Sustancias nitrogenadas en el acuario II

TÉCNICAS PREVENTIVAS Y SU CONTROL

Una vez visto en profundidad el ciclo del nitrógeno, ya sabemos como se forman, como evolucionan y como pueden acumularse las sustancias nitrogenadas. Ahora que ya conocemos al enemigo, vamos a aprender a combatirlo.
Hemos de recordar que nuestro problema no es realmente la producción el ciclo del nitrógeno en nuestro acuario, ya que este a pesar de todo, es imprescindible para que nuestro acuario de plantas pueda vivir. Si este ciclo cesara repentinamente, un sistema de acuario tropical moriría en pocas horas intoxicado de sustancias nitrogenadas. El ciclo del nitrógeno es parte de la vida misma, y es omnipresente e imprescindible en todos los biotopos naturales el planeta. El verdadero problema aparece cuando este ciclo se crea en un sistema cerrado (un acuario) completamente fuera de nuestro control, en lugares del sistema que no deseamos y en cantidad excesiva, originando una acumulación de sustancias nitrogenadas que son la causa real posibles problemas.

Técnicas preventivas:
Sabemos ya que el ciclo del nitrógeno es la consecuencia de una sucesión de procesos metabólicos, que van transformando las sustancias nitrogenadas que originamos o introducimos en el tanque. Esta es una cadena sucesiva, es decir, que si introducimos 1.000 aminoácidos ciertas bacterias los convertirían en 1.000 moléculas  de nitrito y en consecuencia, se producirán otras tantas de nitrato, consumiendo además oxigeno en cada uno de estos procesos. Si fueran 2.000 aminoácidos los introducidos, tendríamos 2.000 de todas las demás sustancias, consumiendo el doble de oxigeno. Aunque esta afirmación no es del todo exacta, nos da una idea del comportamiento de este ciclo.
Así pues, resulta  fácil tener el control del ciclo del nitrógeno y las sustancias nitrogenadas impidiendo que se originen o introduciendo las menos posibles en el tanque. Esto como se hace? Pues es muy sencillo; basta con tener en cuenta esta lección cada vez que hagamos cualquier cosa en el acuario. Por ejemplo; sabías, que la comida congelada contiene gran cantidad de sustancias nitrogenadas. Descongélala primero, y escurre el caldo que desprende para no introducirlo en el tanque. Por curiosidad añade una gota de este caldo a 10 ml de agua y mide por ejemplo el fosfato. Se sale de la escala! No es que esta comida sea de mala calidad, de hecho para los peces es la mejor que podemos darle. El problema es que en el proceso congelación-descongelación se desprenden estas sustancias y la calidad del agua donde se cultivan estos pequeños invertebrados es muy baja. Otro método de prevención es limpiar regularmente el filtro mecánico de nuestro acuario, ya que el agua del sistema debe pasar varias veces por hora precisamente por este punto. Si el filtro mecánico contiene suciedad, esta se disolverá de nuevo en el acuario si no es retirada a tiempo. Otra desventaja de no limpiar el filtro mecánico, es que pasados unos 10 días las bacterias encargadas de metabolizar la suciedad se instalarán en él, transformando la suciedad en amoníaco y nitrito. Y entonces, ¿ para qué queremos el filtro mecánico? Solamente es útil en un acuario si vamos a mantenerlo como es debido, de lo contrario mas vale quitarlo. Eliminando de tanque los restos de comida y sifonando la suciedad del sustrato en cada cambio de agua evitamos que estos materiales ingresen en la cadena del nitrógeno, reduciendo así el futuro nitrato. Al usar agua proveniente de la red doméstica no contaminada con nitrato, fosfato o cualquier otra sustancia de este tipo (atención al sulfato ) nos aseguramos de no introducir problemas al acuario. En este sentido es muy práctico el uso de agua de osmosis inversa para rellenar las evaporaciones y para cambios de agua. No debemos almacenar el agua de relleno o de sustitución más de una semana si no disponemos de una bomba de movimiento y una lámpara germicida que impida su contaminación. En la tabla podéis ver algunos consejos útiles para evitar la introducción de estas sustancias al tanque.

