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  • Calcium, KH et pH stables en aquarium récifal... le lait de chaux ?


    regisdoutres
    • Le but de cet article est de décrire une méthode performante d'utilisation de l'hydroxyde de calcium Ca(OH)2 sous forme de lait de chaux, qui permet à la fois une supplémentation en calcium et carbone inorganique ainsi qu'une stabilisation du pH dans les aquariums récifaux.

    Introduction

    Tout aquariophile confronté à la croissance d’organismes calcificateurs dans son aquarium le sait bien : il faut sans cesse leur apporter du carbone inorganique, c’est-à-dire des ions hydrogénocarbonate HCO3(-) et carbonate CO3(2-), qui sont les principaux ions intervenant dans la valeur du KH, ainsi que des ions calcium Ca(2+).

    On identifie  trois méthodes différentes permettant ces apports.

    • La première consiste à utiliser des solutions de sels solubles : chlorure de calcium CaCl2 pour apporter le calcium, et hydrogénocarbonate de sodium NaHCO3, éventuellement carbonate de sodium Na2CO3, pour apporter les ions hydrogénocarbonate HCO3(-) et carbonate CO3(2-). Ce sont ces composés qui sont contenus dans toutes les solutions liquides vendues dans le commerce aquariophile et ce sont aussi ces composés qui constituent la base de la méthode Balling : tout ceci a été détaillé dans un article que j’avais intitulé « Fabriquer de l’eau de mer sans sel (de cuisine) ».
    • La seconde consiste à utiliser un réacteur à calcaire (RAC) : c’est en dissolvant du calcaire grâce à une injection de gaz carbonique que l’on parvient à enrichir l’eau en calcium et hydrogénocarbonate.
    • Et enfin la troisième consiste à utiliser de l’hydroxyde de calcium et à exploiter le gaz carbonique naturellement présent dans l’aquarium, qu’il provienne des échanges gazeux avec l’atmosphère, de la respiration des différentes formes de vie hébergées ou encore de la calcification corallienne.  L’hydroxyde de calcium apporte directement les ions calcium, ainsi que des ions hydroxyde qui, par réactions chimiques avec le gaz carbonique, vont former les espèces souhaitées du carbone inorganique. [NDLR : méthodes détaillées dans l'article" Du bon usage de l’eau de chaux et du réacteur à hydroxyde" ]

    Le but de cet article n’est pas de comparer les différentes méthodes entre elles : chacune a ses avantages et ses inconvénients, chacune a son domaine d’efficacité et il sera toujours possible de trouver un exemple de bac réussi utilisant telle ou telle méthode de supplémentation en calcium et carbone inorganique. Utilisée à bon escient, chaque méthode apportera satisfaction à ses utilisateurs.
    L’utilisation de l’hydroxyde de calcium est souvent décriée : on lui attribue des problèmes de réactions de précipitations incontrôlables, une impossibilité à subvenir de façon importante à la supplémentation souhaitée, une mise en œuvre nécessitant beaucoup d’entretien, etc… Mais il faut bien le dire : les désagréments qu’on lui attribue sont pour la plupart uniquement liés à  la mauvaise utilisation qui en est faite ! L’hydroxyde de calcium, bien utilisé, ne conduit à aucune précipitation et il se révèle largement suffisant dans de nombreuses situations, permettant de couvrir les besoins de nombreux aquariums. Il  possède le gros avantage de n’introduire dans le bac que les composés utiles et rien d’autre : pas de soucis liés à l’introduction de sodium et de chlore inhérente à la méthode utilisant des sels dissous, qui en modifiant en permanence la composition ionique oblige à effectuer des changements d’eau très régulièrement ; pas de désagréments liés à l’enrichissement souvent excessif de l’eau en gaz carbonique propre à l’utilisation d’un RAC. D’ailleurs, au contraire, l’hydroxyde permet de réduire la quantité de gaz carbonique dissous excédentaire et ainsi de contrôler le pH.

    La méthode que j’utilise depuis 1997-1998, que j’ai améliorée au fur et à mesure de l’augmentation de la densité de population en coraux de mes aquariums, permet une utilisation rationnelle de l’hydroxyde de calcium qui est basée sur une relative stabilisation du pH de l’aquarium.

    Des propriétés importantes

    Pour bien comprendre les conditions d’une bonne utilisation de l’hydroxyde de calcium Ca(OH)2, il convient tout d’abord de bien connaître trois propriétés essentielles de ce composé, propriétés qui vont conditionner toute la mise en œuvre de la méthode.

    • La première (P1) est qu’il s’agit d’une base forte, qui, injectée de façon non contrôlée, peut provoquer des hausses très importantes du pH. Ces hausses importantes de pH sont préjudiciables à la santé d’un aquarium récifal pour au moins deux raisons : d’abord parce qu’elles provoquent des réactions chimiques qui peuvent être indésirables (telles que des précipitations diverses), ensuite parce que la stabilité des paramètres est essentielle pour un bon  nombre d’organismes maintenus en aquarium récifal.
    • La seconde (P2) est qu’il s’agit d’un produit dont la solubilité dans l’eau douce est relativement faible. Par conséquent, si on veut en utiliser une grande quantité tout en limitant le volume d’eau à apporter quotidiennement (volume qui ne peut pas être supérieur à celui qui s’évapore chaque jour), il faut pouvoir l’introduire dans l’aquarium sous forme de poudre non dissoute dans l’eau osmosée, et donc faire en sorte que cette poudre puisse ensuite se dissoudre rapidement et efficacement dans un grand volume d’eau de mer dès son introduction dans celle-ci.
    • Enfin, la troisième (P3) est qu’il faut éviter toute mise en présence de gaz carbonique avec l’hydroxyde de calcium en solution aqueuse concentrée dans le réacteur à hydroxyde (RAH) : il en résulterait inévitablement une précipitation de carbonate de calcium CaCO3 (c’est le calcaire) qui se substituerait à l’hydroxyde de calcium. L’une des conséquences qui en découlent est la fréquence de remplissage du réacteur : il faut remplir celui-ci tous les 7 jours environ et le remplir avec la quantité nécessaire pour 7 jours environ d’utilisation et pas davantage, parce qu’inévitablement du gaz carbonique entre à l’intérieur du RAH via l’eau osmosée qui l’alimente.  Cela constitue sans aucun doute la plus forte contrainte en ce qui concerne l’utilisation de l’hydroxyde de calcium : il faut tous les six ou sept jours trouver 5 minutes environ pour remplir le RAH avec de l’hydroxyde frais ! Si vous ne pouvez pas trouver environ 5 minutes par semaine pour vous occuper de ce remplissage, alors l’hydroxyde de calcium n’est pas fait pour vous.

