción no-disuelta del gas. Es preciso considerar que existe un equilibrio entre fracción disuelta y no disuelta de co2. Efectivamente existe fuga de co2 cuando “batimos” el agua, pero ello no es dramático cuando el movimiento superficial es razonable (relativamente suave pero siempre presente) y si el co2 está bien disuelto (para lo cual existen diversos métodos). Inclusive, la volatilización de la fracción no disuelta de co2 es, incluso, ¡deseable!, ya que constituye el mecanismo natural para evitar el exceso de co2 y sus consecuencias (toxicidad, acidificación desmedida, etc). Si no fuese así, tendríamos que idear sofisticados métodos para poder eliminar el excedente.

También existe la errada creencia de que “durante el día las plantas realizan fotosíntesis y durante la noche respiran”. Por alguna extraña razón, no sólo acuaristas sino público en general asumen como cierto que fotosíntesis y respiración son procesos alternados, cuando lo cierto es que realidad se trata de procesos paralelos que ocurren en compartimentos celulares diferentes (mitocondrias y cloroplastos). Por concepto de respiración celular, las plantas consumen o2 y “desechan” co2, pero a una escala que, para nuestros fines, no tiene repercusión significativa en la química del agua. Este fenómeno ocurre en todo momento (¡no solo de noche!) pues la planta debe respirar todo el tiempo, evento que no tiene nada que ver con el fotoperíodo

Simultáneamente, durante las horas de luz, acontecen reacciones fotodependientes (reacción de Hill), cuyos “productos” son posteriormente utilizados para la fijación de co2 (ciclo de Calvin). Pero es completamente exagerado creer que durante la noche la concentración de co2 como subproducto de la respiración celular de las plantas sea capaz de lograr que en el agua alcance niveles tóxicos y del mismo modo es totalmente descabellado suponer que durante las horas de luz, las plantas sean capaces de procesar todo el co2 que inyectamos.
 
En realidad gran parte del co2 que inyectamos se pierde o permanece en el medio acuático y las plantas utilizan una muy pequeña fracción. La técnica de proveer elevados niveles de co2 mediante la inyección artificial lo único que hace es facilitar el acceso al gas y que las plantas lo capten “gradiente a favor” y no “gradiente en contra” (en cuyo caso recurrirían a otros procesos tales como la Precipitación o Descalificación Biogénica, situación “forzada” en donde obtienen co2 a partir de carbonatos del agua, precipitando CaCO3 sobre las hojas).

Por ello, la práctica de “encender un aireador de noche para disipar el exceso de co2 generado por la respiración vegetal” carece de sustento y, con el debido respeto, constituye un acto de fe y una complicación innecesaria.

Asimismo “cortar el co2 en la noche por temor al acúmulo de co2 ya que las plantas no lo asimilarían” en realidad no tiene mayor importancia para el acuario, puesto que las concentraciones en realidad no experimentan fluctuación importante entre día o noche debido a que las plantas durante el día tampoco son capaces de consumirlo a una escala  tal que contrarreste los niveles obtenidos durante el período de inyección de co2. Más bien resulta importante para ahorrar gas, cuando se posee un sistema de cilindro a presión recargable

Cabe señalar que incluso experimentados acuaristas de renombre realizan ambas prácticas, es decir, encienden aireadores nocturnos, cortan el suministro de co2 en la noche o bien ambas juntas. Otros procuran en la noche levantar los retornos de agua para maximizar el movimiento superficial, disipando el co2 y aumentando los niveles de o2. En resumen, se preocupan por lo que ocurre en la noche más de lo necesario. Al respecto, insistiremos en lo siguiente: el nivel de o2 depende fundamentalmente del adecuado movimiento superficial y circulación, y a su vez, este mismo movimiento, sumado a una inyección razonable nos ayudará en todo momento a la disipación del exceso de co2, manteniéndose así dentro de niveles óptimos sin caer en rangos de toxicidad. Se puede cortar o no el co2 en la noche, en realidad se torna importante si se desea ahorrar gas para el caso específico de los cilindros a presión.