Los enemigos:

Todas estas especies de algas como las clorocifeas, diatomeas, cianobacterias y muchas otras, dependen de las sustancias nitrogenadas entre otras sustancias para proliferar en el acuario y producir plagas indeseables. Cuando la tasa de las sustancias nitrogenadas supera ciertas cantidades, estas especies se reproducen a alta velocidad, intoxicando a sus competidores (plantas y macroalgas).

Técnicas de control:

Por mucha prevención que tengamos, está claro que no podemos evitar una necesaria cantidad mínima de sustancias nitrogenadas en circulación, que especialmente en acuarios densamente poblados (cosa frecuente) han de ser controlados para que no superen con el tiempo cotas por encima de lo deseado. Afortunadamente, contamos con el espumador de proteínas como un valiosísimo aliado para controlar este problema. El único filtro que realmente nos separa del circuito las proteínas, aminoácidos y pequeños coloides orgánicos del sistema en cuanto se producen es nuestro espumador. Por consiguiente, amén de todos los demás efectos beneficiosos de esta maquina, cuanto más potente y eficaz sea nuestro espumador, antes garantizaremos el control de las sustancias nitrogenadas. Claro que, esta máquina no es capaz de eliminar sustancias como el nitrito, el nitrato o el sulfato, y hemos de recurrir a otros sistemas paralelos para controlarlos. La forma más sencilla de tener bajo control todo tipo de sustancias no deseables es cambiar agua. Contra más frecuentemente hagamos los cambios de agua y mas pura sea esta, mas baja será la tasa de estas sustancias. No debemos superar el 20 por ciento del volumen del acuario en cada cambio para no comprometer la estabilidad química del sistema. En cuanto al filtro biológico, dejemos que el filtro biológico se encargue de estos menesteres, y debemos impedir que estas reacciones metabólicas se produzcan en ningún otro sitio del acuario. Si tenemos un filtro exterior sucio, cúmulos de suciedad tras la decoración, zonas muertas con baja circulación, sustrato excesivamente grueso o sucio, son áreas de cultivo para colonias de bacterias aerobias y anaerobias que implantaran su ley produciendo mas sustancias nitrogenadas de las necesarias. Por otro lado tenemos en el mercado una gran variedad de resinas de adsorción selectiva, zeolitas, carbones activos, compuestos y materiales específicos capaces de mantener a raya en muchos casos estas sustancias. Usadas de forma inteligente pueden ser muy útiles, especialmente con el fosfato, silicato, orgánicos, fenoles y gilvinas. Un ozonizador controlado por un medidor REDOX instalado para inyectar ozono dentro de la cámara de reacción de un espumador, entra en contacto con las proteínas y las destruye, separándolas inmediatamente de la cadena del nitrógeno. En ciertos acuarios con grandes biomasas resultan eficaces especialmente en el momento de la alimentación, además de sus efectos germicidas y oxigenantes. Finalmente, tenemos otras técnicas de control avanzadas que consisten en reactores específicos para la eliminación del nitrato. De estos reactores y de las principales técnicas que emplean hablaremos más adelante.

ACONDICIONADORES LÍQUIDOS:

Existen productos en el mercado actual que se utilizan para reducir la cantidad de amoniaco, nitritos y nitraos. Entre ellos:

-Amguard. AMGUARD, remueve amoniaco libre tóxico segura, rápida y eficientemente. Es seguro para ser usado durante el ciclado del acuario y es ideal para tratar con situaciones de emergencia inesperadas. AmGuard  reacciona frente al amoniaco libre en pocos minutos y no altera el pH. El amoníaco puede existir en dos formas: Libre e ionizado. Es sólo la forma libre la que es tóxica. Los kits tradicionales de test de amoníaco convierten todo el amoníaco en amoníaco libre porque elevan el pH hasta 12-14; a este pH ningún producto para eliminar amoníaco puede funcionar, y así resultará una lectura positiva falsa.