    Matériel et matériaux nécessaires

    Compte tenu des propriétés P1 et P2, la solution d’hydroxyde de calcium sortant du RAH doit être plus ou moins concentrée en poudre non dissoute, elle doit être injectée au goutte à goutte dans une zone spécialement dédiée et son injection doit être commandée par la valeur du pH. Donc autant le dire tout de suite : coupler l’injection de l’hydroxyde à l’osmolation est une hérésie ! C’est certes la solution de facilité, mais c’est une très mauvaise façon d’utiliser l’hydroxyde de calcium. Non seulement parce qu’en général l’osmolation apporte une trop grosse quantité d’eau de chaux sur un laps de temps trop court, mais aussi parce que l’osmolateur se déclenche plus souvent la journée lorsque l’évaporation est plus importante : or le pH est déjà naturellement plus élevé en journée, et l’hydroxyde doit plutôt être injecté lorsque le pH est plus bas c’est-à-dire la nuit !

    Ainsi le matériel de base nécessaire est le suivant : un RAH, un agitateur magnétique, une pompe péristaltique réglable pour délivrer la solution d’hydroxyde en goutte à goutte, une chambre de mélange de l’hydroxyde avec l’eau de mer et un pH-mètre.
    Ensuite, il peut être utile, selon les cas,  de prévoir les dispositifs de sécurité suivants : un deuxième pH-mètre et un flotteur anti débordement.

    Par la suite, seules les propriétés qui sont indispensables pour ce matériel seront détaillées, sans mentionner aucun appareil commercial et sans donner des plans de réalisation ou astuces de bricolages.

    Et bien sûr il faudra de l’hydroxyde de calcium. Celui-ci doit être de bonne qualité, c’est-à-dire ne pas contenir de substances qui pourraient se révéler nocives en aquarium (des métaux lourds, des phosphates, ou autre). Sauf à aimer prendre des risques pour une économie factice de quelques euros (quel est le « prix » des animaux hébergés comparé à cela ?), il faut bannir tout hydroxyde à usage du bâtiment ou à usage agricole et privilégier l’hydroxyde à usage aquariophile d’un fournisseur sérieux, de qualité reconnue au sein de la communauté aquariophile, ou l’hydroxyde à usage pharmaceutique si l’on peut s’en procurer. Fréquemment, l’hydroxyde de calcium contient un peu de carbonate de calcium, à raison de 2 ou 3% : ceci n’est pas gênant. De même il peut contenir un peu de magnésium sans que cela ne soit problématique.
    Enfin, il faut signaler que l’hydroxyde de calcium est une substance à manipuler avec précautions, comme de nombreuses autres que l’on peut être amené à manipuler : eau de javel, acide chlorhydrique... L’hydroxyde de calcium est irritant sur la peau, provoquant des effets similaires à ceux obtenus avec le ciment. Les risques sont plus importants en ce qui concerne les bronches et surtout les yeux : il faut éviter le contact avec les « nuages » qui se forment lors de la manipulation de la poudre (pour ma part j’effectue toujours le rechargement du RAH en extérieur). Et il faut impérativement protéger ses yeux des éventuelles éclaboussures d’eau ou de lait de chaux !

    Principes de base pour l’utilisation de l’hydroxyde de calcium

    Rappelons que la valeur du pH d’une solution est une indication de la quantité d’ions hydroxyde OH(-) présents dans cette solution : plus le pH est élevé et plus la quantité d’ions hydroxyde est élevée. Toute multiplication par dix de leur quantité se traduit par une hausse du pH d’une unité.

    On dit que l’hydroxyde de calcium est une base forte (P1) parce qu’il contient des ions hydroxyde, de ce fait sa dissolution dans une solution est suivie d’une augmentation du pH. Par conséquent il faut l’injecter sous contrôle du pH et en stopper l’injection dès que le pH dépasse une valeur seuil que l’on se fixe. Il faut faire en sorte que cette augmentation de pH soit faible, n’ait lieu que dans un volume d’eau limité et qu’elle soit de durée limitée. C’est possible parce que ces ions hydroxyde ont des propriétés basiques et réagissent rapidement avec les acides présents, acides qui eux tendent à faire diminuer la valeur du pH. Parmi ces acides, on trouve tous les acides organiques provenant du métabolisme des différentes formes de vie et surtout, majoritairement, le gaz carbonique qui se combine à l’eau pour donner de l’acide carbonique.

    L’idée fondamentale est alors la suivante. L’hydroxyde de calcium est injecté lorsque le pH tend à diminuer sous l’action de l’acide carbonique, il est injecté en petite quantité de telle sorte que le pH n’augmente pas beaucoup même localement : ainsi les ions hydroxyde neutralisent l’acidité liée à l’acide carbonique et se transforment en hydrogénocarbonate et carbonate utiles. Dans la mesure où le stock d’acides se renouvelle sans cesse, ne serait-ce que par contact avec l’atmosphère qui constitue un réservoir de gaz carbonique ou encore à cause de la respiration des habitants de l’aquarium, le pH finira toujours par diminuer et il sera de nouveau possible d’injecter de l’hydroxyde. La plus grosse erreur qui est faite lors de l’utilisation de l’hydroxyde consiste à en injecter sans contrôle du pH : alors souvent une trop grosse quantité est injectée, bien plus qu’il n’en faut pour neutraliser les acides présents, alors le pH augmente de trop (pas forcément dans tout le volume d’eau de l’aquarium, souvent dans un volume d’eau restreint). Il s’ensuit des réactions de précipitation non souhaitables. Ce qu’il faut faire, c’est injecter de l’hydroxyde en permanence mais en toute petite quantité et en le diluant rapidement dans la plus grande quantité d’eau possible, de façon à neutraliser continûment l’acide carbonique présent au fur et à mesure que celui-ci se renouvelle. En procédant de la sorte il n’y a aucun risque de précipitation, le pH dans l’aquarium est bien stabilisé, l’approvisionnement en calcium et en carbone inorganique est continu et régulier. Aucun composé indésirable n’est introduit. Il  est même possible qu’en neutralisant l’acide carbonique continuellement, on puisse prévenir l’apparition d’algues indésirables en se mettant à l’abri de certains excès de gaz carbonique. Comme par ailleurs, de nuit, le pH a naturellement tendance à chuter davantage, il faut un système qui régule la teneur en hydroxyde de calcium de l’eau sortant du RAH, afin de pouvoir injecter suffisamment d’hydroxyde sans avoir recours à un trop grand volume d’eau sortant du RAH (P2) : il faut utiliser du lait de chaux, plus ou moins concentré selon la demande de l’aquarium. Le recours au lait de chaux, et non pas seulement à de l’eau de chaux limpide, est l’une des caractéristiques de la méthode. Contrairement à une idée reçue, il est tout à fait possible d’utiliser du lait de chaux, plus ou moins concentré en hydroxyde non dissous. Les particules d’hydroxyde qui ne sont pas dissoutes dans ce lait de chaux parce que la saturation est atteinte peuvent parfaitement bien se dissoudre dans l’eau de mer de l’aquarium ! C’est ce qui se produit dans la méthode que je décris.

