Le rôle du charbon actif en aquarium récifal
Pourquoi faut-il utiliser du charbon en aquarium récifal ?
Il y a des polluants organiques qui ne peuvent être retirés de l’eau de l’aquarium récifal que par le charbon actif. L’aquarium récifal est un écosystème artificiel clos dans lequel les créatures vivantes produisent continuellement des déchets organiques faits de protéines, graisses, carbohydrates, acides organiques et phénols.
La décomposition des déchets organiques augmentera l’activité de beaucoup de microorganismes indésirables dans l’aquarium, augmentera la demande totale d’oxygène (BOD, COD) ce qui baissera le potentiel redox, provoquera une production excessive de CO2 par la respiration bactérienne ce qui, finalement, fera baisser le pH. De plus il y aura une augmentation des composés azotés et phosphorés encourageant la croissance de bactéries nuisibles et, éventuellement, d‘algues indésirables. Les déchets organiques accumulés ont aussi un effet significatif sur la pénétration de la lumière, spécialement dans le bleu et prêt du spectre UV stimulant la croissance des coraux.
Retirer les déchets organiques de l’eau est donc crucial pour le succès de l’aquarium. L’utilisation d’un écumeur puissant, une filtration mécanique fine et une filtration biologique en bonne santé (nitrification et dénitrification) permet de traiter les grosses particules organiques et les derniers produits issus du processus de décomposition organique. Cependant, il y a beaucoup de petites particules organiques qui ne peuvent être retirées que grâce à une micro filtration très fine reposant sur le charbon actif.
Comment est-ce que le charbon actif filtre l’eau ?
Scientifiquement parlant, le charbon retire les matières organiques de l’eau via un processus physique appelé l’adsorption. Dans un aquarium récifal les pores sous-microscopiques du charbon actif sont l’étape finale du processus de filtration mécanique, absorbant les molécules organiques qui sont trop petites pour être capturées par les filtres mécanique les plus fins ou retirées de l’eau par l’écumeur.
L’adsorption peut être vue comme l’adhésion d’une molécule à une surface grâce à des forces d’attraction. Cela se déroule à l’intérieur des pores sous-microscopiques du charbon parce que les forces attractives entre les molécules organiques et la surface interne du charbon sont beaucoup plus puissantes que les forces attractives qui les maintiennent dissoutes en solution. Ce phénomène se poursuit jusqu’à ce que la surface interne du charbon soit pleine et saturée de matières organiques.
Qu’est-ce que le charbon actif ?
Le charbon actif est un matériau extrêmement poreux avec une structure proche d’une éponge mais avec une très grande surface interne ramenée à sa taille physique. Il peut être issu de plusieurs matériaux organiques à forte teneur en carbone comme les coquilles de noix de coco, les coquilles de noix, le lignite, le charbon bitumeux ou l’anthracite. Le matériau carboné est « activé » via une modification physique et une décomposition thermique dans un four, sous une atmosphère et une température contrôlées. Le processus d’activation augmente significativement la surface par unité de volume d’un fin réseau de pores sous-microscopiques qui permet au charbon actif de fonctionner comme un matériau de filtration. L’origine du charbon et le processus d’activation utilisés déterminent les caractéristiques physiques du produit fini. Il y a de nombreux grades de charbons actifs, ils doivent donc être sélectionnés en fonction des usages auxquels ils sont destinés.
Qu’est-ce qui rend un charbon actif est idéal pour l’aquarium récifal ?
Il y a un grand nombre de tests internationaux validés pour évaluer et comparer les charbons actifs. Cependant, les paramètres les plus significatifs pour sélectionner un charbon destiné aux aquariums récifaux sont l’indice d’Iode et l’indice du Bleu de Méthylène. Ces deux paramètres mesurent la capacité du charbon à adsorber tous les déchets organiques d’un aquarium récifal qui ne sont pas retirés par la filtration mécanique et l’écumeur de protéines. Plus l’indice est grand, plus les matières organiques seront retirées de l’aquarium par gramme de charbon actif utilisé. Les deux indices sont aussi importants l’un que l’autre et devraient toujours être considérés lors de l’analyse des résultats.
Plusieurs fabricants spécifient un indice de molasses alors que les molécules de la taille des molasses sont retirées par l’écumeur de protéines, rendant ce critère obsolète pour l’étude de la compatibilité du charbon actif avec les aquariums récifaux.
Par le passé les charbons avaient la réputation de relâcher des phosphates dans l’eau ce qui n’est pas souhaitable en aquariophilie récifale. Aujourd’hui le taux de libération de phosphates est donc beaucoup plus considéré. En réalité, tant que le taux de libération de phosphates est sous un niveau donné, les différences sous ce niveau ne sont pas mesurables en aquarium récifal et n’ont donc pas de sens.
