LA SCELTA DEL FILTRO:
COLLOCAZIONE E FUNZIONAMENTO
di Orlando Mauro Petrone
Il filtro è un elemento essenziale quanto indispensabile nella totalità degli acquari, e non a torto può essere considerato il “cuore” dell’acquario, in quanto è da esso, principalmente, che ne dipende il buon funzionamento. A causa dell’argomento particolarmente vasto ho ritenuto opportuno suddividere l’articolo in due sezioni: la prima tratta della collocazione dei filtri in vasca e della biochimica dei filtri, la seconda dei vari tipi disponibili in commercio; in grassetto le parole in glossario.
COLLOCAZIONE DEL FILTRO IN VASCA
La maggior parte dei filtri in commercio è composta da più scomparti, che sono posti in successione al fine di ottenere il più lungo percorso possibile per l’acqua; il motivo di ciò verrà in seguito esplicato. A titolo di esempio osserviamo il seguente disegno che schematizza il flusso dell’acqua in un filtro biologico laterale:
|
B bocchette per l’ingresso dell’acqua P pompa centrifuga R ritorno dell’acqua in vasca |
Ogni filtro è dotato di un ingresso e di un’uscita per l’acqua, ed è importante sapere come e dove posizionarli. L’ingresso dell’acqua deve essere realizzato in modo da non otturarsi facilmente e da non permettere l’ingresso dei pesci nel filtro: perciò sono da evitare griglie troppo strette o troppo larghe o boccole uniche di superficie ridotta, mentre sono da prediligere, ove ne sia possibile l’uso, le bocchette fessurate (normalmente reperibili nei negozi di acquariologia) in numero di tre o superiore. Se ciò non fosse possibile, come nel caso dei filtri esterni dove normalmente l’ingresso dell’acqua è l’imboccatura di un tubo, conviene dotare l’acquario di un piccolo prefiltro in vetro, simile al primo scomparto dei filtri biologici laterali, dotato di tre o più boccole per l’ingresso dell’acqua ed in cui andrà a pescare il tubo di ingresso del filtro. L’uscita dell’acqua solitamente è rappresentata da un tubo ma, volendo, si possono aggiungere ad esso varie appendici: un tubo rigido tappato ad un’estremità e forato lateralmente in modo regolare è un buon metodo per ottenere un movimento dell’acqua lento e uniforme, mentre un tubo che decorra longitudinalmente all’acquario e porti l’uscita dell’acqua all’estremità opposta a quella in cui si trova il filtro permette di creare un buon movimento dell’acqua in vasche molto lunghe. Il posizionamento dell’ingresso e dell’uscita dell’acqua dipende dall’intensità del movimento che si vuole imprimere alla massa d’acqua. La scelta dipende dal tipo di pesci allevato: per quei pesci che prediligono acque ferme o lente è preferibile porre l’uscita dell’acqua circa 4-5 cm sotto il livello dell’acqua, mentre uno degli “ingressi” dovrebbe essere posto a fior d’acqua, in modo da non permettere la formazione di patine batteriche in superficie a causa dell’immobilità dello strato d’acqua più superficiale; la pompa (nel caso di filtri interni) deve avere una portata pari a circa due volte la capienza dell’acquario. Se occorre una forte corrente nella vasca conviene porre l’uscita del filtro a fior d’acqua, mentre non ci sono vincoli per l’ingresso dell’acqua. In questo caso la portata della pompa (sempre nel caso di filtri interni) deve essere pari a circa quattro volte la capienza dell’acquario; potrebbe essere necessario, inoltre, aggiungere una pompa supplementare in vasca, e ciò è particolarmente utile in vasche molto lunghe. Se prendiamo in considerazione l’uso di filtri esterni, generalmente la portata della pompa dovrebbe essere pari a circa due volte la portata della pompa che adopereremmo se usassimo un filtro interno.
COME FUNZIONA IL FILTRO
Prima di scegliere un metodo di depurazione dell’acqua bisogna definire esattamente cosa si intende per filtrazione. Il filtraggio è un sistema che permette di portare l’acqua a contatto con materiale filtrante allo scopo di rimuovere sostanze presenti in sospensione (filtro meccanico) e/o in sospensione (filtro biologico).