    Attention toutefois à ce qu’on appelle lait de chaux. Le lait de chaux est une solution sursaturée d’hydroxyde de calcium, dans laquelle se trouvent des fines particules solides d’hydroxyde de calcium. Mais il peut y avoir plus ou moins de particules solides par unité de volume de cette solution. Par exemple : dans un litre d’eau pure on introduit 10 grammes d’hydroxyde de calcium, puis on secoue vivement : on obtient du lait de chaux. Sur les 10 grammes d’hydroxyde introduit, il en reste environ 8,5 sous forme de fines particules qui sont éparpillées dans la solution obtenue. Si maintenant dans un litre d’eau pure on introduit 100 grammes d’hydroxyde de calcium, alors on obtiendra aussi du lait de chaux mais cette fois avec 98,5 grammes de fines particules solides éparpillées dans la solution. Il est évident que le lait de chaux obtenu dans la seconde situation est plus riche et qu’il ne doit pas être introduit de la même façon dans l’aquarium. D’ailleurs, il n’est pas forcément souhaitable d’utiliser un lait de chaux aussi riche dans certains aquariums. Cela peut même se révéler contre productif en provoquant des réactions de précipitation. Comme cela sera détaillé par la suite, une astuce permet de ne jamais injecter un lait de chaux trop riche dans l’aquarium.

    Schéma 1
    rahrd-schema1.jpg
    Principe de la méthode. Tous les détails ont leur importance pour un bon fonctionnement de l'ensemble avec un minimum de maintenance.

     

    La chambre de mélange est placée dans la cuve technique, elle est alimentée par l’eau en provenance de l’aquarium via le tube T1 et la sonde pH S1 est placée à sa sortie, qui se fait par un tube T2 placé à sa base et remontant vers la surface. Lorsque le pH descend en dessous d’une valeur déterminée, disons 8,00 par exemple, le pH-mètre déclenche simultanément l’agitation dans le RAH et l’injection de la solution d’hydroxyde en goutte-à-goutte dans la chambre de mélange. L’eau de mer dans laquelle l’hydroxyde a été injecté est rapidement dirigée hors de la chambre de mélange en direction de la sonde S1 du pH-mètre : c’est un aspect essentiel de cette méthode de régulation.  Ainsi l’injection se limite à 10, 15 ou 20 gouttes (cela dépend de nombreux paramètres) et dure typiquement 10-15 secondes, le temps nécessaire pour que le pH enregistré par la sonde S1 remonte et passe au-dessus d’une valeur déterminée, disons 8,10 par exemple, valeur à partir de laquelle le pH-mètre coupe l’agitation du RAH et l’injection d’hydroxyde. Le pH continue à monter un peu, jusque 8,18 par exemple, sous l’action des dernières gouttes d’hydroxyde injectées. Ensuite il descend, la chambre de mélange étant alimentée par l’eau en provenance de l’aquarium, et le cycle reprend, à un rythme variable selon les variations naturelles du pH, mais à un rythme qui s’adapte automatiquement sans aucune intervention. Quant-à l’eau qui quitte la chambre de mélange par T2, elle est  dirigée vers les zones les plus agitées possible, juste au niveau N1 de la surface libre dans la cuve technique, puis vers la pompe de reprise qui l’envoie dans l’aquarium.

    Vidéo montrant une séquence complète d’injection d’un système en fonctionnement dans une installation de plus de 3000 litres.

    La pompe péristaltique envoie l’eau osmosée via le tube T4 au fond du RAH. L’eau en ressort chargée d’hydroxyde via le tube T3, de diamètre 5 mm, qui doit être le plus court possible dans sa partie horizontale (disons 25 cm maximum) a fin d’empêcher la sédimentation des particules d’hydroxyde non dissoutes, et qui ne doit pas être bridé (sa sortie doit être libre). Il est très important que ce tube ne se vide pas lorsqu’il n’y a pas d’injection : sinon de l’air y pénétrerait, donc du gaz carbonique aussi et au contact du film liquide subsistant sur sa paroi intérieure, il y aurait précipitation (P3). Cela se traduirait par un colmatage de T3 qui pourrait être fréquent. Or lorsque la pompe péristaltique est à l’arrêt, le tube souple qui la traverse est pincé : ainsi elle assure un rôle d’anti retour, elle maintient une  légère pression dans le RAH qui doit être étanche, et le tube T3, placé presque horizontalement et se terminant par une courte partie verticale de 1 ou 2 cm, ne se vide pas. Ainsi dès que la pompe s’arrête, l’injection cesse. Et dès que la pompe redémarre, l’injection reprend, immédiatement, sans délai, ce qui est important pour la bonne concordance entre brassage du RAH et injection.

    Ce fonctionnement n’est possible que si le RAH est totalement étanche, afin que la surpression provoquée par la pompe péristaltique soit maintenue. Alors le niveau N3 du liquide dans le RAH sera toujours un peu en dessous de la sortie de T3, elle-même à quelques centimètres au-dessus du niveau N2 (attention : l’extrémité du tube T3 ne doit pas être immergée) : les gouttes sortant de T3 ne doivent pas provoquer d’éclaboussures et elles doivent tomber juste dans le jet issu de T1 afin d’être immédiatement diluées au maximum.

    zone-n4.jpg
    La zone N4 est visualisée par la bande rouge verticale. L'extrémité du tube vert T3 se trouve dans cette zone. Pour les besoins de cette photographie, le RAH a été détartré juste avant la prise de vue. L'agitateur magnétique était en marche, ce qui explique la non planéité de N4.

    Comme cela a été dit auparavant, il faut pouvoir utiliser du lait de chaux, plus ou moins concentré selon la demande de l’aquarium. Ceci s’obtient via l’agitation dans le RAH et la position du tube T3 dans celui-ci. L’idée est la suivante : plus la demande d’hydroxyde est grande pour maintenir le pH et plus il faut brasser pour injecter une solution d’hydroxyde concentrée en particules non dissoutes. C’est pour cela que le brassage du RAH est commandé lui aussi par le pH-mètre : il y a brassage en même temps qu’il y a injection. Ainsi, plus la cadence d’injection est grande, plus le brassage est fréquent. Conséquence : le niveau N4 de lait de chaux dans le RAH va monter et se stabiliser au niveau du tube de prise T3. En fait, idéalement, N4 est une zone d’un ou deux centimètres de hauteur : en dessous de cette zone se trouve une solution d’hydroxyde très concentrée en particules non dissoutes (c’est du lait de chaux plus ou moins blanc), et au-dessus on trouve quasiment de l’eau de chaux, presque limpide, avec relativement peu de particules non dissoutes. Le prélèvement se fait dans cette zone, là où la concentration en particules d’hydroxyde non dissous varie.