La propreté du produit est aussi étudiée et mesurée par l’indice de cendres. Le plus faible est ici le meilleur car des hauts niveaux indiquent qu’une grande quantité de particules sera relâchée dans l’eau réduisant ainsi la quantité réelle de charbon pouvant servir à la filtration. Les niveaux de cendres sont souvent indiqués par les fabricants mais le plus facile est de regarder la turbidité de l’eau lorsqu’on y verse le charbon.
En plus de ces indicateurs importants, l’efficacité globale du charbon dépendra aussi de ses caractères physiques tels que la densité du produit, le TSA, le volume des pores et la taille de maille.
Le charbon actif produit par le lignite et l’anthracite ne sont pas recommandés pour les aquariums récifaux à cause de l’excès de fine poudre relâchée dans l’eau (pouvant mener chez certains poissons à la nécrose de la ligne latérale nommée « HLLE » en anglais). La noix de coco ou le charbon bitumeux sont bien meilleurs.
Astuces pour l’utilisation du Charbon Reef-Spec en aquarium récifal :
L’adsorption du charbon dépend du bon contact entre le charbon et l’eau. Un passage d’eau actif mais modéré augmentera donc l’efficacité. Un flux trop fort réduira le temps de contact et interférera avec le processus d’adhésion des molécules organiques au charbon. Un flux trop fort peut aussi provoquer l’usure des grains de charbon entre eux ce qui libérerait du charbon dans l’eau.
Pour les meilleurs résultats :
- Retirer les poussières en rinçant le charbon sous l’eau de conduite.
- A cause de l’air piégé dans les pores, le charbon va flotter. Vous pouvez tremper le charbon dans de l’eau osmosée jusqu’à ce que tout l’air se soit échappé avant de le mettre dans l’aquarium.
- Positionner le charbon dans un endroit où le flux d’eau est d’environ 1 000 à 1 500L/h pour 50 gr de charbon.
- Remplacer le charbon tous les 1 à 2 mois. Note : quand le charbon commence à saturer avec les matières organiques, il peut commencer à adsorber des éléments trace de l’eau.
Guide d’utilisation :
Suppression de la charge organique et de la teinte jaune : Le dosage recommandé du Charbon Reef-Spec de Red Sea est d’environ 50gr (100ml) pour 200L pendant 1 à 2 mois en aquarium récifal modérément peuplé.
Traitement post-médication : Le dosage recommandé du Charbon Reef-Spec de Red Sea pour adsorber les résidus médicamenteux est d’environ 100gr (200ml) pour 200L pendant une semaine.
Traitement post-ozone : Le dosage recommandé du Charbon Reef-Spec de Red Sea pour retirer l’ozone résiduel est de 50gr pour 50mg/h d’injection d’ozone. Le charbon devrait être placé à la sortie du réacteur à ozone ou de l’écumeur de protéines. Le charbon doit être remplacé lorsqu’il aura atteint approximativement 50% de son volume originel.
Glossaire
Indice d’Iode : Le standard de test pour estimer la capacité d’adsorption des petites molécules se situe dans la gamme de 10 Å à 15 Å. Les niveaux recommandés en aquariophilie récifale sont au-delà de 850mg/g mais plus le nombre est élevé, meilleur est le résultat.
Indice de Bleu de Méthylène : Le standard de test pour estimer la capacité d’adsorption des molécules moyennes se situe dans la gamme de 10 Å à 40 Å. Les niveaux recommandés en aquariophilie récifale sont au-delà de 250mg/g mais plus le nombre est élevé, meilleur est le résultat.
Indice de Molasses : Ce test non judicieux pour estimer la capacité d’adsorption des grandes molécules doit se situer au-delà de 40 Å. Il n’y a pas de niveau recommandé, ces molécules étant éliminées par l’écumeur de protéines.
Niveau de cendres : C’est une mesure de contenu non carboné du charbon actif. Il s’agit d’une poussière qui sera relâchée dans l’eau par le charbon. Moins il y en a, mieux c’est.
Libération de Phosphates : C’est une mesure des ortho-phosphates résiduels qui peuvent être relâchés par le charbon dans l’aquarium. Moins il y en a, mieux c’est. Pour les aquariums récifaux il faudrait qu’ils soient inférieurs à 10mg/Kg. Les meilleurs charbons sont à moins de 2mg/Kg.
Densité du produit : Il s’agit de la densité du charbon, exprimée en g/ml.
TSA – Surface totale : C’est la quantité de surface de pores disponibles pour l’adsorption, pour une masse de charbon donnée. Elle est mesurée en utilisant des techniques telles que l’adsorption de l’azote BET, exprimée en unités de m2/g. Les niveaux recommandés doivent être supérieurs à 800m2/g.
Volume des pores : C’est la quantité de macro, méso et micropores. Le ratio entre la TSA et le volume des pores donne une estimation de la surface active en m2/ml.
Taille de maille : C’est la gamme de taille des grains. Pour le traitement d’eau leur taille doit être 0.6 x 2.4mm.
