Il reattore di calcio Somministrazione del calcio nell’acquario di barriera –

Introduzione sul reattore di calcio

Il reattore di calcio è diventato un metodo semplice ed economico per integrare il calcio e l’alcalinità utilizzati dai coralli con il processo di calcificazione.

Nelle sue forme più disparate, un reattore di calcio e’ semplicemente un contenitore riempito con un prodotto a base di carbonato di calcio (CaCO3) attraverso il quale l’acqua dell’acquario passa con l’aggiunta di anidride carbonica. L’anidride carbonica abbassa il pH dell’acqua all’interno del contenitore, rendendola acida, che quindi scioglie il materiale (carbonato di calcio) di modo da fornire all’acquario calcio e carbonati.

Sul mercato acquariofilo sono disponibili molti reattori di differenti marchi e forme, andiamo dai reattori più tradizionali a reattori rotativi, con recupero della CO2 piuttosto che senza, alcuni con la possibilità di inserire una sonda internamente al reattore ed altri senza, alcuni con pompe di ricircolo piccole ed altri con pompe estremamente generose. Anche sulla rete Internet si possono trovare disegni per il fai da te dalle forme più disparate, ma con questo articolo non voglio analizzare alcun reattore nello specifico, desidero invece focalizzarmi sul come far partire e come utilizzare un reattore di calcio. Per semplicità, ho preferito non utilizzare formule chimiche, chi ne fosse interessato potrà chiedermi ulteriori informazioni.

Di seguito le foto di alcuni reattori di calcio disponibili in commercio:

      
Reattori di calcio Aquamedic, Deltec, H&S, Tunze

      
Reattori di calcio Elos, Dupla, Knop

Prima di iniziare dobbiamo tenere presente che il reattore di calcio non deve essere inteso come uno strumento per aumentare il livello di calcio in vasca, ma lo strumento per mantenere il livello del calcio e dell’alcalinità in vasca stabili. Prima di iniziare le procedure di taratura del reattore di calcio dobbiamo portare al livello che desideriamo mantenere il calcio e l’alcalinità tramite l’utilizzo di prodotti chimici atti a questo scopo. Il livello di calcio ed alcalinità deve essere bilanciato.

A) Colonna di contatto B) Pompa alimentazione reattore C) Pompa miscelazione forzata interna D) Rubinetto E) Ingresso acqua nel reattore F) Ingresso anidride carbonica G) Impianto di anidride carbonica F2) Ingresso acqua nell’acquario

Assemblare il reattore di calcio

La prima cosa da fare e’ quella di mettere assieme i pezzi che compongono il reattore di calcio. Dato che ogni modello di reattore e’ differente, non posso suggerire come comporlo, ma se si tratta di un prodotto commerciale si può fare riferimento al manuale d’istruzioni del produttore, se si tratta di un prodotto autocostruito si avrà sicuramente qualche spiegazione sul come assemblarlo. Alcune delle parti in comune tra i reattori sono descritti qui di seguito.

Il materiale: Carbonato di Calcio (CaCO3)

La maggiore parte dei reattori di calcio vengono venduti senza il materiale di riempimento. Sfortunatamente, non e’ semplice scegliere un buon materiale di riempimento anche perchè vi sono molto poche informazioni al riguardo ed i materiali stessi possono contenere diverse impurità. Tra i materiali che abbiamo a disposizione quelli maggiormente utilizzati sono le sabbie coralline di diverse granulometrie a seconda del prodotto e del produttore, carbonato di calcio puro sotto diverse forme e granulometrie a seconda del produttore, materiali a base di aragonite etc. I materiali tra di loro differiscono principalmente dal valore di pH al quale iniziano a disciogliersi.

Una cosa importante da tenere in mente e’ il livello di pH necessario per sciogliere il materiale. In una vasca classica con un pH 8,2, il carbonato di calcio e’ supersaturato, e tende a precipitare in forma solida. In una vasca con valori medi di calcio e carbonati, sarà necessario un pH attorno al valore di 7,70 o inferiore per fare si che all’interno del reattore l’aragonite (il materiale che si scioglie a pH maggiore) inizi a sciogliersi, con un materiale tipo la corallina jumbo (sabbia corallina di formato grande più comunemente usata) il valore minimo si aggira attorno al 7,00. Solitamente, la maggior parte degli utilizzatori di aragonite ottiene buoni risultati sciogliendo il materiale mantenendo all’interno del reattore un pH attorno al 6,70. Utilizzando la corallina jumbo il valore pH più largamente utilizzato con buoni risultati e’ di 6.50. Dobbiamo fare attenzione che i materiali CaCO3 più duri, tipo quelli fatti di calcite, richiedono un pH di molto inferiore per sciogliersi e questo potrebbe causare una precipitazione del pH all’interno del reattore, poiché a valori bassi il pH risulta essere molto più instabile. Con la precipitazione si formano particelle molto fini che rallentano il flusso del reattore. Con l’utilizzo dell’aragonite, per quella che e’ la mia esperienza, la precipitazione si ha con un pH sul 6,50, con la corallina jumbo invece la si ha attorno al 6,25.