Come prima cosa dobbiamo distinguere tra filtraggio meccanico e filtraggio biologico. Il filtraggio meccanico si limita a trattenere le sostanze in sospensione nell’acqua ed ha luogo solitamente nei primi scomparti del filtro ad opera di diversi materiali che possono presentare caratteristiche diverse in base alla diversa trama o porosità. E’ importante provvedere alla regolare pulizia di questi materiali filtranti onde evitare un accumulo di detriti che, oltre ad essere un possibile focolaio di batteri patogeni, a lungo andare può ridurre l’afflusso di acqua nel filtro, con tutti i problemi che tale situazione comporta: ridotta capacità filtrante, possibilità per la pompa di rimanere a secco, accumulo di sostanze inquinanti in vasca (che vengono degradate da batteri decompositori del carbonio con consumo di ossigeno). E’ altresì importante, qualora si utilizzino filtri privi di uno scomparto per il filtraggio biologico (come i filtri a cartuccia), che tali materiali, durante le operazioni di pulizia, vengano sciacquati con acqua tiepida al fine di evitare uno shock termico ai batteri nitrificanti. Tali batteri sono, infatti, quelli che si occupano del filtraggio biologico (che è così detto proprio poiché reso possibile da organismi biologici). In ogni acquario la decomposizione dei composti organici contenenti azoto (feci e urine dei pesci, residui di cibo, resti di piante) comporta una produzione costante di ammoniaca (NH3), composto altamente tossico, che a pH neutro o basico (³7) è presente sotto forma di ione ammonio (NH4+), meno tossico ma ugualmente pericoloso (il rapporto NH3 - NH4+ dipende dal pH). Una parte dell’ammoniaca può essere utilizzata dalle piante, un’altra piccola parte può essere ceduta all’aria, ma la maggiore quantità permane nell’acquario dove, se non ci fosse un sistema di nitrificazione a livello del filtro, si accumulerebbe provocando gravi danni. Un filtraggio biologico di base è sempre presente anche nelle vasche prive di filtro (ad opera dei batteri che si trovano su tutte le superfici colonizzabili in acquario), però per ottenere la quasi completa eliminazione dei rifiuti organici è necessaria la presenza nel filtro di uno scomparto per il filtraggio biologico. Questo scomparto deve contenere un substrato inerte che fornisca ai batteri nitrificanti la massima estensione in superficie: a tal fine si utilizzano cannolicchi in ceramica, le bio-ball, argilla espansa, graniglia lavica e altri materiali inerti e porosi in genere; il motivo di ciò è da ricercarsi nel fatto che le colonie batteriche si accrescono soprattutto in superficie e maggiore è la superficie a disposizione, maggiore sarà la popolazione batterica e di conseguenza maggiore sarà l’efficienza del filtro. E’ importante sottolineare che questi substrati non vanno mai sostituiti né sciacquati, pena la perdita di tutta la popolazione batterica con gravi danni per il funzionamento del filtro e per il delicato equilibrio presente in acquario.
Un primo gruppo di batteri, di cui Nitrosomonas è il genere principale, ossida l’ammoniaca a nitriti secondo le seguenti reazioni:
NH3 + O2 + 2H+ + 2e- ==> NH2OH + H2O
(catalizzata dall’enzima ammonio monoossigenasi)
NH2OH + H2O + 4e- ==> HNO2 + 4H+
(catalizzata dall’enzima idrossilammina ossidoreduttasi)
La reazione globale è quindi:
NH3 + O2 + 6e- ==> HNO2 + 2H+
L’acido nitrico (HNO2) in acqua si trova presente come ione nitrito (NO2-). Lo ione nitrito è certamente meno pericoloso dell’ammoniaca, anche se si rivelano letali concentrazioni di 1.5-2 mg/l. Il valore massimo tollerabile è di circa 0.2 mg/l.
I nitriti vengono ossidati a ione nitrato (NO3-) dai Nitrobacter e da alcuni altri gruppi di batteri. La reazione che avviene è la seguente:
NO2- + H2O + e- ==> NO3- + 2H+
(catalizzata dall’enzima nitrito ossidasi)
Lo ione nitrato (NO3-) presenta una scarsa pericolosità, a meno che non si raggiungano concentrazioni molto elevate (cioè superiori a 100 mg/l).
Il passo successivo di questa catena sarebbe la denitrificazione, ossia la trasformazione dello ione nitrato in azoto molecolare (N2), passando attraverso vari intermedi gassosi (ossido nitrico ed ossido nitroso, rispettivamente NO e N2O), che si allontanerebbero dall’acquario in quanto gas, secondo le seguenti reazioni:
NO3- + e- + 2H+ ==> NO2- + H2O (catalizzata dell’enzima nitrato reduttasi)
NO2- + e- + 2H+ ==> NO + H2O (catalizzata dell’enzima nitrito reduttasi)
2NO + 2e- + 2H+ ==> N2O + H2O (catalizzata dell’enzima ossido nitrico reduttasi)
N2O + 2e- + 2H+ ==> N2+ H2O (catalizzata dell’enzima ossido nitroso reduttasi)
In queste reazioni gli elettroni (e-) sono donati dalla sostanza organica (amminoacidi, carboidrati, acidi umici, acido fulvico) sfruttata dai batteri.
