Ajout de CO2 en aquarium

Pourquoi ajouter du CO2?

En serre, la technique d'enrichissement en dioxyde de carbone (CO2) est connue depuis longtemps pour améliorer les rendements de production afin d'être plus compétitif. Elle donne les avantages suivants :

• jusqu'à 35 % d'augmentation de production pendant toute la période de croissance,
• une croissance accélérée pour les légumes à feuilles, car la plante peut mieux profiter de la lumière disponible,
• une meilleure qualité : par ex. des tiges plus épaisses et plus longues ainsi que des fleurs mieux formées et plus colorées,
• d'avantage de produits grâce à un meilleur rendement, une récolte avancée et/ou une rotation de cultures plus rapide.

Paysage aquatique

Si cela fonctionne pour les serres, cela fonctionne aussi dans nos bacs car le CO2 est l'élément indispensable et souvent limitant de la photosynthèse. Le CO2 pour aquarium entraine une pousse rapide des plantes.

L'ajout de CO2 a aussi une influence sur nos poissons d'aquarium. En effet, sous l'action de la lumière, la plante va produire de l'oxygène. Paradoxalement, l'ajout de CO2 oxygène donc l'eau pendant la journée et évite d'ajouter, par exemple, des bulles d'air à partir d'un diffuseur relié à une pompe à air. En pratique, la plante produit pendant la nuit une quantité suffisante d'oxygène pour la nuit. Si vous observez maintenant vos poissons piper de l'air en surface, il est plus probable que vous observez une montée des nitrites (NO2). Ce dernier empêche le transport de l'oxygène dans le sang du poisson.

Le cycle du carbone

L'élément carbone est un constituant essentiel de la matière vivante présant dans l'atmosphère ou dans nos aquariums sous formes de dioxyde de carbone (CO2). Sous l'action de la lumière, les végétaux l'assimilent et synthétisent la matière organique. Ce phénomène s'appelle la photosynthèse qui consiste à transformer l'énergie lumineuse en énergie chimique. L'énergie lumineuse est mise en réserve dans les liaisons chimiques d'un composé bien connu : le glucose. En résumé, on a CO2 + eau + lumière ==> Glucose + oxygène + eau (12 fois moins qu'au début du phénomène)

Cycle de l'azote/carbone

Comme nous le voyons sur la figure précédente, les poissons respirent et transforment l'oxygène (O2) en dioxyde de carbone. Ce phénomène inverse est la respiration cellulaire (ou oxydoréduction) : les animaux (donc nos poissons dans les aquariums) consomment des substances organiques et les digèrent. La dégradation de ces composés carbonés fournit de l'énergie et des déchets. Le CO2 représentant une partie de ces déchets est évacué par osmose. Cela se passe au niveau des alvéoles pulmonaires pour les animaux (au niveau des branchies généralement pour nos poissons).
La respiration est moins visible au niveau des plantes mais existe 24h sur 24. Le sucre fabriqué lors de la photosynthèse est stocké par les cellules de la plante. Lors de la respiration, ce sucre est brulé par l'oxygène via une réaction chimique. La combustion produit de l'énergie, de la vapeur d'eau et du CO2. L'énergie sert ensuite à la croissance et à la reproduction des plantes et participe au cycle de l'azote. Au passage, nous pouvons nous interroger sur l’intérêt de mettre un diffuseur permettant de générer une colonne de bulles d'air.

Ajout de CO2

Les bienfaits d'une injection de CO2 sur la croissance des plantes (en serre ou en aquarium) entrainent une pousse accélérée de ces dernières. Cela a une première conséquence : Les plantes poussent plus vites au détriment des algues. Elles sont aussi plus robustes, plus colorées. Enfin, on limite la décalcification biogène de l'eau pouvant conduire à des variations importantes et brutales du PH dans certains cas. En effet, si le CO2 vient à manquer, les plantes puiser les carbonates dans l'eau entrainant une chute du KH et un dépôt blanc sur les feuilles. Contrairement à une idée reçue, le CO2 vient très rapidement à manquer dans un aquarium. Comme c'est un élément limitant, nous allons chercher en à ajouter.
La première façon de rajouter du CO2 dans le bac est d'injecter une source de carbone organique (sous la forme CO3 --) directement dans l'eau. Dans ce cas, il n'y a pas d'acidification de l'eau. On retrouve ce principe avec l'utilisation de l'engrais flourish excel, par exemple.

La seconde façon est d'injecter le gaz CO2 dans l'eau. L'eau forme alors de l'acide carbonique en se mélangeant avec le CO2 pour les chimistes, cela donne CO2 + H2O -> H2CO3). C'est une molécule très instable qui acidifie l'eau de notre aquarium (le PH baisse donc). Pour injecter du CO2, on cherche simplement à mettre en contact le gaz avec l'eau le plus longtemps possible. Classiquement, nous allons trouver les systèmes suivants :

Diffuseur de CO2 Dennerle

Diffuseur de CO2 JBL

Une bulle de CO2 est envoyée en bas du diffuseur et monte ensuite vers la surface de l'eau en se diffusant dans l'eau. Vous observerez que le volume de la bulle diminue en montant alors que la pression de l'eau devrait la faire grossir. Le diffuseur doit être placé le plus loin possible du brassage de la pompe ou de l'entrée du filtre.
Une pratique plus confidentielle est utilisée pour diffuser le CO2 dans l'eau par le filtre. Elle consiste simplement à injecter le CO2 dans la crépine du filtre. Je ne suis pas persuadé du bénéfice de cette solution. Premièrement, à mon avis, il serait plus intéressant d'oxygéner l'eau en entrée du filtre pour faciliter la dégradation chimique des particules. Deuxièmement, la traversé du filtre par la bulle risque d'entrainer un peu de bruit supplémentaire. Le gros avantage est par contre, que l'on n'ajoute pas un volumineux diffuseur de CO2 dans l'aquarium.

