La CO2 in acquario: perché usarla?

Premessa: in questo articolo ho volutamente evitato le nozioni di chimica limitandomi allo stretto necessario per renderlo fruibile a tutti i lettori e soprattutto ho voluto focalizzare i due aspetti più interessanti dell’uso della CO2 ovvero come ottenere un pH determinato e stabile nel tempo e fornire alle piante una fertilizzazione ideale.

La CO2 come sapete è un gas presente nell’ atmosfera ma capace di solubilizzarsi in parte in acqua. Circa 1,5 grammi di CO2 si solubilizzano in acqua alla temperatura di 25 °C ma la sua concentrazione tende a diminuire con l’aumento della temperatura. Anche un movimento elevato della superficie dell’acqua porta a ridurre la quantità di CO2 disciolta. Pertanto fatto salve alcune situazioni come acquari molti riscaldati (discus) o molto popolati per cui c’è un consumo di ossigeno elevato, nelle vasche non si raccomanda anzi direi che è sconsigliato usare aeratori collegati a pietre porose. Ugualmente vanno evitate le spray bar e tenere l’uscita del filtro sopra la superficie dell’acqua ma calibrarlo sotto di circa due cm.  Esiste un equilibrio tra la CO2 presente in atmosfera e quella disciolta in acqua ma possiamo forzare questo equilibrio a favore della parte disciolta somministrando CO2 attraverso l’utilizzo di un apposto impianto costituito una da bombola, preferibile rispetto alla CO2 “fai da te” di cui il web è ricolmo di tutorial e articoli. Riduttore di pressione dotato di valvola a spillo per la regolazione del flusso, conta bolle e diffusore (micronizzatore) della CO2 e relativo tubicino completeranno l’impianto. L’ elettrovalvola viene impiegata qualora si voglia aggiungere all’ impianto un controller del pH (sonda e relativo apparecchio elettronico che gestisce l’elettrovalvola) o si voglia usare la CO2 on/off collegando l’elettrovalvola ad un timer a cui è collegato anche l’impianto di illuminazione (in seguito spiegherò perché è preferibile l’uso H24).

Oltre alla CO2 disciolta fino a raggiungere il naturale equilibrio con quella atmosferica una parte si forma direttamene in acqua a seguito della respirazione degli animali, delle piante nella fase notturna e dai batteri presenti in acquario. Queste quantità quasi sempre risultano poco sufficienti a mantenere un pH debolmente acido/acido o per nutrire le piante. Le piante hanno un bisogno fondamentale di assorbire la CO2 perché rappresenta la fonte di carbonio inorganico che esse utilizzano attraverso complesse reazioni chimiche per formare sostanze macromolecolari come l’amido (sostanze energetiche di riserva) e la cellulosa (sostanze strutturali). Il carbonio inorganico costituisce l’impalcatura di tante altre molecole come aminoacidi e proteine.

Uso della CO2 per controllare il pH

Ci sono diversi metodi per mantenere l’acqua ad un pH debolmente acido, situazione raccomandata per diverse specie di pesci (non entriamo nella diatriba dei pesci provenienti dai centri di allevamento “abituati” a vivere a pH debolmente alcalini) o quando si utilizzano alcuni protocolli di fertilizzazione che prevedono l’uso del ferro ormai presente anche nei fertilizzanti all-in-one. Oggi i fertilizzanti contengono ferro chelato per proteggere il suo stato di ossidazione di ione ferroso (Fe²⁺) ricorrendo all’ uso contemporaneo di più chelanti per mantenere stabile il ferro a diversi valori di pH. Sta di fatto che il ferro complessato con EDTA che rappresenta il chelante più utilizzato mantiene la sua stabilità per valori di pH neutro o leggermente alcalino. Di conseguenza la parte di Fe chelato con EDTA verrebbe persa per valori di pH superiori a 7.2 in quanto il chelante si “apre” rilasciando il Fe che viene rapidamente ossidato a ione ferrico (Fe³⁺). Le piante sotto questo punto di vista sono esigenti, loro preferiscono lo ione ferroso ma in realtà il problema è legato al fatto che assorbire lo ione ferrico è per loro energeticamente sfavorevole. Ci sono sistemi naturali per abbassare il pH di un acquario come la torba ma il rilascio di acidi umici e fulvici così preziosi per la salute dei pesci è scarsamente tollerato agli occhi di molti acquariofili che non amano vedere l’acqua del proprio acquario di un colore simile al thè. Estratto di catappa, foglie di quercia, pignette di ontano aiutano ad abbassare il pH a condizione che il KH sia tenuto basso (per l’azione tampone del KH rimando alla scheda specifica). Questi sistemi naturali ed economici per chi ha la fortuna di reperirli allo stato naturale e non in un negozio hanno il loro tallone di Achille: la durata della loro azione e l’impossibilità di tenere stabile nel tempo il pH ma soprattutto non forniscono la preziosa CO2 alle piante.