Però, purtroppo, i batteri che si occupano di tale trasformazione sono batteri anaerobi, a differenza degli altri batteri precedentemente considerati che sono aerobi. A causa di questa loro caratteristica i batteri denitrificanti non possono trovare in acquario un ambiente ideale su cui insediarsi: per ovviare a questo inconveniente occorrono dei filtri particolari, detti per l'appunto filtri denitrificatori (molto costosi) che richiedono una costante manutenzione e hanno molte spese fisse: il loro compito è quello di creare un ambiente anossico in un particolare contenitore da porre all’esterno dell’acquario e che deve essere collegato al filtro; la loro diffusione è ancora limitata in quanto non sempre si riesce correttamente a gestirlo.
Il rimedio più antico è, a mio parere, anche quello più efficace: il periodico cambio parziale dell’acqua (un terzo della capacità dell’acquario ogni 15-20 giorni). Attenzione all’uso di resine per l’eliminazione dei nitrati perché, in caso di funzionamento incompleto, si producono nitriti (più tossici dei nitrati) ed altre sostanze (es.: cloruri) non sempre positive per il delicato ecosistema acquatico.
Bisogna comunque precisare che i batteri nitrificanti fino ad ora citati (tranne i denitrificanti) si formano normalmente in acquario dopo un po’ di tempo dall’allestimento. Per ottenere i migliori risultati è meglio allestire completamente l’acquario (anche con le piante, meglio se a crescita rapida) e metterlo in funzione regolarmente. Quindi far passare almeno quindici giorni prima di introdurre i primi pesci. Durante questo intervallo di tempo sarà proficuo versare quotidianamente nel filtro un po’ di mangime, al fine di fornire ai batteri una fonte di sostanza organica. Volendo, già dopo una settimana dall’allestimento si possono aggiungere (senza esagerare in numero) dei pesci fitofagi (come Epalzeorhynchus siamensis, Otocinclus affinis, Ancistrus dolichopterus, specie appartenenti al genere Plecostomus ed alcuni Poecilidi), che, oltre a ripulire l’acquario dalle prime alghe, sono anche fonte di sostanze azotate con le loro deiezioni. Se non si opera in questa maniera si rischia, dopo una settimana dall’allestimento, di ritrovarsi con la maggior parte dai pesci morti, colpevolizzando ingiustamente per questo il negoziante che ce li ha venduti. Naturalmente questa non è una certezza, ma una possibilità, che è comunque meglio evitare. Questo fenomeno si presenta poiché i batteri del genere Nitrosomonas si moltiplicano molto più velocemente dei Nitrobacter, per cui potrebbe aversi una massiccia produzione di nitriti con conseguente moria di pesci. Vi è comunque una via alternativa: in commercio si trovano batteri già pronti in varie forme da aggiungere all’acqua e che permettono l’introduzione quasi immediata dei pesci.
I problemi che si presentano più frequentemente quando il filtro non funziona sono:
1. la comparsa di alghe;
2. le morie inspiegabili dei pesci;
3. la frequente comparsa di malattie;
4. l’acqua che emana cattivo odore;
5. la formazione di una sottile patina traslucida di origine batterica sulla superficie dell’acqua.
In questi casi conviene controllare attentamente il funzionamento del filtro per capire se c’è qualcosa che non va. Prendendo come spunto i dati forniti in questo articolo potrete risalire più facilmente alla causa dei vostri problemi. C’è da dire, però, che alcuni di questi problemi possono essere causati anche dalla concomitanza di altri fattori, quali luce o sovraffollamento.
GLOSSARIO
BIO-BALL Un particolare supporto per il filtraggio biologico: sono sfere di materiale plastico variamente scolpite che offrono un’elevata superficie per l’insediamento dei batteri nitrificanti, ma sono indicati esclusivamente per filtri di grosse dimensioni.
ENZIMA Una proteina che ha la capacità di rendere più veloce (catalizzare) una specifica reazione chimica.
AEROBIO Un microrganismo capace di usare ossigeno nella respirazione.
ANAEROBIO Un microrganismo che non utilizza ossigeno nella respirazione e che può venire inibito dalla sua presenza.
ANOSSICO Privo di ossigeno.
PORTATA Un parametro fondamentale nella scelta di una pompa: esprime la quantità di litri d’acqua pompati in un’ora.
PREVALENZA Indica l’altezza massima a cui la pompa è in grado di spingere la colonna d’acqua.
BIBLIOGRAFIA
Brock T.D., Madigan D., Martinko J.M., Parker J. (1995) - MICROBIOLOGIA, Città Studi Edizioni, 597 pp.
Horst K. & Kipper H.E. (1998) - L’acquario ottimale, ADI Acquaristica Diffusione-Bologna, 211pp