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Biología (9)
Una serie de notas de Roberto
Petracini
FILTRACIÓN
1.
Introducción.
Hablar
de filtración exige no sólo hablar de los elementos necesarios para tal fin,
sino también mencionar los principios sobre los que se sustenta cada sistema o
forma de filtrar el agua.
Deberíamos dividir el tema del filtrado en por lo menos dos etapas: la
filtración y la postfiltración.
Dicho de otro modo podemos hablar de la retención de ciertos elementos
(filtración) y de un agregado o eliminación o modificación de ciertas sustancias
(postfiltración).
Por otra parte la retención de elementos puede dar lugar a un proceso posterior
bioquímico (filtro biológico) o a la simple limpieza del agua (filtro mecánico).
En los primeros (filtro biológico) la renovación o limpieza muy frecuente del
sustrato que retiene las impurezas no es necesario, salvo saturación del mismo.
En los filtros mecánicos la renovación o limpieza del sustrato debe producirse
con asiduidad dado que su función es retener grandes cantidades de sustancias
en pequeños espacios y el proceso biológico –si bien está presente- no es
suficiente para la transformación de las sustancias retenidas.
Para
finalizar esta introducción diremos que existe también un sistema de
postfiltración en el cual interviene la sustracción física de sales
minerales. Este proceso por intercambio de iones es el que permite eliminar
ciertas sales minerales con la finalidad de “ablandar” o reducir la dureza
del agua. Existe de tal modo una
similitud en el fenómeno, pues mientras los filtros retienen materia en
suspensión, los intercambiadores de iones retienen materia disuelta en el agua.
Digamos que el término correcto para identificar este proceso sería desmineralización.
No
es nuestra intención resumir aquí los principios químicos, físicos y biológicos
que intervienen para hacer del agua el elemento esencial de la vida. Pero sí es
imprescindible mencionar que ningún otro ser vivo depende de las características
del agua tanto como los peces. Y vale la pena recordar que en la práctica del
acuarismo los peces se ven obligados a vivir en un medio en el cual no pueden
elegir el agua que más les conviene. Es más, en muchos casos deben hacerlo en
aguas que no siempre es la que necesitan y hasta en aguas totalmente opuestas a
sus necesidades.
El cambio de las condiciones del agua en la naturaleza se va compensando con la
posibilidad de los peces de emigrar en busca de mejores condiciones. Esta
migración no es posible dentro del acuario, por lo que será el acuarista quien
debe extremar ciertos cuidados en relación al agua. Para que ello sea posible
debemos conocer al menos dos cosas:
1. las necesidades y exigencias de las especies que se encuentran en el acuario;
2. el tipo de agua de que se dispone.
Para
comprender un poco más la acción y reacción del agua, su composición y
comportamiento, sugerimos visitar nuestras páginas de Química
del Agua donde se encuentran soluciones prácticas a los problemas de
pH, dureza, etc.
Partiendo
de la base que el aficionado ya conoce las características físico-químicas
del agua que será objeto de filtración y/o postfiltración, pasamos a analizar
brevemente la filtración biológica.
El tema del agua es tratado en diversas páginas de este Web y recomendamos
bajarlas para leerlas detenidamente.
2.
La Filtración.
Existen
varios métodos o sistemas de filtración del agua de un acuario. Cada uno de
estos sistemas han sido desarrollados en función de diferentes necesidades.
Para comprender cuáles son las necesidades, trataremos de desarrollar (sintéticamente)
los diferentes problemas de filtrado que se deben resolver en un acuario.
En
esta página veremos La filtración Biológica. En otras podrás encontrar La
filtración mecánica, El
filtro con turba, Filtración
con ultravioleta, Materiales
para filtros.
El
Filtro de fondo o filtro biológico.
Es
el más común de los filtros y, prácticamente, de uso universal. Si bien desde
hace años se debate sobre las ventajas o desventajas de que el agua circule a
través del filtro hacia arriba o hacia abajo, nadie pone en tela de juicio la
importancia de este sistema de filtración.
El
sistema convencional, por medio del cual el agua circula pasando primero por la
grava (o arena gruesa) y luego sale a través de los picos o tubos extractores,
se ilustra de la siguiente manera:
El filtro de placas
es un mecanismo sencillo que da lugar a un proceso complejo pero simple de
explicar. Esto que parece un juego de palabras, será lo que veamos a continuación.
El aire producido por el aireador impulsa, por succión dentro del tubo, una
corriente de agua ascendente. El tubo (o pico) está firmemente sujeto a la
placa y por lo tanto el agua que asciende es tomada desde debajo de la misma.
Esa agua es repuesta por la que está dentro del acuario. Se produce así un
circuito cerrado en el cual la
misma agua pasa varias veces por día a través de la grava, por debajo de las
placas y retorna por el tubo dentro del acuario (líneas azules en el gráfico)
A medida que el agua circula entre la grava ésta retiene las impurezas, que no
son otra cosa que los deshechos orgánicos de los peces, restos de comida, hojas
de plantas muertas y otros residuos.
Este
sistema es utilizado también en los acuarios marinos, pero con la diferencia
que el lecho en lugar de ser de material neutro (grava o arena) es de material
calcáreo (conchilla molida, cuarzo o material similar). (Ver nuestra página
“El Acuario marino”).
¿En qué consiste el aspecto “biológico” de éste filtro? Sin profundizar
en el tema diremos que en el sustrato (grava) se desarrolla una colonia de
bacterias aeróbicas. Es decir bacterias que necesitan oxígeno para su proceso
vital. El oxígeno es aportado permanentemente por el agua que circula a través
del lecho. Dentro de ese conjunto de bacterias aeróbicas hay dos o tres
especies que son de fundamental importancia en el proceso de transformar esos
deshechos orgánicos en nitratos.