CO2 on/off o H24 ? Questo è uno dei tanti argomenti di discussione continua o di richieste di chiarimento nei gruppi di acquariologia. Vorrei fare una premessa che ci aiuta a capire. Dal punto di vista della fisica ogni sistema tende verso una condizione di equilibrio in quanto energeticamente più favorevole. Quindi ogni qual volta agiamo dall’ esterno e spostiamo questo equilibrio il sistema tenderà a ritornare nello stato iniziale. Ora torniamo al nostro acquario e vediamo cosa succede quando somministriamo CO2 on/off. La CO2 disciolta è in equilibrio con la CO2 atmosferica. Si accende la luce e contemporaneamente l’elettrovalvola si apre e inizia a far affluire CO2 in acqua. Quindi tendiamo a forzare il sistema. La CO2 inizierà con molta lentezza a concentrarsi in acqua. La fotosintesi non parte a razzo come si potrebbe pensare ma impiega circa due ore per andare a pieno regime mentre lentamente ma molto lentamente le piante inizieranno ad assorbire la CO2 ma solo una piccolissima parte per cui dal punto di vista chimico succede questo CO₂+H₂O = H⁺+HCO3^– . La liberazione di ioni idrogeno in acqua andrà ad abbassare il pH. A fine periodo di illuminazione (6/8 ore minimo) la fotosintesi è nel pieno della sua attività, la CO₂ viene assorbita e quindi il pH tende a salire perché la reazione vista prima procede più lentamente e quindi si formano meno ioni idrogeno. Si viene quindi a creare una differenza tra il pH del mattino e quello misurato in serata. Lo stesso fenomeno l’osserviamo anche adottando la somministrazione H24. Poiché noi diamo CO2 in continuum durante la notte a fronte della CO₂ che tende ad abbassare il pH per un aumento delle concentrazioni il sistema cerca di rientrare nel suo stato di equilibrio liberando l’acqua solo di una parte del gas in essa disciolto. Quando il timer accenderà le luci e le piante avvieranno la fotosintesi esse troveranno quantità di CO₂ superiore rispetto al sistema on/off traendone da subito grande beneficio per la disponibilità di questo gas. A fine giornata di luce anche in questo caso il pH tenderà ad alzarsi ma partendo da una concentrazione al mattino migliore la differenza tra la mattina e la sera sarà sicuramente inferiore a quella che si avrebbe con il sistema on/off. Gli ioni idrogeno conservano una concentrazione meno fluttuante. Quindi in definitiva i vantaggi della H24 sono una migliore disponibilità della CO₂  già alla partenza della fotosintesi ed una differenza inferiore tra il  pH al momento dell’ accensione delle luci e quello dello spegnimento ovvero un pH più stabile nell’ arco delle 24H in quanto le oscillazione dei valori si mantengono in un range più ristretto.

Perché fertilizzare con CO₂ : si legge spesso nei post “io non fertilizzo con CO₂  e le mie piante crescono benissimo”. Abbiamo visto precedentemente quanto sia importante per le piante avere a disposizione la CO₂. È vero che durante la notte le piante liberano l’anidride e che i pesci ed altri animali e gli stessi batteri la liberano continuamente ma le quantità prodotte non sono sufficienti. Le piante si devono accontentare di quello che viene messo a loro disposizione ma quando questa quantità è poca cosa succede? Avete mai sentito parlare di decalcificazione biogena? Praticamente e per dirla semplicemente la pianta inizia una serie di reazioni chimiche sulle superficie inferiori e superiori delle sue foglie per prelevare il carbonio inorganico dai bicarbonati presenti in acqua. Sulla pagina fogliare inferiore abbiamo la formazione di CO₂ che verrà prontamente assorbita mentre su quella superiore si formeranno carbonati di calcio a volte visibile come una sottile crosticina biancastra che ricopre la foglia. Con un giochetto di rilascio di ioni idrogeno la pianta si crea la CO₂ necessaria, si ricopre sulla parte superiore di sali di carbonato di calcio ed il KH in acqua diminuisce e con esso a lungo andare scopriremo anche una riduzione del GH!  Questo fenomeno è particolarmente visibile sulle piante a crescita rapida come l’Egeria densa. Quindi tutte le piante, anche quelle a lento metabolismo e a lenta crescita traggono vantaggi dalla fertilizzazione con CO₂  e chi afferma ostinatamente il contrario è solo perché non l’ ha mai usata e quindi non ha mai visto la differenza e che differenza.

Testo: © Mario Mandici per Zio Pesce.blog – ogni riproduzione vietata senza il consenso dell’autore

Foto © Maurizio Vendramini per Zio Pesce.blog –  ogni riproduzione vietata