Lotta tra batteri

[nicolatc]

La prima fase del processo di nitrificazione è l’ossidazione dell’ammonio/ammoniaca in nitriti, ad opera di batteri chiamati AOB (ammonia-oxidizing bacteria).
La seconda fase è l’ossidazione dei nitriti in nitrati, ad opera di batteri chiamati NOB (nitrite-oxidizing bacteria).

I batteri di entrambe le tipologie sono autotrofi, perché si nutrono di ossigeno e azoto in forma esclusivamente inorganica.

La crescita delle colonie autoctone per ciascuna tipologia è inizialmente esponenziale, nel senso che la popolazione parte praticamente da zero e raddoppia ogni x giorni. Questa crescita rallenta e si arresta nel momento in cui il cibo non è sufficiente a sfamare ulteriori batteri (il nutrimento sono ossigeno ed ammoniaca nel primo step, nitriti nel secondo step).

La popolazione dei NOB cresce solo in seguito ad una crescita della popolazione dei AOB, perché altrimenti non ci sarebbe cibo (nitriti) a sufficienza per loro. A regime però la loro attività riesce a trasformare costantemente la quasi totalità dei nitriti prodotti dagli AOB in nitrati.

I batteri AOB più “qualificati” sono i Nitrosomonas. Anche i Nitrospira possono svolgere la prima fase, ed è probabile che in tutte le vasche una piccola percentuale svolga proprio questa attività.
I migliori batteri NOB in acqua dolce sono i Nitrospira. Anche i Nitrobacter possono svolgere questa attività, ma vengono completamente soppiantati dai Nitrospira durante lo stesso processo di maturazione.

L’esperimento del ’98 ha infatti constatato che nella vasca nella quale erano stati inoculati Nitrobacter, già durante il picco di nitriti la popolazione dei NOB monitorati era costituita quasi esclusivamente da Nitrospira. Ciononostante, la presenza dei Nitrobacter ha accelerato in qualche modo la crescita della popolazione dei Nitrospira: forse i primi hanno creato un substrato utile ai secondi, proteine o altro, la causa non è chiarissima nemmeno agli autori dell’esperimento.
La conseguenza è però chiara: l’”erosione” dei nitriti (trasformati in nitrati) è stata più veloce, e quindi il tempo per la maturazione complessiva della vasca si è ridotto.

[nicolatc]

Il seguente grafico, dove viene confrontato l’andamento dei nitriti nella vasca senza inoculazione con quello nella vasca con inoculazione di Nitrobacter, è il punto chiave dell’esperimento:

evoluzione-nitriti-in-maturazione-con-nitrobacter.png

Le due campane dei nitriti inziano a formarsi quasi nello stesso giorno (grazie a Nitrosomonas autoctoni), o forse un giorno prima nella vasca con inoculazione. Ma questa campana ha un’altezza ed soprattutto un’ampiezza nettamente inferiore.

Quindi, possiamo concludere che un attivatore che contiene Nitrobacter è utile a ridurre il tempo di maturazione?
Si, perché i Nitrobacter accelerano la crescita dei Nitrospira, che eliminano più velocemente i nitriti (trasformandoli in nitrati).

Un attivatore che contiene sia Nitrosomonas (AOB) che Nitrobacter (NOB) è ancora più utile a ridurre il tempo di maturazione rispetto ai solo Nitrobacter?
Si, perché la presenza dei Nitrosomonas sin dal primo giorno di maturazione permette anche di anticipare l’inizio della produzione di nitriti (la prima fase):

evoluzione-nitriti-in-maturazione-con-nitrosomonas-e-nitrobacter.png

La linea rossa nel grafico è una mia pura supposizione , ma sono confidente che l’effetto dell’inoculazione dei Nitrosomonas sia proprio questo, una traslazione a sinistra della campana dei nitriti.
L’effetto combinato dell’inoculazione di entrambi i ceppi è quindi una traslazione della campana a sinistra grazie ai Nitrosomonas, e una riduzione in altezza ed ampiezza grazie ai Nitrospira. Il tempo totale di maturazione è ancora più breve rispetto all’inoculazione dei soli Nitrobacter.

[nicolatc]

Cosa contiene specificamente il prodotto ProdiBio BioDigest?

Contiene batteri nitrificanti AOB (Nitrosomonas europea) e NOB (Nitrobacter winogradskyi), più forse altri non specificati.

Per quanto spiegato sopra, è una buona scelta, sebbene Nitrosomonas e Nitrospira potrebbe essere una combinazione ancora migliore. Evidentemente l’esigenza di contenere i costi (a fronte di un risultato comunque buono, come ha dimostrato l’esperimento) ha fatto optare per i Nitrobacter. @roby70 ha letto che i Nitrobacter sono più facilmente riproducibili in laboratorio e con procedure molto meno costose.

Il prodotto però, oltre ai batteri nitrificanti contiene anche altri tipi di batteri, che ho sottolineato in rosso:

ProdiBio-BioDigest-componenti.png

I batteri nitrificanti sono autotrofi (il nutrimento è ossigeno e azoto inorganico). Questi batteri eterotrofi invece decompongono la materia organica e rendono disponibile l’azoto in forma inorganica per i batteri nitrificanti. Teoricamente il loro lavoro dovrebbe essere questo:
N organico -----> NH4 + CO₂
P organico -----> PO₄^3- + CO₂
S organico -----> S + CO₂
Da alcuni studi sembra che questi batteri eterotrofi possano anche eseguire perfino le due fasi di nitrificazione, ma con efficienza da mille ad un milione di volte inferiore, e probabilmente solo in condizioni ideali di laboratorio!
Inoltre in determinate condizioni (in particolare in ambienti anossici) potrebbero anche eseguire i processi inversi in presenza di scarso ossigeno.