En
otra página de este sitio Web hablamos de los procesos de nutrición.
Nos referimos a ello cuando tratamos los temas Alimentación, Enfermedades, etc.
Y debemos hacerlo nuevamente aquí porque el proceso de filtrado no es otra cosa
que un proceso de nutrición en el
cual ciertas bacterias obtienen sus nutrientes de los deshechos orgánicos
acumulados en el lecho de grava (biomasa).
En un acuario hay muchos tipos de bacterias diferentes. Que unas se desarrollen
más que otras depende de las características del medio. En un medio altamente
oxigenado se desarrollarán mejor las bacterias aeróbicas. En un ambiente
carente de oxígeno se formará una importante
colonia de bacterias anaeróbicas.
Las bacterias llegan al acuario por diversos medios, ya que están omnipresentes
en todos los ambientes (en el aire, en el agua o en cualquier superficie sólida).
Entre las bacterias siempre presentes, encontramos también Aeromonas sp.
y Pseudomonas sp., causantes de muchas enfermedades.
Vamos
a dar como cierto que el visitante ya consultó nuestra página sobre nutrición,
o que conoce el tema, y pasamos a mencionar que las bacterias heterotróficas
(aquellas que se nutren de las ligaduras de carbono-hidrógeno presentes en los
deshechos) inician un proceso de multiplicación explosivo ni bien encuentran
biomasa para nutrirse. Son las primeras en desarrollarse en un acuario,
interviniendo activamente en el ciclo del carbono. Ellas producen carbono y bióxido
carbónico en su proceso nutricional a partir de los primeros deshechos.
El siguiente grupo en desarrollarse son las autotróficas (quimioautotróficas),
o sea las que utilizan carbono inorgánico (en forma de bióxido carbónico)
para su nutrición. En ese proceso las Nitrosomonas oxidan las sustancias
amoniacales (por ejemplo el amoníaco) para reducirlo a nitritos, utilizando la
energía provista por el oxígeno molecular. Los nitritos formados se oxidan a
su vez por medio de bacterias de los géneros Nitrobacter y
Nitrocystis dando lugar a la formación de nitratos.
En
todo este proceso es fundamental la abundancia de oxígeno. El agua dulce, bien
aireada, puede contener (a 24º C) 12 mg/litro de oxígeno (12 ppm), el agua
marina a igual temperatura contiene 7 mg/litro (7 ppm) y el aire atmosférico
(el lugar donde mejor se desarrollan las bacterias aeróbicas) contiene 200 mg/litro (200.000
ppm, o sea un 20% de oxígeno).
Esta
es la razón por la cual los filtros seco-mojado (dry-wet) son mucho más
efectivos que los de placa, ya que al existir mayor contacto con el aire atmosférico,
el filtro contiene abundante oxígeno.
Gracias
a este mayor aporte de oxígeno, el cultivo de bacterias aeróbicas puede crecer
todo lo necesario en proporción a los nutrientes disponibles. Y no olvidemos
que los nutrientes de estas bacterias son los compuestos que perjudican a los
peces.
Las bacterias autotróficas requieren de mejores condiciones y de mayor
tiempo para multiplicarse. Este es el problema que surge en los acuarios
nuevos, donde la existencia de los primeros deshechos origina una rápida
multiplicación de las bacterias heterotróficas, las que producen como
resultado de su proceso gas nitrogenado, mientras que aún no se ha desarrollado
el cultivo de las bacterias nitrificantes.
En los comercios expenden bacterias liofilizadas o en solución salina para
“sembrar” los acuarios y “madurar” el filtro.
En realidad Nitrobacter no pueden ser liofilizadas ni envasadas de
otra forma por su extrema sensibilidad. Es decir que lo que estamos sembrando en
nuestros acuarios no son otra cosa que bacterias heterotróficas, ni más ni
menos que aquellas que forman parte de la primera etapa de la cadena. Si no se
desarrolla en poco tiempo un cultivo para transformar los nitritos, el acuario
alcanzará un nivel de nitritos muy elevado y no estará en condiciones de
alojar peces.
La conclusión obvia es que la “maduración” del filtro, con o sin sembrado
de bacterias envasadas, requiere de un tiempo y de un proceso que sólo pueden
acelerarse mediante un mayor aporte de biomasa y oxígeno.
No
olvidar lo mencionado antes: las bacterias nitrificantes necesitan más
tiempo para desarrollarse.
Gráficamente,
este proceso se podría ilustrar del siguiente modo:
El ciclo se completa
cuando las plantas y algas, utilizando la energía de la luz toman los nitratos,
que asociados con el anhídrido carbónico se transforman en sales, para su
propio proceso nutricional. En lugar de producir como deshecho gran cantidad de
CO2, las plantas producen
O2 (oxígeno) y muy pequeñas cantidades de dióxido
carbónico. Gráficamente se ilustra de la siguiente manera:
En otra página de
este Web se analiza y diagrama el
filtro seco-mojado (dry-wet), pudiendo ser consultado para mayores detalles.
Para evitar la
saturación del filtro de placas, se pueden utilizar filtros mecánicos
adicionales, tales como los filtros canister (de canasta), filtros cascada (de
rebalse o mochila) o filtros sumergibles (interiores). Cada uno de ellos cumple la
finalidad retener material, pero algunos de ellos también pueden cumplir otras
funciones. Puedes visitar las páginas de filtración con links al pie de esta página para
informarte.
De
esta misma serie:
Anterior: Anatomía
de los peces | El
sistema respiratorio de los peces
|
La
piel, las escamas, el oído, el sabor y el olfato |
Los
ojos y la coloración de los peces |
Nutrición
La vejiga natatoria y el laberinto
Sigue:
Glosario del Acuarista
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