    Si la demande de l’aquarium est faible, il suffit de quelques gouttes de solution peu concentrée pour que le pH remonte rapidement dans la boite de mélange : alors la durée d’injection, et donc de brassage, est courte, la zone N4 ne monte pas trop et c’est plutôt dans le haut de cette zone N4 que la solution est prélevée par T3. Puis, lorsque la demande augmente, la durée d’injection a tendance à augmenter, ce qui entraîne un brassage plus long dans le RAH et donc une montée de la zone N4 : c’est maintenant une solution plus concentrée qui est injectée. De la sorte, jamais une solution d’hydroxyde trop concentrée en particules non dissoutes ne sera injectée, car si cela vient à se produire ponctuellement alors la cadence d’injection diminue, celle de brassage aussi, et les particules d’hydroxyde non dissous qui ont tendance à sédimenter font descendre la zone N4. De la même façon ce ne sera jamais non plus de l’eau de chaux limpide (et pauvre en hydroxyde) qui sera prélevée, car si cela vient à se produire, la durée d’injection augmente, et la zone N4 monte dans le RAH (sauf s’il n’y a plus d’hydroxyde dans le RAH !). On obtient de la sorte une régulation de la concentration en particules non dissoutes du lait de chaux injecté en fonction des besoins de l’installation, grâce à cet asservissement qui repose sur le matériel utilisé (taille du barreau aimanté, vitesse de rotation, tout ceci étant lié à la taille du RAH et à la quantité d’hydroxyde qu’il contient).

    vue-ensemble.jpg
    Un ensemble en fonctionnement : on y voit le tube T3 (tube vert) dont l'extrémité est au dessus du jet issu de T1 (tube du haut) arrivant dans la chambre de mélange. On aperçoit également le tube de sortie de la chambre de mélange dans lequel se trouve la sonde pH. Le tube en bas au centre est un trop plein de la chambre de mélange, qui n'a pas vraiment d'utilité..

    Peu importe l’évaporation qui est gérée par ailleurs grâce à un classique osmolateur. On peut injecter tout l’hydroxyde nécessaire sans être limité par l’évaporation en exploitant cette possibilité d’injecter une solution d’hydroxyde plus ou moins riche en particules non dissoutes, particules qui vont se dissoudre dans la chambre de mélange et à sa sortie.

    Bien sûr, ce que je décris là est un fonctionnement idéal, la réalité est un peu différente. Par exemple cet asservissement dépend de la concentration maximale possible en particules solides de la solution : lorsqu’il n’y a plus assez d’hydroxyde de calcium dans le RAH et que la demande est grande, la durée d’injection augmente, la zone N4 monte mais malgré cela, ce qui est prélevé par T3 n’est plus suffisamment concentré. Alors cette zone N4 disparaît et le RAH tout entier se remplit d’une solution laiteuse, d’un blanc léger, parce que la concentration en hydroxyde n’est plus très grande. Cela arrive typiquement lors des périodes de la journée de forte demande, mais aussi  deux ou trois jours avant qu’il ne faille recharger le RAH en hydroxyde. La seule conséquence que cela a, c’est qu’un plus grand volume d’eau en provenance du RAH doit être injecté dans l’aquarium, mais en principe ce volume reste encore nettement inférieur au volume évaporé. L’essentiel est que juste après avoir rechargé le RAH, cet asservissement permet de ne pas prélever un lait de chaux qui serait trop riche en particules non dissoutes, ceci n’étant jamais souhaitable. Par contre, que cet asservissement ne fonctionne plus juste avant un rechargement du RAH n’est pas très gênant, puisqu’il n’y a plus de risque d’injection de lait de chaux trop riche en particules.

    Cette animation montre  comment le système va approximativement fonctionner  pendant une journée entière, en distinguant les périodes d’éclairage et d’obscurité de l’aquarium. Les différentes valeurs choisies pour cette animation (horaires, pH…) le sont à titre indicatif et sont propres à chaque aquarium.

    Caractéristiques du matériel nécessaire

    La chambre de mélange

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    On remarque la fine pellicule de précipité, d'épaisseur inférieure à un millimètre, qui s'est formée suite aux éclaboussures  à la surface de cette chambre de mélange en fonctionnement continu depuis plus de 4 ans.

    Son rôle est essentiel. Elle assure un mélange immédiat et efficace de la solution d’hydroxyde sortant du RAH avec un grand volume d’eau de mer, permettant un début de dissolution des fines particules solides d’hydroxyde de calcium et empêchant  toute hausse importante du pH. Elle permet aussi de diriger rapidement en direction de la sonde S1 l’hydroxyde qui est injecté afin que l’injection ne dure pas longtemps et que la hausse du pH soit très modérée.

    brassage.jpg
    On aperçoit à droite le tube de sortie T2 de la chambre de mélange, qui est placée en face d'un autre tube (à gauche) d'où sort un débit conséquent, supérieur à celui traversant la chambre. Un troisième tube (en bas) déverse également son flot d'eau au même endroit. Le but est de diluer le plus rapidement possible dans le plus grand volume d'eau de mer possible la solution d'hydroxyde qui a été injectée dans la chambre de mélange.

    Typiquement, il s’agit d’un simple tube de PVC de diamètre d’environ 12 cm contenant trois ou quatre litres d’eau, alimenté dans sa partie supérieure directement par de l’eau de l’aquarium en provenance de la surverse avec un débit d’au moins 1000 L/h.  La durée de séjour de l’eau dans cette chambre doit être de l’ordre de la dizaine de secondes, c’est-à-dire qu’elle doit se remplir en une dizaine de secondes grâce au débit qui l’alimente.

    Il faut empêcher la formation de bulles d’air et les éclaboussures diverses dans cette chambre, ceci afin de limiter la formation de croûtes de sel mais aussi de calcaire, dans la mesure où l’on va injecter la solution d’hydroxyde dans l’eau de cette chambre.

    Pour cela, le tube d’arrivée d’eau T1 dans la chambre doit être placé juste au-dessus du niveau de l’eau dans celle-ci et un jet bien régulier et quasiment sans bulles doit s’en échapper. L’eau ressort de cette chambre par un tube de diamètre 25 ou 32 mm  se terminant par une partie horizontale qui doit affleurer la surface de l’eau dans la cuve technique, partie dans laquelle on a percé un trou de diamètre un peu supérieur au diamètre de la sonde pH : celle-ci sera simplement maintenue verticalement sans forçage dans le tube grâce au trou, sa base reposant sur le bas du tube. Le jet sortant ne doit pas être dirigé vers l’entrée de la pompe de  l’écumeur interne éventuellement présent (la présence d’une grande quantité d’air dans cette pompe, ainsi que la température plus élevée qui y règne, favorisent les précipitations), il est dirigé dans la zone où le brassage et les mouvements d’eau sont les plus importants, par exemple au niveau de la sortie de l’écumeur.

    En principe, aucun entretien n’est nécessaire. Il faut juste contrôler (visuellement) le débit d’eau qui la traverse de temps en temps.