Anidride Carbonica (CO2)

L’anidride carbonica necessaria al funzionamento del reattore di calcio e’ fornita contenuta in bombole con pressione di 60 bar. Data la pericolosità di tali bombole e’ necessario fare attenzione e prendere alcune precauzioni.

· Le bombole di CO2 per legge sono soggette e revisioni periodiche, utilizziamo solamente bombole certificate e garantite per l’utilizzo di CO2. Assicuriamoci che la bombola venga controllata per eventuali perdite ogni volta che si effettua la ricarica, questi controlli possono essere svolti dalle aziende che si occupano di ricaricare le bombole.
· Posizioniamo saldamente la bombola di CO2 di modo che non possa cadere, se la bombola si ribaltasse e si rompesse il collare, può partire come un missile.

· Ricordiamoci che la CO2 e’ incolore ed inodore, ed agisce come un asfissiante. E’ sempre opportuno aprire la finestra prima di lavorare vicino alla bombola se si sospetta una perdita.
· Alte temperature possono causare l’esplosione delle bombole di CO2, non si deve posizionare la bombola vicina a fonti di calore tipo termosifoni. Le bombole di CO2 sono provviste di una valvolina di sovrapressione che principalmente e’ causata dalla temperatura, il rompersi di questa membrana, a parte il rumore, fa disperdere la CO2 contenuta nella bombola nella stanza.

 
Alcuni tipi di bombole di CO2

Collegato alla bombola di CO2 utilizziamo un riduttore di pressione, questo non e’ altro che uno strumento per controllare ed eventualmente monitorare il flusso di CO2 in uscita dalla bombola. In commercio si trovano riduttori di pressione senza manometri, con un manometro o con due manometri, nel caso dei due manometri uno di questi serve a controllare la pressione all’interno della bombola ed il secondo serve a visualizzare il flusso di CO2 in uscita.

La valvola a spillo in certi riduttori di pressione e’ interna, in altri può essere esterna o separata. La valvola a spillo e’ la parte più importante del riduttore di pressione, e’ utilizzata appunto per effettuare la regolazione “fine” delle bolle di CO2. E’ solitamente necessaria una pressione di 1 bar per assicurare stabilità al contabolle. Qualora si utilizzi un’ elettrovalvola e’ necessario controllare la pressione massima di lavoro dell’elettrovalvola stessa.

Contabolle

Il contabolle e’ uno strumento semplicissimo, ma anche molto utile, normalmente viene fornito con il reattore. Si tratta di un contenitore e anche questo può avere le forme più disparate: che ha un ingresso ed una uscita e il contabolle va riempito di acqua. Collegheremo l’uscita del nostro contabolle all’ingresso della CO2 del reattore e l’ingresso del contabolle lo collegheremo ad una valvola di non ritorno.
Immettendo CO2 nel contabolle faremo sì che, grazie alla pressione, questa una volta che entra genera un flusso di CO2 (simile a dell’aria sott’acqua) che, a seconda della quantità di CO2 erogata dalla bombola, formerà più o meno bolle.

Contabolle

Valvola di non ritorno

La valvola di non ritorno corrisponde ad un sistema che permette il flusso di aria/CO2 solo in un verso, per fare questo normalmente sono utilizzate delle apposite membrane. La valvola di non ritorno va posizionata tra il contabolle ed il riduttore di pressione o, in caso di utilizzo dell’elettrovalvola, tra contabolle ed elettrovalvola.
L’utilizzo della valvola di non ritorno e’ utile per evitare che l’elettrovalvola, il riduttore di pressione, la valvola a spillo e la bombola di CO2 stessa, ricevano acqua di riflusso dal reattore nel momento in cui si esaurisce la bombola.

Vari tipi di valvola di non ritorno.