Finalmente, otra fantasía conceptual que contribuye en gran medida a la exageración en las prácticas ya descritas es la que dice que “El co2 excluye el o2”. Muchas veces se asume que ambos gases compiten por su permanencia en el agua como si fuesen equivalentes peleando por un sitio, tal como “pasajeros en un bus” con los asientos. Esto resulta falso, porque siguiendo la misma analogía, los “asientos” no serían equivalentes, ya que el agua no puede transportar del mismo modo ambos gases, dadas las muy diferentes propiedades de ambos. Así, la competencia que muchas veces se sugiere entre CO2 y O2, simplemente no es tal o bien no a la escala que se piensa.

Al respecto debe considerarse que el co2 es muchísimo más soluble que el O2, pudiendo reaccionar fácilmente con el agua, según habíamos señalado. Su relación con ella, es por ende mas “química” que física, mientras con el O2, ocurre a la inversa (más física que química), dada su baja solubilidad. Es necesario comprender que el agua contiene ambos gases de diferente manera y mas aún, que la situación idónea para flora y fauna del acuario, es contar con niveles apropiados de ambos[u], situación perfectamente posible de lograr e inclusive sencilla[/u], como a continuación se expone.

Equilibrio entre CO2 y O2, un objetivo deseable y muy fácil de lograr:

Es muy importante comprender este punto. Como hemos visto, en el agua, siempre existe un equilibrio entre la fracción disuelta y no-disuelta de co2, siendo esta última la que tiende a fugarse del agua con la agitación del agua. Mientras que,el movimiento superficial facilita la oxigenación porque el o2 tiende a “entrar” en el agua, siguiendo su gradiente.

¿Cuál es el “secreto” para lograr niveles idóneos de CO2 en armonía con el O2?

Nada más sencillo que procurar una buena circulación del agua para garantizar la oxigenación, asumir como natural una cierta pérdida de la fracción no-disuelta del co2, e inyectar mediante un buen método de disolución y sin caer en excesos, co2 en el agua.

Suele a veces sugerirse, que para mantener “contentas” ciertas especies vegetales demandantes, hay que inyectar tal cantidad de co2, que puede resultar peligroso para la fauna. Así, injustificadas discusiones se generan entre quienes abogan por las condiciones idóneas para mantener peces o invertebrados sanos, y quienes se preocupan mayormente por las plantas, cuando lo cierto es que, para suplir las exigencias de co2 aún para las plantas más exigentes, no es preciso llegar a un nivel de co2 tal que resulte tóxico para la fauna del acuario. Es preciso consignar que nunca será necesario el exceso de co2 para lograr un plantado saludable.

CO2 y Toxicidad para la fauna.

Muchas veces el acuarista se pregunta ¿Porqué en ocasiones entonces los peces boquean en la superficie?

Habría que distinguir entre hipoxia e intoxicación por co2. Ambos casos son signo de mala praxis acuarística, ya sea por insuficiente circulación / movimientos superficial, por concentración excesiva de co2 (que por lo demás, tal como hemos dicho, resulta innecesaria) o bien por ambas causas. La mayoría de las veces suele atribuirse al co2 como responsable, pero lo cierto es que es un descuido del acuarista lo que ocasiona el problema. Generalmente, el comportamiento hipóxico se reconoce porque los peces tienden a aumentar su frecuencia respiratoria y boquear en la superficie. La intoxicación por co2, en cambio, suele reconocerse por un comportamiento “de embriaguez”, en donde los peces se dejan llevar por la corriente. Existe, sin embargo,  un punto intermedio en donde el nivel de oxigeno es “justo” y un  ligero exceso de co2 parece provocar signos de hipoxia (quizás sea una de las razones por las cuales se responsabiliza al co2).

Lo primero es revisar el movimiento superficial y la circulación. Este aspecto es fundamental para lograr el preciado equilibrio entre co2 y o2 pues, insistimos! contribuye con la oxigenación al mismo tiempo que facilita la disipación del exceso de co2. Si la cantidad de co2 es adecuada pero el o2 insuficiente por circulación deficiente, el problema se resuelve en cosa de minutos una vez mejorado este aspecto, por ejemplo, colocando los retornos de filtro más cercanos a la superficie (lo cual promueve la oxigenación por incremento del movimiento superficial) sin tocar el co2.

Si estamos seguros de que la circulación y movimiento superficial es correcta pero el comportamiento de la fauna es extraño, entonces hay que revisar la cantidad de co2 que se inyecta y ajustar a un nivel más prudente.

 

Categoría:   Acuario Destacado

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