La presenza di questi batteri è quanto meno inutile in fase di maturazione vasca perché il carico organico è praticamente nullo, per cui non contribuiscono ad accelerare la maturazione.
"Potrebbero" però essere utili durante la normale gestione della vasca in particolare nei casi in cui il carico organico è molto elevato, ed infatti viene suggerito un dosaggio a cadenza quindicinale. Lo scopo è chiaramente commerciale, e non rema verso l'equilibrio e la stabilità.

[nicolatc]

Esiste sul mercato un prodotto che invece inserisce nel flacone il meglio, cioè Nitrosomonas e Nitrospira, senza ulteriori inutili aggiunte di batteri eterotrofi, e specificando che il prodotto serve principalmente alla maturazione iniziale? Direi di si, c'è ad esempio il Tetra SafeStart plus.
Cercando su google ho infatti trovato questo:

Tetra-SafeStart-Plus-composizione.jpg

La Tetra ha l’ardire di indicare addirittura completa assenza di picco ammoniaca e picco nitriti in maturazione grazie al prodotto. Praticamente sostiene che il prodotto elimina totalmente l’attesa e la “sindrome da vasca nuova”:

SafeStartCharts.jpg

Sarà un po’ esagerata? Si, però l’effetto immagino sia abbastanza evidente (non ne ho le prove perché non uso questi intrugli chimici ).

E’ il prodotto più utile ad accelerare la maturazione? Credo di si!

E’ indispensabile? Ovviamente no! Basta avere un po’ di pazienza in più, e il miglior equilibrio verrà raggiunto ugualmente, e sarà anche più stabile.

[Sini]

Ho una obiezione.

Gli autori dell'articolo sostengono che l'accelerazione della ossidazione dei nitriti in nitrati e della crescita dei Nitrospira non sia dovuta ai Nitrobacter, ma a «vitamine e altri nutrienti che stimolano la crescita dei concatenamenti nitrificanti».

In effetti, non riesco a capire come la presenza di concorrenti alimentari possa favorire lo sviluppo dei Nitrospira.

Mentre la spiegazione degli autori potrebbe spiegare sia l'accelerazione del picco (batteri spontanei + inoculati) che la maggior crescita dei Nitrospira (stimolanti della crescita eccetera).

[nicolatc]

E dopo una pagina intera di spiegazioni....
riassunto in 4 parole:

Per me è B !!!!

[nicolatc]

Ho una obiezione.

Gli autori dell'articolo sostengono che l'accelerazione della ossidazione dei nitriti in nitrati e della crescita dei Nitrospira non sia dovuta ai Nitrobacter, ma a «vitamine e altri nutrienti che stimolano la crescita dei concatenamenti nitrificanti».

E' come dici, ma non ho capito se hanno versato appositamente queste vitamine o proteine nella vasca nella quale hanno inoculato i Nitrobacter!
Se non l'hanno fatto, da dove sono uscite?
Magari (vado sempre di fantasia) i Nitrobacter hanno preparato il terreno con la microacidificazione nei pressi delle porosità del materiale filtrante, o sono stati addirittura un buon cibo per i Nitrospira

Scherzi a parte, il risultato chiaro dell'esperimento in cui l'unica differenza tra le due vasche era l'inoculazione di Nitrobacter è stato chiaro e univoco: un attacco più rapido ai nitriti presenti nella vasca dei Nitrobacter.

Anche se poi non sono stati più trovati Nitrobacter attivi...

[Giueli]

In effetti, non riesco a capire come la presenza di concorrenti alimentari possa favorire lo sviluppo dei Nitrospira.

Dipende dalla concentrazione di nitriti.I Nitrospira sono predominanti con nutrienti più bassi rispetto ai nitrobacter che invece si sviluppano più velocemente solo con nutrienti più abbondanti.
Il consumo di nitriti effettuato dai nitrobacter apre la strada ai nitrospira.
Sto rispolverando gli appunti di microbiologia.

Edit:l'articolo è del 98 i miei appunti risalgono al 2006.

[roby70]

Riguardo ai vari attivatori batterici ho trovato questo:

Tetra SafeStart - Nitrosomonas, Nitrosospira e Nitrospira
Bio Sera nitrivec - probabilmente Nitrobacter e Nitrosomonas
Ciclo Nutrafin - Nitrosomonas e Nitrobacter
JBL FilterStart - JBL Non fornisce informazioni che utilizza ceppi batterici
Seachem Stabilità - non ci sono informazioni sui tipi di batteri
Tropicale Bacto-Active - Non è prevista anche una corretta informazione
AquaEl ActiBactol - non ci sono informazioni
Ikola Miktoorganizmy - ditto

Se poi uno ha voglia di leggere ho trovato anche queste pubblicazioni: http://www.timhovanec.com/Publications/ ... apers.html
Ovviamente da non prendere come verità assoluta ma in teoria conferma quello che è emerso negli ultimi anni sui batteri responsabili della trasformazione dei nitriti in nitrati.

[FedericoF]

@nicolatc il prodibio mi ha portato i nitriti da 2 a zero in 4 ore. Con pesci dentro e aeratore acceso.
La differenza tra quello e altri attivatori come il bactozim potrebbe essere che sia semplicemente più veloce (a discapito della scadenza più breve?)


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