Elettrovalvola / Controllo del pH

Un’ elettrovalvola e’ semplicemente un rubinetto comandato elettricamente. Quando riceve corrente, il rubinetto si apre, quando non riceve corrente, si chiude. I possibili utilizzi sono:

· L’utilizzo più semplice e più comune e’ quello di collegare l’elettrovalvola tra la bombola di CO2 ed il reattore di calcio. In caso di black out l’elettrovalvola chiude il flusso di CO2 evitando la fuoriuscita dal reattore di CO2 in vasca.
· Un metodo più avanzato e’ quello di collegare l’elettrovalvola ad un pH controller e posizionare la sonda pH nel reattore di calcio (la maggiore parte dei reattori e’ predisposta all’inserimento di una sonda pH). L’elettrovalvola apre o chiude il flusso di CO2 mantenendo all’interno del reattore il pH impostato tramite il pH-controller.

A) Colonna di contatto B) pH controller C) CO2 D) Sonda Il pH controller B da l’impulso e apre l’elettrovalvola quando la sonda D rileva un innalzamento del pH impostato.

· E’ possibile utilizzare l’elettrovalvola tramite controller anche monitorando il valore in vasca, qualora il valore in vasca fosse inferiore a 7,70 si fa chiudere dal pH controller il flusso di CO2 di modo che il pH in vasca non scenda ulteriormente.

Elettrovalvola

Immissione dell’acqua nel Reattore

Vi sono diversi modi per inviare acqua dalla vasca/sump al reattore di calcio. Alcuni reattori si autoalimentano utilizzando la pompa di ricircolo, altri utilizzano una derivazione dalla risalita (pompa in sump), altri ancora utilizzano una pompa dedicata. Nei reattori che lavorano in pressione e’ necessaria una spinta abbastanza elevata per fare fronte alle contropressioni date dall’ingresso della CO2 anche a causa dello strozzamento dell’uscita, per fare questo si possono utilizzare pompe dedicate o derivazioni dalla risalita. Il metodo che prediligo e’ la derivazione dalla risalita, questa ci permette di avere un flusso abbastanza potente con una buona prevalenza senza dover dedicare una pompa a tale scopo. Per prelevare l’acqua dalla pompa di risalita e’ necessario aggiungere appena sopra l’uscita della pompa una T (ne esistono in commercio diversi tipi, si possono anche autocostruire facilmente) che andrà a collegarsi appunto da una parte al tubo della risalita, dall’altra alla pompa. All’ultima derivazione collegheremo un rubinetto in caso di necessità di chiudere o di abbassare il flusso e quindi collegheremo l’ingresso dell’acqua del reattore di calcio.

E’ anche possibile utilizzare una pompa peristaltica per inviare acqua al reattore di calcio. Le pompe peristaltiche sono eccellenti in quanto non risentono della contropressione e forniscono un flusso continuo con pochissima manutenzione, si deve sostituire ogni tanto il tubo. Con un semplice cacciavite si agisce sulla regolazione della velocità per variare il flusso in ingresso/uscita, e’ necessario però utilizzare pompe peristaltiche adatte ad un’ utilizzo continuo, molte pompe vendute per acquari non sono adatte a questa funzione.

Pompa peristaltica

Regolare il reattore

Una volta che il reattore di calcio e’ assemblato, il prossimo passo e’ quello di regolarlo per compensare la richiesta di calcio e carbonati da parte della vasca. Ci sono diversi metodi per tarare il reattore, io descrivo il metodo che utilizzo.

E’ importante sapere e ricordarsi che tra la taratura ed il momento che si rende effettiva, passa del tempo, possono passare anche diverse ore prima di vedere alcuni cambiamenti. E’ inutile modificare velocemente la taratura, non si noteranno le differenze se non si lascia il tempo di reazione.

Conoscendo la necessità giornaliere di calcio della nostra vasca potremmo arrivare a tarare matematicamente il nostro reattore. Per fare questo dobbiamo portare ad un livello bilanciato il calcio e l’alcalinità, conoscere il valore esatto di calcio ed alcalinità (dKH) in vasca. Per 24 ore non dobbiamo somministrare calcio e/o carbonati, passate le 24 ore misureremo nuovamente il valore del calcio e di alcalinità. Facendo una semplice sottrazione otterremo il valore di calcio che la nostra vasca consuma nell’arco di una giornata. Imposteremo il reattore in modo che la differenza tra ingresso dell’acqua nel reattore e l’uscita dal reattore stesso ci fornisca quella quantità giornaliera. Dobbiamo conoscere la quantità di calcio che il nostro reattore fornisce in un’ora, per fare questo dobbiamo avere il valore di calcio in ingresso al reattore (valore in vasca), il valore in uscita dal reattore (valore dell’effluente) e flusso espresso in litri ora in uscita dal reattore. Se ad esempio avessimo 400ppm di calcio in vasca, 650ppm in uscita dal reattore con un flusso in uscita di 2 litri ora, avremmo un apporto di calcio orario pari a 500ppm ora ((650ppm-400ppm)*2h ) che nell’arco di una giornata sono 12.000ppm (500ppm * 24h).
A seconda della necessità maggiore o inferiore di calcio, andremo a far aumentare o diminuire questo apporto con il metodo descritto più avanti.
Dobbiamo tenere presente che con il tempo i coralli cresceranno e conseguentemente le necessità di calcio aumenteranno, per questo la taratura del reattore di calcio non e’ da considerarsi un’attività da espletare una volta e basta, la regolazione dovrà essere effettuata più volte nell’arco di un anno.

