1. Introduction
Dans un bac récifal très peuplé en coraux, les besoins journaliers en calcium ainsi qu’en carbonate-bicarbonate sont parfois très importants. Ainsi, au début de notre aventure de récifalistes, comme beaucoup d’aquariophiles, on a utilisé l’eau de chaux. L’apport se faisait tout d’abord par l’intermédiaire d’un mélange d’hydroxyde de calcium avec de l’eau osmosée dans de simple bouteille d’eau. On a ensuite rapidement investit dans un réacteur à calcium (visio réacteur de Mars) qui nous donne encore aujourd’hui une entière satisfaction. Cette méthode nous convenait bien au départ du fait d’une forte évaporation (jusqu'à 30L/jour l’été) et d’une consommation relativement importante de calcium même avec une faible quantité de coraux durs, du fait très certainement à différentes souches de corallines.
Toutefois, même si en décembre 2001 on avait encore des taux corrects en Ca et KH (respectivement 440 mg/L et 10.6°) cela se faisait par à coups du fait de l’adition de 75 ml de chlorure de calcium environ tous les 2-3 jours ainsi que de carbo et bicarbonate de sodium.
Mais par la suite, la mise en place d’un second aquarium et l’augmentation du nombre et de la taille des coraux durs ont entraîné une diminution du calcium et du KH. Les apports étaient de plus en plus conséquents (120 ml de chacune des deux solutions tous les deux jours) sans pour autant avoir des valeurs extraordinaires (le 23/02/03 : 380 mg/L de Ca et 6.4° de KH).
2. Le réacteur à calcaire
Il nous fallait apporter ces éléments indispensables à la croissance des coraux par une autre méthode moins onéreuse sur le long terme. Nous nous sommes donc logiquement dirigé vers le réacteur à calcaire. Cela reste la méthode pour fournir du calcium et des bicarbonates la moins contraignante. Toutefois cet appareil peut entraîner certains problèmes tels que :
* La baisse du pH qui évolue alors plutôt vers 7.8 le matin et 8.1 le soir. Le pH de sortie du réacteur est en effet plus faible que le pH du bac ce qui à plus ou moins long terme induit une baisse du pH de l’aquarium.
* La mise en circulation de CO2 non dissous dans le bac.
* La libération de phosphate par certains sables tels que certains sables de corail (aragonite) résultant d’une activité organique (sables non spécifiques, pas de carbonate de calcium très pur).
Ces facteurs combinés offrent alors un terrain très favorables à différentes pestes de nos aquariums : algues filamenteuses, cyanophycées, dinoflagellés…C’est pourquoi cette méthode reste déconseillée aux bacs jeunes car cela fournit un excellent engrais à ces indésirables et concurrence la coralline et les jeunes coraux qui ne sont pas encore installés.
Après avoir prospecté pendant plusieurs semaines sur les différents modèles, nous avons décidé, comme pour le réacteur à calcium, de le construire nous même. Le but n’est pas de concurrencer en terme de production les réacteurs à calcaire les plus performants du marché mais de subvenir à nos besoins en maintenant nos constantes stables sur le long terme et bien sûr tout ceci à un prix accessible.
2.1. Le principe du réacteur à calcaire
Le principe du réacteur à calcaire est de dissoudre du sable le plus pur possible (de corail, du carbonate de calcium …) par l’intermédiaire du passage d’une eau acide (pH<6.5). Afin d’acidifier cette eau, on injecte du CO2 qui se transforme en acide carbonique selon la réaction : CO2 + H2O H2CO3. Le substrat de carbonate de calcium est dissous par cet acide pour fournir du calcium et des ions bicarbonates : CaCO3 + H2O + CO2 Ca 2+ + 2 HCO3-.
L’acidité de cette eau doit être à un certain pH en fonction du matériau à dissoudre et en fonction du débit de circulation d’eau. En sortie, l’eau est chargée avec les éléments constitutifs du substrat calcaire choisi (Calcium, Bicarbonate, Strontium, Magnésium, Phosphate…). Certains sables de corail présentent l’avantage de libérer en plus du strontium et se dissolvent mieux du fait de la présence d’aragonite mais en contre partie ils libèrent également du phosphate. Le substrat calcaire que nous avons utilisé est du carbonate de calcium qui ne libère pas (ou peu de phosphates) mais aussi pas ou peu de magnésium et de strontium.