    Le pH-mètre

    C’est lui qui commande l’injection de la solution d’hydroxyde : inutile de dire qu’il faut pouvoir lui faire confiance ! Il doit mettre sous tension à la fois la pompe péristaltique et l’agitateur magnétique lorsque le pH passe en dessous d’une valeur X, puis couper leur alimentation lorsque le pH passe au-dessus d’une valeur Y. La différence Y-X s’appelle l’hystérésis. Il faut pouvoir choisir librement X (ou Y) ainsi que l’hystérésis, par pas de 0,05 (ou moins).

    En cas de coupure électrique du secteur, la programmation de ces paramètres doit être conservée et la remise en fonction du pH-mètre doit se faire toute seule dès le retour de l’alimentation électrique du secteur, sans avoir à appuyer sur un commutateur de mise sous tension. Les pH-mètres bas de gamme, les bricolages hasardeux, sont à exclure absolument. Si le pH-mètre n’enclenche pas l’injection d’hydroxyde, ce n’est pas très grave… mais s’il ne coupe pas l’injection, alors le pH dans l’aquarium va monter, et même monter beaucoup si l’injection permanente dure et si par malchance le RAH a été récemment bien rempli lorsque le dysfonctionnement survient. L’aquarium va alors devenir blanchâtre, avec des valeurs élevées du pH. Bien sûr, rien ne sert d’avoir un bon pH-mètre s’il est muni d’une sonde de piètre qualité. Mieux vaut acquérir une véritable sonde, qui rendra de bons et loyaux services pendant quelques années et quasiment sans entretien.

    Question maintenance, on vérifie de temps en temps qu’aucun dépôt ne se forme sur la sonde et on effectue un étalonnage de temps à autre. Mais attention : on ne parle pas ici d’un étalonnage hebdomadaire, ou mensuel. Non, pas du tout. Un étalonnage tous les 4 mois, voire tous les 6 mois, voire plus encore, suffira amplement. Ceci peut paraître surprenant. Les explications se trouvent dans la partie « Informations complémentaires ».

    La pompe péristaltique

    Elle est indispensable : pas question de la remplacer par une autre pompe pour alimenter le RAH. Outre le fait qu’elle permet d’obtenir le goutte-à-goutte requis, elle maintient normalement dans le RAH une légère surpression. Il est néanmoins conseillé de placer entre cette pompe et le RAH un anti retour, à titre de sécurité supplémentaire. Son débit doit être réglable, d’un goutte-à-goutte lent de l’ordre d’une goutte toutes les deux secondes, à un goutte-à-goutte plus rapide de l’ordre de deux ou trois gouttes par seconde. En aucun cas il ne faudra utiliser un filet d’eau continu. Elle doit être robuste : elle sera utilisée quasiment 24 heures sur 24, au rythme d’une mise en marche de 10 à 15 secondes toutes les minutes ou toutes les deux minutes (ces données sont évidemment propres à chaque installation et varient aussi selon l’heure dans la journée : il ne s’agit que d’ordre de grandeur donné pour se faire une idée de ce qu’on attend de cette pompe). Une telle pompe ne demande aucun entretien. Il faudra peut-être occasionnellement ré-ajuster le débit du goutte-à-goutte.

    L’agitateur magnétique

    Il faut agiter la poudre d’hydroxyde de calcium dans l’eau osmosée du RAH. On peut à cet effet songer à utiliser une pompe ordinaire. C’est possible, mais à l’usage ce n’est pas la meilleure façon de faire. D’abord parce qu’il faut agiter une solution contenant de l’hydroxyde de calcium non dissous, solution abrasive et agressive qui maltraite les rotors et leurs pales d’agitation, écourtant leur durée de vie parfois à quelques mois seulement. Ensuite parce que le rythme de mise en marche et d’arrêt est le même que pour la pompe péristaltique et que de nombreuses pompes ne supportent pas ce rythme. Et surtout, parce qu’il est plus difficile d’obtenir avec une pompe de brassage la zone N4 de un ou deux centimètres de hauteur dans laquelle la teneur en hydroxyde non dissous varie de façon notable, zone dans laquelle il faut prélever l’eau qui sortira du RAH (voir détails ci dessus).

    L’agitateur magnétique se compose d’un barreau magnétique recouvert de  polytétrafluoroéthylène (PTFE) placé dans le RAH et d’un aimant fixé sur l’axe d’un motoréducteur dont on peut régler la vitesse, en gros dans la plage de un à cinq ou six tours par secondes. Ce réglage est indispensable : une vitesse trop lente ne permet pas un brassage suffisant et la zone N4 ne monte pas assez haut dans le RAH ; et une vitesse trop rapide, outre le fait qu’elle ne permet pas la création de la zone N4 parce que celle-ci monte trop haut et vient se confondre avec N3, entraîne souvent un décrochage du barreau magnétique qui se met à sautiller. Et bien sûr ce motoréducteur doit supporter le rythme des marches-arrêts imposé. L’aimant qui est fixé sur ce motoréducteur doit être assez puissant : en pratique un aimant de lave vitre d’aquarium, pour vitres assez épaisses, convient bien. Le barreau magnétique doit lui aussi être puissant et il doit être assez gros pour entraîner l’hydroxyde de calcium solide qui a tendance à sédimenter. Tout dépendra entre autres choses de la quantité d’hydroxyde de calcium qui est utilisée lors du remplissage hebdomadaire : plus celle-ci est importante,  plus le RAH est haut et étroit, et plus le barreau magnétique aura à fournir d’efforts pour remplir son office. Il existe des barreaux pour les solutions visqueuses, ils conviennent parfaitement mais sont plus onéreux à l’achat. Au fond du RAH, il faudra impérativement disposer un morceau de plaque de verre, de façon à ce que le barreau magnétique tourne sur ce morceau de verre : sinon le fond du RAH, en matière plastique, peut s’user assez vite. L’agitateur magnétique ne demande aucun entretien. Il faudra peut-être occasionnellement ré-ajuster la vitesse de rotation.

    Le RAH

    Ce n’est finalement qu’un simple récipient cylindrique, pouvant contenir quelques litres d’eau et la quantité d’hydroxyde hebdomadaire nécessaire. Sa hauteur est typiquement comprise entre 50 cm et 70 cm et son diamètre entre 8 et 12 cm. Il faut impérativement éviter tout surdimensionnement : si le RAH est trop haut et/ou trop large, l’hydroxyde y sera trop dilué 2 ou 3 jours après un rechargement et le risque est de devoir alors injecter un trop grand volume d’eau pour maintenir le pH : on retombe sur la limitation liée à l’évaporation lors de l’utilisation d’eau de chaux. De plus la tentation serait grande alors de mettre dans le RAH plus d’hydroxyde que nécessaire, ce qui est incohérent avec un rechargement hebdomadaire consistant à n’utiliser que ce qui est consommé en une semaine. Cela peut même être dangereux en cas de dysfonctionnement du système, la quantité d’hydroxyde pouvant être injectée sur un court laps de temps étant trop importante. De même, il faut éviter tout sous dimensionnement : si le RAH est trop étroit et/ou pas assez haut, il pourra être difficile d’y placer la quantité d’hydroxyde hebdomadaire nécessaire sachant que l’agitateur magnétique risque de peiner pour le brassage, alors il sera difficile d’obtenir la zone intéressante au voisinage de N4 et de la stabiliser.