Injection de CO2 dans la crépine du filtre

La source de CO2 est généralement une bouteille de CO2 sous haute pression. En fonction de la complexité de votre système, la quantité nécessaire sera ensuite injectée automatiquement dans votre bac. Il est aussi très simple d'utiliser un système de fabrication de CO2 artisanal à l'aide d'un peu de sucre et de levure. Le problème de ce dernier système (ou d'un système basique) est que vous diffusez aussi du CO2 la nuit.

Fabrication de CO2 artisanal

Le coût d'un système complet de diffusion de CO2 est loin d'être négligeable alors que la fabrication de CO2 est relativement simple par fermentation via des levures. De plus, vous pouvez accélérer la croissance de vos plantes seulement de temps en temps.
Les levures sont des champignons microscopiques unicellulaires (ou très faiblement pluricellulaires) qui se multiplient par bourgeonnement ou sporulation. Elles ont la capacité de fermenter des matières organiques, minérales ou végétales pour produire des substances variées. Elles sont constituées par les espèces du genre saccharomyces, agents de la fermentation alcoolique de la bière, du vin, du cidre, et des éléments actifs du levain de boulanger. C'est l'activité chimique des levures qui provoque le dégagement de bulles de gaz carbonique et fait lever la pâte à pain. Ces levures sont des cellules rondes ou ovales, qui, placées dans un milieu sucré ou glucidique, avec ou sans oxygène, se multiplient activement.

Ingrédients pour fabriquer du CO2 :

L'objectif du mélange est de fournir du sucre régulièrement aux levures pendant une période relativement longue. Pour cela, nous constituons une gelée sucrée qui va se dissoudre doucement dans l'eau mélangée aux champignons

• de l'eau,
• du sucre,
• de la gélatine alimentaire,
• un sirop colorant,
• des levures de boulangerie.

Le bicarbonate de soude augmente la longévité de la production et surtout la fermentation génère nettement moins de mousse. Je ne vous parle pas de quantité. L'objectif est que le mélange final remplisse un peu plus de la moitié de votre bouteille.

La première opération est de faire fondre le sucre et la gélatine alimentaire dans l'eau. Cette opération s'effectue en chauffant l'eau. Le solution obtenue est alors mélangée avec le sirop colorant et versée dans la bouteille. En refroidissant le mélange va se figer en 24-48h. Au dessus de votre gélée, vous ajoutez la levure, un peu de sucre et de l'eau. Attention, il faut garder 20-30% du volume de la bouteille pour laisser la mousse liée à la fermentation s'épandre dans la bouteille et non dans l'eau de l'aquarium. Voici une vidéo explicative :

ATTENTION : En aucun cas, la mousse issue de la fermentation ne doit finir dans l'aquarium.

Le principe de la fermentation est alors très simple. Les levures font fermentées le sucre de l'eau en produisant du CO2. Pour que la réaction ne soit pas trop explosif, la gélée apporte ensuite pendant plusieurs jours du sucre. C'est le principe des bouteilles proposées pour les petits bacs.

Au bout de quelques jours, la fermentation stoppe. Il semblerait que la raison soit une acidification de l'eau sucrée la rendant impropre aux levures. L'ajout du bicarbonate permettrait justement d'empêcher l'acidification de l'eau.

Matériels :

• une bouteille de soda de 2l,
• un compte bulle,
• une diffuseur.

Personnellement, j'ai utilisé le bouchon d'une bouteille de CO2 du commerce pour petit aquarium qui allait directement sur la bouteille de soda. Sinon, il faut percer le bouchon, introduire le tuyau à CO2 dans ce trou et bien rendre hermétique le système, envoyer le tuyau dans le compte bulle qui évitera à la mousse de se retrouver dans le bac. Le compte bulle est ensuite relié au diffuseur (éventuellement, ajouter un système anti-retour). Ce dernier nettoie le gaz avant son injection dans l'aquarium.

Après 24h et si vous avez les conditions optimales dans votre aquarium, vous devriez observer les bulles de CO2 dans votre diffuseur et en fin de journée, les bulles d'oxygène au niveau des feuilles de vos plantes :

Bulles d'oxygène

Cloche à CO2

Une cloche diffuse le CO2 à la surface de l'eau. L'ouverture vers le bas établit le contact entre l'eau et le gaz carbonique. Le gaz se diffuse dans l'eau de façon plus continu. En particulier, la nuit, le volume de CO2 n'est pas utilisé par les plantes, le volume du gaz disponible augmente et inversement le jour. De même, la production de CO2 artisanal est importante en début de cycle. La cloche à CO2 permet de réguler cette production.

Cloche à CO2

Les réacteurs à CO2 forcent la dilution des bulles à CO2 par le frottement qu'ils imposent avec l'eau. Ils optimisent donc l'assimilation du gaz au détriment des paramètres de l'eau (l'ajout de CO2 diminue le PH de l'eau). Avec un système qui coupe automatiquement la diffusion la nuit, cela ne pose pas de problème. Par contre, la fabrication de CO2 artisanal ne peut disposer de cette technicité.

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Amicalement,
Thomas
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