2.2. Fonctionnement du réacteur à calcaire fabriqué
Après avoir observé de nombreux réacteurs et demandé l’avis d’aquariophiles, on a repris la base de fonctionnement du réacteur d’un ami. Le fonctionnement du réacteur est assez simple. Le CO2 est injecté à travers un giffar où il commence à se mélanger à l’eau. Puis l’ensemble passe dans une chambre de dissolution et se mélange encore plus. L’eau ainsi acidifiée traverse ensuite une colonne calcaire de haut en bas. Cette eau aspirée par une pompe est renvoyée vers le giffar où elle se charge en CO2 et le cycle recommence. La pompe est située à l’extérieur en bas de la colonne calcaire. L’entrée de l’eau se situe en haut de la colonne calcaire et la sortie en bas de cette même colonne.
Ce type de réacteurs présente les avantages suivants :
* bonne dissolution du CO2 dans l’eau de part le giffar et une chambre de dissolution à contre courant (voir plus loin).
* risque de désamorçage de la pompe réduit.
* limitation de l’envoie de CO2 non dissout dans l’aquarium de part une recirculation du CO2 non dissout et de par le trajet de haut en bas de l’eau acide dans la colonne calcaire.
Toutefois il présente également des inconvénients que l’on a essayé de réduire :
* du CO2 non dissout peut s’accumuler en haut des deux colonnes. Pour réduire ce phénomène une recirculation du CO2 de la colonne de dissolution a été prévue et il est réinjecté avant la pompe afin que les bulles soient broyées. Pour la colonne calcaire, un simple tuyau permet de renvoyer le CO2 à l’extérieur et permet aussi la mise hors pression du système..
* la dissolution du substrat calcaire peut envoyer des sédiments à travers la pompe et l’endommager. Une certaine épaisseur de mousse bleu (2 cm) a été placée en dessous du substrat calcaire et des filtres en plexiglas ont également été ajoutés.
2.3. Le matériel utilisé
Ces prix sont indicatifs et peuvent évidemment varier selon le matériel dont on dispose. Egalement la taille et le volume des tubes PVC ne sont qu’à titre indicatif.
2.4. Le montage
* La première étape consiste à coller les tubes de PVC transparent. Le bouchon a été collé sur la partie inférieure du tube A et sur la partie supérieure seule le manchon a été collé afin de pouvoir dévisser la colonne pour mettre le granulat. Le tube B a été thermo soudé par un professionnel ce tube joue le rôle de chambre de dissolution du CO2 avec l’eau.
* Le bouchon du tube A est percé de deux trous (diam. 5 mm) diamétralement opposé. Deux tuyaux rigides de diam. 5 mm sont insérés et collés dans ces perçages sans qu’ils dépassent à l’intérieur du réacteur.
* Un perçage est réalisé en bas de la colonne A (environ 2 cm) de diam 5mm, et dans lequel on insère un tube rigide de même diamètre. C’est la sortie de l’eau chargée en bicarbonate et calcium vers l’aquarium.
* Deux perçages dans la colonnes A sont effectués du même coté (diam. 12 mm) : l’un à 4 cm du haut de la colonne et l’autre à 10 cm du bas. Dans le trou du haut, on colle un tuyau PVC rigide (diam.12mm) de deux cm environs sans que ce dernier ne dépasse à l’intérieur de cla colonne. Dans le perçage du bas, on colle le même tuyaux de PVC (diam.12 mm) dans quel on aura au préalable percé un trou de 5 mm afin de coller un petit morceau de tuyau rigide 5 mm (1 cm). Afin de consolider ce montage et empêcher d’éventuelles fuites, j’ai collé du téflon en faisant plusieurs tours. A l’extrémité du tuyau rigide, j’ai collé, par l’intermédiaire d’un tuyau souple, l’aspiration de la pompe Maxijet.