    Son rechargement en hydroxyde doit être aisé : ainsi son couvercle doit être si possible du même diamètre que le corps (rien n’est plus pénible qu’un petit bouchon de diamètre 5 ou 6 cm, lorsqu’il faut viser pour faire passer la cuillère à soupe d’hydroxyde sans en faire tomber partout !) et les opérations d’ouverture et de fermeture doivent se faire en quelques secondes !  Les tampons de visite pour canalisation conviennent parfaitement bien, par contre il faut éviter tous les RAH où le couvercle se fixe par un système de plusieurs écrous papillons : rien n’est plus pénible à la longue ! Ce couvercle doit absolument contenir un joint qui le rend totalement étanche, parce que comme cela a été expliqué le RAH fonctionne idéalement en légère surpression. La présence d’une poche d’air en haut du RAH est sans importance dans la mesure où cet air n’est pas renouvelé en dehors des ouvertures hebdomadaires du RAH, il  est d’ailleurs plus facile de laisser une poche d’air que de vouloir à tout prix l’éliminer à chaque rechargement.
    Le RAH doit être muni de deux tubes T3 et T4 de diamètre 5 ou 6 mm. Le premier sert à l’alimentation en eau osmosée, son extrémité débouche à quelques centimètres du fond du RAH. L’autre sert au retour de la solution d’hydroxyde vers la chambre de mélange, son extrémité se situe typiquement à une dizaine de centimètres en dessous du couvercle. Ces deux tubes ne doivent pas traverser le couvercle du RAH, celui-ci devant rester libre pour une ouverture aisée : ils traverseront donc le corps cylindrique du RAH, juste en dessous du couvercle

    Question entretien, c’est extrêmement simple : en gros, un détartrage par an et c’est tout ! Sauf si vous garnissez régulièrement le joint du couvercle avec de l’hydroxyde de calcium, ce qui va nuire à l’étanchéité de celui-ci et demandera un détartrage, voire un remplacement du joint. Sauf si vous utilisez de l’hydroxyde de calcium de mauvaise qualité, ou si votre eau osmosée contient encore  trop d’ions hydrogénocarbonate : alors il faudra peut-être détartrer tous les 6  mois. Il est tout à fait inutile de rincer lors de chaque remplissage avec de l’hydroxyde : une fois le rythme trouvé, la recharge s’effectue lorsqu’il n’y a quasiment plus d’hydroxyde dans le RAH qui redevient limpide. Et même si occasionnellement on est amené à effectuer un rechargement alors qu’il reste encore de l’hydroxyde : cela ne pose pas de problèmes.  Il faut seulement veiller à ce que ce ne soit systématique, car à la longue c’est de la poudre de calcaire qui va s’accumuler.

    Il faut ajouter qu’inévitablement il va y avoir un peu de précipitation à l’extrémité libre de T3, puisque à cet endroit il y a toujours contact entre le gaz carbonique atmosphérique et la solution d’hydroxyde (P3) : il suffit de casser ce précipité entre les doigts lorsqu’il devient trop apparent. Ce précipité reste localisé à l’extérieur de T3 ; s’il venait à se former à l’intérieur de T3, cela signifierait que T3 se vide partiellement ou totalement entre les injections, ce qui n’est pas satisfaisant.

    Mise en œuvre

    Comme tout nouvel appareillage, il faudra une période d’adaptation et d’ajustement. Disons qu’il faudra être particulièrement attentif pendant les 4 à 5 semaines suivant le démarrage de la méthode, durée requise pour élever progressivement le pH de l’aquarium et l’amener à une valeur convenable et pour trouver la bonne quantité d’hydroxyde de calcium à placer dans le RAH afin d’avoir à le recharger tous les 6 ou 7 jours.

    Je vais dans ce qui suit décrire un protocole de mise en œuvre en partant d’un exemple. Mais bien sûr, chaque aquarium est unique et va réagir différemment. Chaque caractéristique du matériel utilisé va influer sur les réglages à choisir : il y a un lien entre le volume de la chambre de mélange, le débit qui la traverse, la vitesse de rotation de l’agitateur magnétique, le débit de la pompe péristaltique et autre encore ! Fort heureusement les marges de manœuvre sont assez grandes et après les quelques tâtonnements  du début, il est facile de rendre le système opérationnel. Le tout est de bien en avoir compris le principe et les règles à respecter, ce qui n’est possible qu’après une ou plusieurs lectures attentives de l’article. Je me suis efforcé de détailler au maximum, quitte à commettre quelques répétitions.

    Le point de départ est l’évolution journalière du pH dans l’aquarium avant mise en œuvre de la méthode. Supposons qu’il varie par exemple de 7,90 au plus bas le matin à 8,20 au plus haut en fin de période d’éclairage de l’aquarium. Pendant les premiers jours, le pH d’enclenchement de l’injection d’hydroxyde sera réglé à 8,00 c’est-à-dire 0,1 unité au-dessus de la valeur minimale enregistrée. Ainsi, l’injection aura lieu essentiellement la nuit et assez peu durant la phase lumineuse. Il va sans dire qu’il faut mettre en marche le système lorsqu’on pourra surveiller et ajuster son bon fonctionnement pendant les heures qui suivront : il faut le mettre en marche de préférence en début de matinée et prévoir cette matinée complète d’observations et de réglages. Il suffira de vérifier que le fonctionnement décrit plus haut se déroule comme prévu et d’ajuster les réglages du débit de la pompe péristaltique, de la vitesse de l’agitateur magnétique et du débit dans la boite de mélange. En cas d’incertitudes diverses, il est possible de choisir la consigne à 7,95 seulement. Le RAH aura été rempli avec au moins 4 ou 5 cuillères à soupe bien bombées d’hydroxyde de calcium : il en faut suffisamment, mais pas trop tout de même au début, au cas où il y aurait un problème de fonctionnement.

    La valeur de l’hystérésis sera réglée initialement à 0,1 et sera éventuellement ajustée à nouveau plus tard lorsque le fonctionnement sera stabilisé. L’idée est d’avoir une valeur d’hystérésis qui permette une durée d’injection ni trop courte (sinon seules une ou deux gouttes sont injectées, la durée de brassage est trop brève et la zone N4 ne monte pas convenablement dans le RAH) ni trop longue (sinon le pH peut monter de trop à la fin de chaque injection). On peut donner comme ordre de grandeur une durée de 10 à 15 secondes.