-PRIME es un acondicionador completo y concentrado tanto para agua dulce como salada. Prime  elimina cloro, cloramina y amoniaco. Prime convierte el amoniaco en una forma segura y no tóxica que será rápidamente degradada por el filtro biológico del acuario. Prime puede ser usado durante el ciclado del acuario para disminuir la toxicidad del amoniaco y el nitrito. Prime destoxifica nitrito y nitrato, permitiendo al filtro biológico ser más eficaz eliminándolos. También destoxifica metales pesados encontrados en el agua del grifo en concentraciones típicas. Prime también promueve la producción y regeneración de la mucosa protectora natural de los peces. Prime no es un ácido y no impacta en el pH del acuario. Prime puede no sobre activar los separadores de proteínas en agua salada. Use en el arranque del acuario y cuanto se añada o cambie agua. POR QUÉ ES DIFERENTE Casi todas las compañías manufacturan un producto que elimina cloro. Ninguno de ellos, sin embargo, pueden compararse en calidad, concentración o efectividad con el producto de bandera de Seachem: Prime. Prime es el declorador más concentrado del mercado. Un simple bote de 100 ml trata 4000 litros de agua del grifo. Prime elimina tanto cloro como cloramina de las aguas aportadas por la red de agua municipal. Prime también contiene un compuesto que convierte amoniaco, nitrito y nitrato en no tóxicos. Es muy importante comprender como estas funciones trabajan juntas. Todos los anticloros operan mediante un proceso químico conocido como reducción. En este proceso el cloro gas tóxico (Cl2) es convertido en iones de cloro no tóxicos (Cl-). El proceso de reducción también rompe las uniones entre los átomos de cloro y nitrógeno en la molécula de cloramina (NCl3), liberando los átomos de cloro y sustituyéndolos con hidrógeno (H) para crear amoniaco (NH3). Típicamente los anticloros acaban aquí, dejando el acuario lleno de amoniaco tóxico! Seachem toma el siguiente paso necesario incluyendo un compuesto para destoxificar el amoniaco producido en el proceso de reducción. Sea muy cuidadoso cuando adquiera acondicionadores de agua. Si su ayuntamiento añade cloraminas en el agua de la red, un declorador estándar basado en hiposulfato de sodio no será suficiente. Prime promueve la producción y restauración natural de la mucosa protectora de los peces en vez de confiar en compuestos artificiales o no nativos.

RESINAS, POLÍMEROS Y MATERIAL FILTRANTE

-PURIGEN es un absorbente sintético de calidad Premium que es diferente a cualquier otro producto para filtración. No es una mezcla de resinas intercambiadoras de iones y absorbentes, si no un único polímero sintético macro poroso que remueve impurezas solubles e insolubles del agua en una tasa y capacidad que supera en un 500 % a todos los demás. Purigen controla amonio, nitritos y nitratos extrayendo residuos orgánicos nitrogenados que, de otra manera, conducirán hacia estos compuestos tóxicos. El impacto de Purigen sobre los elementos traza es mínimo. Eleva significativamente el redox. Limpia el agua hasta una claridad sin paralelo. Purigen se va oscureciendo progresivamente hasta quedar agotado, y es regenerado fácilmente usando lejía. Purigen está diseñado tanto para agua dulce como salada. POR QUÉ ES DIFERENTE Selectividad: Purigen es la resina de mayor capacidad de filtración de materia orgánica del mercado. Ningún otro producto puede compararse a su habilidad para aclarar la turbidez y pulir agua para una claridad sin paralelo. A diferencia de otros productos en el mercado, que son simples intercambiadores de iones, Purigen está específicamente diseñado para ser una resina de recogida de residuos orgánicos. Cuando las resinas de intercambio de iones están saturadas por metales y otros contaminantes, Purigen apenas ha comenzado a alcanzar su potencial. Purigen generalmente ignora compuestos elementales simples, teniendo una afinidad extrema para el nitrógeno orgánico. La fuente primaria de compuestos de nitrógeno en un acuario son los residuos. Los peces, los corales y aún las plantas producen residuos nitrogenados. Purigen  retira ese desperdicio más rápido y más completamente que cualquier otro producto en el mercado. Capacidad: Purigen posee una capacidad de absorción muy elevada gracias a ofrecer una gran área de superficie. Todas los demás resinas en el mercado son bolitas moldeadas en forma esférica. Estas bolitas permanecen suaves aun bajo microscopio. Purigen es tanto esférico como macro reticular. Tiene poros microscópicos que aumentan su área de superficie utilizable ofreciendo mucha más superficie que de una resina puramente esférica. Regeneración: Purigen también puede ser regenerado. Cuando adsorbe residuos, Purigen cambiará de color rubio pálido hacia café oscuro, casi negro. Una vez que está agotado, puede ser regenerado con una solución de lejía y agua. La lejía literalmente expulsará fuera los residuos orgánicos que han sido removidos del tanque. Tenga cuidado con productos que indican que pueden ser regeneradas mediante una solución de salmuera. Ese es el procedimiento de regeneración para recuperar resinas de intercambios de iones. Una solución de salmuera no retirará compuestos orgánicos. Mientras tales resinas tienen una capacidad limitada para la adsorción orgánica, una regeneración con salmuera solo recuperará la capacidad de reemplazar compuestos iónicos. No destruye moléculas orgánicas grandes que han de ser removidas, que es la función primaria de las resinas orgánicas de adsorción.