* La colonne B est percée d’un trou de 5 mm auquel on colle un bout de tuyau rigide de même diam. Un tuyau souple gardenna permettra de rejoindre le haut de cette colonne au tuyau de 5 mm situé avant la pompe.
* Cette même colonne B est percée de trois trous de diam.12 mm. Le premier en bas de la colonne (3 cm du bas) servira de passage de l’eau acidifiée vers la colonne calcaire. On colle un bout de tube PVC rigide (2 cm) sans qu’il dépasse trop de la colonne. Le moment le plus délicat arrive. Le deuxième trou de 12 mm de diam. se trouve à 6 cm du bas de la colonne mais doit être fait selon un angle d’environ 25° par rapport à l’horizontale et décalé d’un côté d’une des parois du tube de façon à ce que le tube de PVC rigide soit tangentiel à la paroi. Ce tube de PVC d’environ 5 cm sera au préalable chauffé pour être courbé afin qu’il soit proche de la paroi du tube. Il sera collé de façon à garder un angle de 25° par rapport à l’horizontal. Le troisième perçage de diam. 12 mm se situe à 4 cm du haut du tube. Ce dernier doit être réalisé contre la paroi opposée du trou précédent pour que l’eau puisse avoir un trajet circulaire mais contraire à celui du deuxième trou. Ce perçage devra être horizontale. On colle alors un tuyau de PVC d’environ 4 cm lui aussi chauffé pour être courbé afin que l’eau est une trajectoire circulaire. Les deux injections d’eau auront alors une trajectoire opposée (principe de contre courant) et cela facilitera la dissolution du CO2 dans l’eau.
* Le giffard eheim où se fera l’entrée de CO2 doit être collé par l’intermédiaire du tuyau semi rigide au deuxième perçage. Puis on place le T de 16 mm et on le relie toujours par un tuyau semi rigide au giffar. La deuxième sortie est reliée par un tuyau semi rigide de diam.12 mm en haut de la colonne B. Enfin, toujours par un tuyau semi rigide, la dernière sortie du T est reliée à la pompe.
* Il ne manque plus qu’à relier la colonne B (tuyau en bas de la colonne) au tuyau situé en haut de la colonne calcaire (colonne A).
* Un tuyau souple est relié à chaque embout de tuyau rigide de diam.5 mm situé sur le bouchon de la colonne calcaire. Un des tuyaux amènera l’eau de l’aquarium soit par gravité (attention au siphonage en cas de coupure de courant : le tuyau prend l’eau a deux cm de la surface suivant la taille de la décant) soit par l’intermédiaire d’une pompe. L’autre tuyau permet de mettre hors pression le réacteur afin de dégazer et de limiter les fuites. La régulation du débit de sortie se fait par un robinet en sortie de réacteur.
Dans la colonne calcaire, au dessus du tuyau de sortie de la pompe (à 10 cm du bas de la colonne), on colle des languettes de plexi chauffées au préalable afin d’obtenir un L. Ces languettes permettent de supporter une plaque ronde de plexi de diam.125 mm percée d’une multitude de trous par l’intermédiaire d’un tournevis chauffé. Au dessus, on dispose la mousse alvéolée ainsi qu’un maximum de granulat calcaire.
Le réacteur est monté. Par l’intermédiaire de deux tuyaux rigides de diam.5mm collé à travers une plaque de plexi (2 cm * 0.8 cm) et avec l’éprouvette test, on fabrique un compte bulle que l’on relie d’un coté à la bouteille et de l’autre au giffar. Le tuyau qui relie le CO2 au réacteur est un tuyau spécifique au transport du gaz.