    Pendant ces premiers jours il faudra vérifier qu’effectivement le pH indiqué par la sonde S1 ne descend plus en dessous de la consigne choisie. Si l’on dispose d’une autre sonde qui mesure le pH dans l’aquarium, on pourra vérifier que celui-ci  descend à peine en dessous de cette consigne  (il peut quand même descendre un peu en dessous de cette consigne en raison de l’inertie de l’ensemble), mais en tout cas il ne doit plus descendre à la valeur précédant la mise en route de la méthode. Il faudra aussi surveiller la quantité d’hydroxyde dans le RAH. En principe, il n’y aura plus d’injection d’hydroxyde peu de temps après l’allumage des lampes, parce qu’à ce moment là le pH a tendance naturellement à monter et que la consigne a été choisie assez basse initialement. Disons qu’une heure après l’allumage les injections cessent, et qu’une ou  plusieurs heure après l’extinction elles reprennent. Il est évident que ces durées sont approximatives et sont propres à chaque installation.

    Ensuite, au bout d’une semaine environ, on a une idée de la quantité d’hydroxyde qui a été consommée. Il est temps de passer la consigne du pH-mètre à 8,05 et de recharger le RAH en plaçant l’hydroxyde supposé nécessaire pour la semaine à venir, sachant que la consigne a été augmentée. On pourra éventuellement augmenter la consigne à  8,10 au lieu de 8,05 si tout s’est bien passé, si on a confiance en son matériel, si la quantité d’hydroxyde injecté n’a pas été trop importante, si la durée pendant laquelle les injections cessent pendant la phase lumineuse du bac est assez grande… Je conseille d’attendre toujours une semaine avant tout changement de la consigne du pH-mètre : il faut un temps d’adaptation à chaque changement. Ce forçage de la valeur du pH, qui ne peut plus descendre en dessous d’une certaine valeur, a un impact sur la chimie de l’eau et donc forcément a un impact biologique. Il faut savoir être patient. Pour les mêmes raisons il faut éviter toute hausse de la consigne qui serait supérieure à 0,1 en une seule fois.

    En parallèle il faudra surveiller la concentration en calcium et le KH : il ne faut pas s’attendre à une hausse rapide et spectaculaire, ce n’est absolument pas le but recherché. Le but, c’est une stabilisation de ces paramètres, avec typiquement un calcium à 400-420 mg/L et un KH entre 6,5 et 7,5. Il faudra aussi ajuster le fonctionnement pour que ces valeurs ne s’élèvent pas trop, ce qui pourrait être le cas si la consigne était réglée à une valeur trop élevée dans un aquarium où la consommation n’est pas très importante.

    Les semaines passant, l’intervalle initial de variation du pH qui était  [7,90 ; 8,20] va se décaler et évoluer vers [8,15 ; 8,25] par exemple : la valeur maximale va elle aussi augmenter. L’idée sera de faire en sorte que l’injection d’hydroxyde cesse quelques heures par jour, en fin de phase lumineuse de l’aquarium, de telle sorte que le PH continue à monter un peu naturellement, sans action de l’hydroxyde, et tout ceci en stabilisant Ca et KH à des valeurs acceptables. Cette durée de non injection va dépendre de l’aquarium et de son peuplement, bien sûr. Si les besoins en calcium et carbone inorganique de l’aquarium ne sont pas trop importants, il sera peut-être nécessaire d’augmenter cette durée (en diminuant la valeur de la consigne du pH-mètre), qui pourra alors atteindre 7 ou 8 heures, afin de ne pas voir la concentration en calcium et le KH augmenter de trop et atteindre des valeurs déraisonnablement élevées.

    Malgré la complexité apparente du système et les multiples réglages possibles, il est assez facile de parvenir au but dans tous les cas. A condition d’être suffisamment patient et de respecter les points essentiels développés. Une fois le régime de croisière trouvé, l’ensemble fonctionne avec une excellente régularité et toutes choses égales par ailleurs (pas de grosses modifications du peuplement de l’aquarium par exemple), la quantité d’hydroxyde consommée hebdomadairement est stable.

    Sans doute est-il temps maintenant de préciser que 74 grammes d’hydroxyde de calcium injectés dans l’aquarium vont se transformer en 100 grammes de carbonate de calcium. On ne peut certes exclure qu’une partie de ces 100 grammes de carbonate de calcium se retrouvera précipitée à droite ou à gauche, mais une petite partie, une toute petite partie seulement si la méthode est correctement mise en œuvre. Le reste sera utilisé par les organismes calcificateurs. Et 74 grammes d’hydroxyde de calcium, c’est entre 4 et 5 cuillères à soupe bombées.

    Informations complémentaires

    Problème éventuel de dysfonctionnement du pH-mètre

    Le premier problème majeur, intrinsèque à la méthode, concerne un mauvais fonctionnement possible du pH-mètre, qui ne couperait pas l’injection d’hydroxyde : il en a été question dans la partie «Caractéristiques du matériel nécessaire » concernant le pH-mètre. L’aquarium va alors devenir blanchâtre, avec des valeurs de pH croissantes. Il faut néanmoins remarquer que la valeur du pH finit par se stabiliser, parce que l’injection se fait en goutte à goutte et parce qu’à partir d’un certain moment des réactions chimiques viennent limiter la hausse du pH. Ce type d’incident a d’ailleurs déjà été vécu par de nombreux aquariophiles utilisant l’hydroxyde de calcium, indépendamment de la méthode que je décris (et pour eux la cause de l’incident n’était pas due à la panne d’un pH-mètre). La plupart du temps, c’est sans conséquences pour la vie des animaux hébergés.

    Schéma 2
    rahrd-schema2.jpg
    Utilisation d'équipements de sécurité.

    Mais avec la méthode décrite ici, il faut redoubler de prudence parce que la quantité d’hydroxyde placée dans le RAH est conséquente. Si par malchance le RAH a été rempli peu de temps avant l’incident, la valeur du pH atteint dans l’aquarium pourra nettement dépasser 9 ! D’où l’intérêt de ne pas sur dimensionner le RAH et de ne placer que la dose d’hydroxyde de calcium nécessaire pour une semaine normale de fonctionnement, sans exagération. Si cette situation de pH élevé ne dure pas trop longtemps, quelques heures au maximum, les conséquences ne seront pas dramatiques dans le cas d’un aquarium sain. Il n’y aura même pas de baisse notable du KH et des concentrations en calcium et magnésium si les paramètres de départ étaient équilibrés, c’est-à-dire voisins des valeurs naturelles. Mais dans des cas extrêmes où le pH dépasserait 9,5 pendant plus d’une demi-journée, il en va tout autrement ! C’est pourquoi il faut respecter les conseils donnés précédemment, conseils qui en aucun cas ne pourront exclure tout risque de défaillance du pH-mètre.

    Pour prévenir cet accident (schéma 2), il est possible d’utiliser un second pH-mètre, dont la sonde S2 sera placée de telle sorte qu’elle mesure le pH de l’eau renvoyée vers l’aquarium. En cas de dépassement d’une valeur déterminée, disons 8,4 par exemple, ce pH-mètre de sécurité doit couper l’alimentation électrique de la pompe péristaltique et de l’agitateur du RAH. Bien évidemment, c’est la logique même d’un équipement de sécurité, ce pH-mètre de sécurité doit être totalement indépendant du pH-mètre qui commande l’injection de l’hydroxyde : il ne faut pas utiliser un unique appareil qui serait muni de deux sondes pH par exemple !