-EVO NH3.  Elimina eficazmente el Amoniaco tóxico de nuestros acuarios. Uso: disponed en el filtro la malla de tela. Se puede recortar para ajustarla a cada filtro.

TÉCNICAS AVANZADAS: LOS REACTORES

Vamos a revisar las tendencias más complejas de eliminación de sustancias nitrogenadas, especialmente del nitrato.
Los reactores Dicho así en plan frívolo, asusta un poco: aunque existen reactores nucleares, reactores para cohetes y aviones a reacción, no son más que máquinas basadas en una cámara; cavidad en la cual se producen una serie de reacciones de orden biológico o químico. En acuariofilia moderna, utilizamos reactores para muy diversos usos. Por ejemplo en procesos de desinfección, hacemos reaccionar el gas ozono con el agua del acuario, introduciendo este gas mediante un ventury en un cilindro (o reactor) que contiene agua del acuario en circulación. De esta forma obtenemos una reacción química oxidativa con este reactor de ozono. Otro tipo de reatores, son usados para incrementar el nivel de calcio en acuarios marinos del arrecife, mezclando hidróxido cálcico con agua destilada para elaborar de forma automática el llamado Kalwasser o agua de calcio, o bien haciendo reaccionar gas CO2 con hidrocarbonato para producir bicarbonato cálcico.

Los reactores que nos interesan hoy son los referentes a las sustancias nitrogenadas. Realmente podemos eliminar o controlar químicamente todas las sustancias indeseadas de nuestro acuario mediante reactores, que pueden ser divididos en dos grupos: Los reactores químicos y los reactores biológicos.

Los reactores químicos: Agua limpia: La estructura micro-porosa de estos materiales le confiere una gran capacidad de adsorción. Sin embargo, las partículas en suspensión atrapadas por estos poros, pueden anegarlos neutralizando su efecto. En consecuencia, debemos pre-filtrar mecánicamente el agua entes de pasar por el reactor. Presión: Está demostrado que cierta cantidad de presión producida por la bomba de alimentación dentro del reactor nos da dos ventajas: Reparto homogóneo del agua por toda la superficie filtrante. Aumento de la capacidad de adsorción. Flujo: Cuanto más tiempo esté en contacto la resina con el agua, más exhaustiva es la adsorción, y más eficaz es el material. Bastará con que pase el volumen total del tanque cada 3-4 horas.

Los filtros exteriores de botella pueden fácilmente actuar como reactores químicos si observamos estas claves con atención. No obstante, existen en el mercado modelos específicos para esta tarea tan simple que resultan más baratos. El resultado, es que podemos eliminar de forma segura el amoniaco, nitrito, nitrato, fosfato, sulfato, metales pesados, orgánicos, y otros componentes de forma segura. Estos reactores pueden también servir en el orden biológico, si introducimos en él materiales capaces de albergar bacterias heterótrofas metabolizantes del nitrato.