Per tarare un reattore si utilizzano due fattori. Il primo fattore e’ l’uscita dell’acqua dal reattore, il secondo controllo e’ la quantità di CO2 che si immette nel reattore, normalmente, se non si utilizza una sonda pH nel reattore, si utilizza come riferimento ed unità di misura la quantità di bolle di CO2 nel contabolle in un minuto.

II seguenti passaggi descrivono il processo di taratura:

1. Immettiamo una quantità relativamente bassa di CO2 ed iniziamo a far fuoriuscire una quantità mediamente bassa di acqua dal reattore. Per iniziare possiamo utilizzare 40 gocce al minuto di acqua in uscita con 30 bolle di CO2 al minuto in ingresso.
2. Con un pH-metro aggiustiamo il pH per arrivare al valore desiderato a seconda del materiale che utilizziamo (con la corallina jumbo io suggerisco un valore di 6,50), possiamo controllare il pH all’interno del reattore se abbiamo inserito la sonda nel reattore, qualora utilizzassimo una sonda esternamente al reattore, con un contenitore preleviamo l’acqua in uscita. Se non abbiamo a disposizione un pH-metro possiamo utilizzare un test a reagente anche se personalmente li considero estremamente inaffidabili. Se il valore pH che leggiamo all’interno del reattore e’ alto riduciamo il flusso in uscita, se pH e’ troppo basso aumentiamo il flusso. Attendiamo alcune ore perchè il reattore risponda alle modifiche, e ripetiamo questa procedura sino a quando non otteniamo il pH desiderato.
3. Controlliamo il livello di calcio e di alcalinità (dKH) in vasca, dopo di che controlliamo gli stessi valori in uscita dal reattore. Per trovare il livello corretto di taratura del reattore, di modo che fornisca la quantità di calcio desiderata, dobbiamo prima misurare i valori in vasca, quindi a distanza di un paio di giorni misureremo nuovamente i valori in vasca, se abbiamo mantenuto il livello di calcio e di alcalinità costante abbiamo raggiunto la taratura corretta, se invece notiamo differenze aggiusteremo la taratura secondo necessità. Suggerisco di annotarsi i valori riscontrati e le regolazioni effettuate. Se il livello di calcio in vasca scende aumentiamo l’immissione di CO2 di modo che venga disciolto più materiale. Se invece il livello di calcio sale troppo, alziamo il pH fornendo meno CO2. Logicamente, modificando il flusso di CO2 modificheremo il pH dentro al reattore. Sarà necessario ritarare leggermente il flusso dell’acqua in uscita, come abbiamo fatto inizialmente, per mantenere il pH stabile. Per esempio, raddoppiando l’immissione di CO2, dovremmo anche raddoppiare l’uscita dell’acqua, questo e’ solo un esempio empirico, non sarà esattamente in questa proporzione. Una volta finito, controlliamo che l’uscita dal reattore sia circa a pH 6,50 (o desiderato), se non lo e’ procediamo nuovamente come dal punto 2.
4. Una volta che il reattore e’ tarato, dobbiamo controllare il livello di calcio e carbonati periodicamente di modo da comprendere la quantità di carbonato di calcio che serve alla nostra vasca, e’ inoltre importante sapere quanto carbonato consumiamo per renderci conto ogni quanto ricaricare il reattore e quando sarà necessario ritararlo dato che gli animali crescendo richiederanno maggiori quantità di carbonato.

Problemi riscontrabili

· Vasche con pH basso

Diversi acquariofili hanno riscontrato un abbassamento del pH una volta aggiunto un reattore di calcio. Si ritiene che l’eccesso di CO2, non avendo avuto tempo di reagire nel reattore, venga portato in vasca dall’uscita dal reattore ed abbassi il valore pH in vasca. Dobbiamo comunque ricordarci che il reattore di calcio aggiunge carbonati, principalmente nella forma di bicarbonato (che già da solo abbassa il pH in vasca), e che la CO2 che non ha reagito nel reattore più che altro si disperderà in aria.