2.5. La mise en marche du réacteur
Le fonctionnement est simple. La pompe envoie l’eau vers la colonne de dissolution (colonne B). Par l’intermédiaire du T, une partie de l’eau est déviée vers le haut de la colonne et l’autre partie va vers le bas où au préalable elle s’est mélangée avec le CO2 par l’intermédiaire du giffar. L’eau et le CO2 vont finir de se mélanger en haut de la colonne du fait de mouvements de l’eau à contre courant. L’eau acidifiée est prélevée en bas de la colonne de dissolution afin qu’elle ne dispose que d’un minimum de gaz non dissous et elle rejoint la colonne calcaire en haut. L’eau de l’aquarium rentre en haut de la colonne calcaire et se mélange à l’eau acide. Cette eau traverse le substrat calcaire et une partie est aspirée par la pompe alors qu’une autre partie chargée en bicarbonate et calcium rejoint l’aquarium. Avant la pompe, un tuyau permet de récupérer le CO2 non dissous accumulé en haut de la colonne B afin qu’il soit broyé par la pompe. Il y a que peu de cavitation du fait de la faible quantité de CO2 non dissous. Un premier essai de mettre l’arrivée de CO2 avant la pompe afin que le gaz soit broyé n’a pas été concluant du fait d’une forte cavitation et donc du risque de vie limitée du rotor.
2.6. Les futures améliorations
La date de première mise en circulation du réacteur est le 30 mars 03. Il nous donne pour l’instant une entière satisfaction bien que de nombreuses améliorations vont être apportées :
* Ajout d’une pompe plus puissante
* Changement de granulats
* Mise en place d’une colonne supplémentaire avec du granulat calcaire afin d’augmenter le Ca et le KH
* Mise en place d’une colonne de dégazage pour le pH de sortie
* Changement au niveau de l’entrée de l’eau de l’aquarium
2.7. Premiers résultats
Après plusieurs essais et au bout de quelques jours le calcium est passé de 370 mg/L à 430 mg/L et le KH de 6.4 à 10.9. L’apport en diverses solutions qui contribuait à maintenir ces paramètres a été abandonné. Les bacs reliés entre eux (avec décant et refuge) ont un volume brut de 940 L et un volume net d’environ 600L. Toutefois, il est important de souligner que le pH a diminuer de 0.2 unité et se situe à 7.9/8.0 le matin et 8.2 le soir. L’adjonction d’une colonne calcaire et le dégazage est indispensable.
Le réglage du réacteur est simple et cela consiste à diminuer ou augmenter le débit de sortie du réacteur et faire de même avec le nombre de goutte de CO2/s. Plus on augmente le nombre de goutte et plus on acidifie le milieu et plus le granulat va se dissoudre. Pour le débit de sortie plus on l’augmente et moins de temps l’eau sera en contact avec le granulat et donc les constantes (Ca et KH entre autre) vont diminuer mais on peut en apporter plus en quantité sur une période de 24H avec un débit plus important. Plusieurs essais sont nécessaires afin de trouver le bon réglage.
Le tableau ci dessous donne quelques valeurs de réglage à un instant :
Les valeurs sont classées par débit de CO2 et selon le débit de sortie et pas par date c’est pour cela que les valeurs du bac présentent des fortes fluctuations. Les valeurs du bac ne sont là qu’à titre indicatif.
3. Conclusion
Ce système nous permet surtout d’avoir des valeurs constantes au cours du temps. En effet, les fluctuations des paramètres ne pouvaient être que néfaste surtout que l’on n’avait pas automatiser les apports par les solutions.
Il est toutefois difficile de conclure directement et après si peu de recul sur le bien être de nos animaux mais on a remarqué qu’avec un KH plus élevé, aux alentours de 8/9, les LPS s’épanouissaient beaucoup plus, que les sériatoporas avaient une pousse accélérée et surtout qu’une nécrose au pied d’un acropora (style granulosa) s’était arrêtée et que ce dernier commençait à pousser. Egalement les corallines se développent plus qu’avant.
Dans tous les cas, à mon sens, cet appareil ne permet pas de remplacer le réacteur à calcium mais ils peuvent être utilisés en même temps bien que leurs performances individuelles semblent diminuées (mais ceci est une autre histoire…).
Egalement, les valeurs risquent d’être différentes suivants les réacteurs du fait des matériaux, du montage, de la gestion, du sable utilisé…
Olivier et Laetitia
Ajout du schéma de fonctionnement.