CO2 da Lieviti - Teoria e Soluzioni

Scritto da BoFe il . Postato in Chimica dell'acquario

Piante ed anidride carbonica

Il carbonio, su questo nostro pianeta, è l'elemento fondamentale su cui si basa la vita; questo vale anche per la vegetazione.
I possibili fattori limitanti, nella crescita delle piante in acquario, sono quattro:

  • luce;
  • anidride carbonica;
  • macronutrienti;
  • micronutrienti (o oligoelementi).

I micro- ed i macro-nutrienti sono forniti dai rifiuti metabolici, dal materiale di fondo e dai vari metodi di fertilizzazione.
C'è già un articolo dedicato, su questi elementi nutritivi, quindi non mi dilungo oltre.

Qui parleremo di anidride carbonica, che è già presente nei nostri acquari in piccole quantità, senza che nessuno la introduca con mezzi artificiali.
Pensiamo alla respirazione dei pesci, alla decomposizione, o alla CO2 atmosferica che si discioglie nell’acqua.

In natura, la concentrazione di anidride carbonica è molto più elevata che in acquario.
Le piante acquatiche, anche quelle sommerse, si sono evolute con questi maggiori livelli... ma perché sono più alti?

Le acque sotterranee alimentano spesso i bacini idrici; lì sotto, la percentuale di CO2 disciolta può essere decine, o anche centinaia di volte superiore a quella di equilibrio con l’atmosfera (...che è meno di 1 ppm).
Basta entrare in un supermercato, per trovare bottiglie con scritto "effervescente naturale".

Acqua CO2 naturaleAcqua effervescente naturale

Tuttavia, quando l'acqua sgorga liberamente dalla sorgente, la sua stessa turbolenza disperde la maggior parte della CO2 disciolta.
Inoltre, la vegetazione si sviluppa soprattutto in acque calme o stagnanti, quindi a fondo valle, lontanissimo da quelle sorgenti.

Dobbiamo concludere che la differenza di CO2, tra acquario e natura, non riguarda la concentrazione nelle acque sotterranee.
Eppure, le piante acquatiche vivono spesso in ambienti con 15-20 ppm di CO2, in molti dei loro habitat naturali... Da dove viene?

Si tratta principalmente di sostanze organiche in decomposizione, che rilasciano CO2 direttamente in forma molecolare (già disciolta), quindi molto persistente.
Foglie marce, rami secchi, escrementi, resti di animali morti... c'è di tutto, sul fondo di una palude naturale...

Fondo Rio Negro

...ed è tutto fatto di carbonio, molecole organiche che si decompongono in CO2.

L'acquario domestico è decisamente diverso, anche solo per motivi estetici. È difficile che la concentrazione vada oltre le 4-5 ppm (o mg/litro).
Inoltre, teniamo sommerse molte piante che vivrebbero emerse, nei luoghi d'origine, accedendo alle 380 ppm di CO2 atmosferica.

Tutto questo ci fa capire come sia importante introdurre artificialmente CO2, per garantire una crescita rigogliosa, soprattutto in presenza di forte illuminazione.

Apro una piccola parentesi, per dire che ci sono delle eccezioni.
L'ormai famosa Diana Walstad, in primis, ma anche alcuni utenti di Acquariofilia Facile, riescono ad ottenere una buona crescita delle piante senza introduzione di CO2; ma per questo interessante argomento rimando al libro della dott.ssa Walstad... oppure vi invito a registrarvi sul forum, per discuterne con chi ci è arrivato.
A noi comuni acquariofili... non rimane che introdurre anidride carbonica.

È comunque sbagliato introdurne troppa, perché può infastidire la fauna o addirittura provocarne la morte per asfissia (impedimento degli scambi gassosi nel sangue).
Comunemente, si ritiene che un valore di CO2 fino a 40 ppm possa ritenersi sicuro, anche con un certo margine.

Fotosintesi clorofilliana

Le piante utilizzano la fotosintesi per produrre i carboidrati, di cui hanno bisogno per vivere.
Per farlo richiedono luce ed anidride carbonica, nella ben nota reazione chimica:

Fotosintesi

E’ quindi importante considerare il rapporto tra luce e anidride carbonica.
Mi soffermo un attimo su questo punto, correndo il rischio di andare leggermente fuori tema... ma ritengo che ne valga la pena.

La figura qui sotto è frutto dello studio di Ole Pedersen, che già ben conosciamo in quanto “antagonista”, per altri motivi, di Diana Walstad).
Riguarda la crescita della Riccia fluitans, dove CO2 e luce sono i fattori limitanti.

CO2 luce fattori limitantiLuce e CO2 limitanti - Effetto sulla crescita di Riccia Fluitans

Da questa tabella si evince che:

  • a bassi valori di CO2 e di luce, non c’è energia per la regolazione della clorofilla, o degli enzimi contenuti nella pianta; la Riccia cresce pochissimo (prima riga della figura);

  • se si incrementa la luce, mentre la CO2 rimane scarsa, la pianta può investire più energia per assimilare il carbonio in altre forme; la pianta cresce moderatamente (seconda riga della figura);

  • se invece si incrementa la CO2, mantenendo bassa la luce, la pianta può risparmiare quell'energia che impiegherebbe se la CO2 fosse scarsa, impiegandone di più per altre funzioni; anche in questo caso, la pianta cresce moderatamente (terza riga della figura);

  • se CO2 e luce sono abbondanti, la pianta non fa alcuna fatica ad assimilare il carbonio, sfrutta tutta la luce e cresce rapidamente (quarta riga della figura).

Ora  veniamo al dunque, ovvero alla CO2 da lieviti...