Al fine di ridurre la quantità di CO2 in aria e quindi un pH maggiore in vasca, e’ importante avere un buon ricircolo d’aria nel luogo ove teniamo la vasca.

Il pH può anche essere mantenuto più alto tramite l’utilizzo di acqua calcarea (conosciuta anche con il nome di Kalkwasser) per reintegrare l’acqua evaporata. Durante la notte si fornisce acqua calcarea in vasca con il metodo goccia a goccia. L’acqua calcarea utilizzerà l’eccesso di CO2 per formare carbonati (KH) che aiuteranno a mantenere il pH ad un livello maggiore.

Un altro metodo per rimuovere la CO2 in eccesso e’ quello di far “sgasare” l’uscita dal reattore, per fare questo si utilizza una seconda camera o un secondo reattore, questo viene normalmente riempito di un materiale che si scioglie ad un pH superiore rispetto al materiale con il quale abbiamo riempito il reattore principale. Il secondo reattore lavora con l’ingresso che corrisponde all’uscita del primo reattore, nel caso di una seconda camera invece avremo un ingresso dal basso che per tracimazione fuoriesce dall’alto passando tutto il materiale. Per mezzo di questo passaggio la CO2 residua con l’acqua reagisce all’interno di questa seconda camera facendo sciogliere ulteriore materiale e conseguentemente aumentando il calcio in uscita. Un altro metodo per rimuovere la CO2 residua e’ quello di immettere l’uscita del reattore in un tubo con un aeratore che appunto area l’acqua, questo movimento fa disperdere in aria la CO2 residua. Con tutti i metodi di rimozione della CO2 residua si deve fare attenzione che, come il pH si avvicina a livelli naturali, alcuni bicarbonati si convertono in carbonati, una volta che l’acqua e’ supersatura di carbonati sarà molto facile che precipitino con conseguente crollo di alcalinità.

· Sbilanciamento

Un altro problema comune nel tarare il reattore di calcio e’ l’ottenere dei valori bilanciati di carbonati e calcio.

Capita spesso di avere in vasca un valore di KH elevato con un valore di calcio basso. Il reattore di calcio deve essere visto come un metodo per fornire calcio e carbonati in modo “bilanciato”. Principalmente, questo significa che apporta carbonati e calcio sempre nella corretta proporzione come e’ usata dai coralli per il loro processo di calcificazione. Per farla semplice, non e’ possibile variare il livello di calcio senza che anche i carbonati varino.

Un esempio: per ogni 1 mEq/L di alcalinità (2,8 dKH) il reattore di calcio fornisce 20ppm di calcio. Se in vasca abbiamo un valore di 3 mEq/L di alcalinità (8,4 dKH) e 320ppm di calcio, ed alziamo l’alcalinità a 4 mEq/L (11,2 dKH) utilizzando il reattore, il calcio aumenta solamente a 340ppm….

L’acqua marina naturale alla salinità di 35 per mille mediamente ha 2,5mEq/L di alcalinità (7 dKH) ad un livello di calcio di 410ppm, gli acquariofili normalmente preferiscono mantenere un livello superiore di calcio e carbonati, l’importante e’ scegliere il livello di carbonati/calcio desiderati, quindi bilanciarli e mantenerli bilanciati.

Quando dobbiamo aumentare il livello del calcio, suggerisco di utilizzare un prodotto a base di cloruro di calcio, per aumentare invece l’alcalinità può essere utilizzato un prodotto a base di bicarbonato di sodio. Normalmente un grammo di bicarbonato di sodio aumenta l’alcalinità di 12mEq/L (34dKH) per litro d’acqua, un grammo di cloruro di calcio anidro aumenterà il calcio di 360ppm in un litro d’acqua.

Le variazioni di calcio ed alcalinità sono da effettuarsi lentamente ed in più riprese.

E’ inoltre da considerare che se abbiamo una bassa salinità o se abbiamo il livello di magnesio troppo basso, non riusciremo ad avere un livello di calcio ed alcalinità corretta in vasca.

Negli ultimi tempi molti hanno utilizzato sia post reattori caricati a magnesio sia il magnesio nel reattore, questo si e’ dimostrato più negativo che positivo in quanto il magnesio si discioglie ad un pH superiore rispetto al carbonato portando come conseguenza il fare precipitare la nostra soluzione.

Spero con questo articolo di aver aiutato a chiarire alcuni dei dubbi sul reattore di calcio, sulla sua funzionalità e sul modo di tararlo.