Los reactores biológicos desnitrificantes:

Finalmente, tenemos ciertos reactores basados en el cultivo de ciertas bacterias en su interior capaces mediante distintos métodos. de metabolizar el nitrato. Estos reactores se dividen en dos tipos: los automáticos y los manuales. Los automáticos permiten la gestión del flujo del agua del reactor en función del potencial redox dentro del reactor, eliminando prácticamente las labores de control y mantenimiento del aparato, mientras que en los de tipo manual, maduran de forma natural y son controlados periódicamente mediante reactivos químicos.

Cuando el nitrato se metaboliza por las bacterias heterotróficas por ejemplo, Pseudomonas spec., el carbono orgánico es usado como fuente de energía para el metabolismo de las bacterias. Como material de deshecho del nitrato y el alimento orgánico se producen gas nitrógeno (N2), dióxido de carbono CO2, agua y biomasa bacterial.
Los productos finales de estas reacciones son inocuos. El nitrato es usado por las bacterias que pueblan el reactor como fuente de oxígeno para respirar. El carbono orgánico (componente esencial de las sustancias nitrogenadas del arrecife) se usa como fuente de energía para las bacterias, ya que son heterotróficas. No obstante, existen también bacterias autotróficas denitrificantes que utilizan por ejemplo hidrógeno como fuente de energía:
2 NO3 + 5 H2 N2 + 4 H2O + 2 OH-
Nitrato + gas hidrógeno gas nitrógeno + agua + iones hidróxilo
Los iones OH- que se forman reaccionan con el gas CO2 disuelto en el acuario, resultando bicarbonato que ayuda a estabilizar la alcalinidad y el valor pH en nuestro arrecife.
Es importante señalar que estas reacciones bacterianas se producen bajo un entorno oxidativo concreto, ya que con exceso de oxígeno, (por encima de -50 Mv de potencial redox) ciertas bacterias facultativas se desarrollan, respirando el oxígeno del nitrato y produciendo un fenómeno de desnitrificación bacteriana:
2 N03 - 02 . 2NO2
Esta situación podría aumentar la concentración de Nitrito en el arrecife, que sería detectado a la salida de reactor. Por el contrario, la carencia absoluta de oxígeno que produce un entorno completamente anaerobio (menos de -250 Mv) Pueden desarrollarse otro tipo de bacterias que producen ácido sufhídrico (H2S), gas metano, y otras sustancias tóxicas, en un fenómeno llamado putrefacción. Este problema es fácil de detectar, ya que el tubo de salida del reactor despediría un fuerte olor. Los riesgos de que se produzcan estos fenómenos tan radicales son realmente pequeños. Además, en caso de un severo descuido producido en máquinas de control manual, (en las automáticas es imposible) la toxicidad del nitrito en agua salada es muy baja en comparación con el agua dulce, mientras que los gases metano y ácido sulfhídrico son extremadamente volátiles y su presencia como gas disuelto en el agua es mínima.

Estos riesgos se solucionan fácilmente regulando el caudal de los reactores manuales. La dosificación de la fuente de energía de las bacterias puede ser suministrada manualmente en forma de pastillas (bio-nip, por ejemplo) o líquidos (ciertos alcoholes como el vodka) o bien, introducir anualmente un material existente en el mercado basado en Polihidrixibuitrato o PHB, llamado deniballs de descomposición lenta en un formato biodegradable.

La solución:

Si el filtro de desnitrificación se hace funcionar con carbono orgánico, todo el problema se evita. La reacción crea incluso bicarbonatos (HCO3). Esto estabiliza la alcalinidad y no la destruirá. El balance de iones no se cambiará.

La elección del mejor sistema de desnitrificación, depende de cada usuario. En principio, acuarios densamente poblados con más de 300 litros de capacidad con un alto metabolismo, rentabilizarían fácilmente el uso de un reactor de nitrato. Sin embargo, en acuarios de inferior tamaño y metabolismo sería más fácil y práctico el uso de reactores químicos. Otros aficionados consideran innecesario bajar la tasa de N03 por debajo de 20 Mg/L, pudiendo controlarla con un mantenimiento, biomasa y equipamiento correctos. La tasa de Nitrato exigida, depende de lo delicados que sean nuestros invertebrados o peces de cría en el acuario