    Problème lié à une insuffisance d’hydroxyde de calcium dans le RAH

    Le second problème concerne un oubli ou un retard dans le rechargement du RAH en hydroxyde : l’eau sortant du RAH est alors de l’eau osmosée qui bien évidemment ne provoque pas de hausse du pH, ainsi l’injection de cette eau osmosée est permanente, avec le risque de voir la cuve technique déborder. Ce risque est limité parce que l’injection a lieu en goutte à goutte, parce que pendant ce temps il y a toujours de l’évaporation et aussi parce qu’en principe l’aquariophile se rend compte de cette situation rapidement. Mais en cas d’absence de plusieurs jours, ou de cuve technique calculée trop juste (trop pleine en fonctionnement normal), le risque ne peut pas être exclu. Le plus simple consiste à placer dans la cuve technique un contacteur à flotteur, qui coupera l’alimentation de la pompe péristaltique et de l’agitateur magnétique en cas de niveau haut enregistré.

    Étalonnage du pH-mètre

    Parlons maintenant de l’étalonnage de l’électrode ou des électrodes pH. Il faut se poser deux questions préliminaires : pourquoi un aquariophile peut-il souhaiter connaître la vraie valeur du pH dans son aquarium ? Et peut-il accéder à cette vraie valeur ?

    De toute évidence, il semble rassurant de connaître la valeur du pH de son aquarium, pour vérifier que celui-ci est « bon ». Les valeurs de référence sont celles de la littérature scientifique, qui nous apprend que le pH de l’eau de mer naturelle varie dans un certain intervalle, que le maximum de calcification de certains coraux s’obtient pour telle valeur du pH, et d’autres informations encore. Je pense cependant qu’il est inutile de raisonner ainsi. D’abord, il faut savoir que le pH dont les valeurs figurent dans la littérature n’est pas le pH que l’aquariophile va mesurer : il existe une échelle spécifique de pH pour l’eau de mer et sa mesure nécessite des solutions tampons particulières pour étalonner le pH-mètre. La différence entre ce pH et celui que l’aquariophile va mesurer est légèrement supérieure à 0,1 unité. Ensuite, l’aquariophile mesure le pH avec une sonde placée en permanence dans l’eau de l’aquarium et la partie sensible de cette sonde va se salir nécessairement, se recouvrir d’un biofilm bactérien par exemple : cela influe sur la valeur lue du pH. Et enfin, le pH-mètre aquariophile ne possède pas les performances d’un pH-mètre de laboratoire. Tout aquariophile possédant plusieurs pH-mètres a déjà eu l’occasion de  faire le constat suivant : en les étalonnant tous simultanément puis en plaçant toutes les sondes au même endroit, ceux ci indiquent parfois des valeurs qui diffèrent de plus de 0,1 unité.  Pour toutes ces raisons et d’autres encore sans doutes, il faut savoir se détacher de la valeur qui sera affichée par le pH-mètre. Ce n’est pas la valeur affichée qui compte le plus, ce qui compte le plus c’est l’intervalle des variations journalières et la méthode que je propose ici est basée sur cet intervalle, le but étant de le réduire, ce qui revient à limiter la valeur minimale nocturne du pH. Un pH-mètre, même s’il est étalonné de façon peu précise, indiquera correctement l’intervalle des variations du pH.

    Au fil du temps, une dérive de la valeur affichée se produit inévitablement et c’est pour cela qu’on conseille habituellement un étalonnage régulier. Avec un peu d’habitude, on  remarque cette dérive lorsque la durée de non injection en fin de journée se met à augmenter ou diminuer. Compte tenu de ce qui vient d’être dit, il suffit dans ce cas de remonter ou de diminuer un peu la consigne, sans forcément refaire un étalonnage ! De plus, l’expérience montre qu’avec une sonde pH de bonne qualité, cette dérive est lente et s’effectue sur quelques mois. Conclusion : les opérations d’étalonnage ne seront pas très fréquentes, sans que cela ne perturbe véritablement le bon fonctionnement de la méthode.

    Inertie du système de mesure du pH

    La méthode que je décris, qui permet une complémentation conséquente en calcium et carbone inorganique de l’aquarium, est basée sur une réduction de  l’intervalle des variations journalières du pH. Il faut remarquer que deux valeurs de pH sont utilisées : l’une pour déclencher l’injection et l’autre pour la stopper. Mais ces deux valeurs sont celles d’eaux différentes : la valeur du pH qui est utilisée pour stopper l’injection est la valeur dans l’eau issue de la chambre de mélange donc de l’eau de l’aquarium additionnée d’hydroxyde, alors que la valeur du pH utilisée pour démarrer l’injection est la valeur dans l’eau de l’aquarium. Autrement dit : le pH-mètre n’indique pas la valeur du pH dans l’eau de l’aquarium ! Si la consigne est à 8,00 et l’hystérésis à 0,10 alors le pH-mètre va indiquer des valeurs oscillant entre 7,99 et 8,15 environ, mais le pH dans l’aquarium peut être égal à 7,90 seulement. Cela signifie que la quantité de gaz carbonique produit dans l’aquarium pendant une durée donnée est supérieure à ce qui peut être neutralisé via l’hydroxyde injecté pendant cette durée.

    Tout va dépendre de ce qu’on peut appeler « l’inertie » du système global, à savoir l’aquarium ainsi que les éléments matériels et les débits utilisés. Il est facile de sortir manuellement la sonde S1 de son logement dans T3 pour la placer momentanément dans une zone de la cuve technique où elle indiquera le pH de l’eau de l’aquarium, afin d’avoir une idée de ce pH (on n’oubliera pas bien sûr de replacer la sonde S1 dans son logement : se souvenir que c’est elle qui donne l’indication pour la commande de l’injection !). En cas de forte inertie du système, par exemple 0,1 unité d’écart entre le pH dans l’aquarium et la consigne comme dans l’exemple donné ci-dessus, on pourra augmenter le débit dans la chambre de mélange et peut-être aussi le débit du goutte-à-goutte de la pompe péristaltique.

    Amplitude des variations de pH

    Cela étant dit, une autre question se pose : réduire l’amplitude des variations de pH est-il bénéfique à l’aquarium et à ses habitants ? Je n’ai aucune réponse certaine et indiscutable à apporter. Je ne saurai dire si c’est bénéfique, mais je peux dire que ce n’est pas si néfaste que cela puisque c’est ma façon de faire depuis quasiment 15 ans et que cela me permet de maintenir sur le long terme en relativement bonne santé des coraux et de les faire croître.

    Pour autant je ne conseille pas de maintenir une consigne qui réduirait à zéro cette amplitude de variation du pH, ce qui se traduirait par une injection d’hydroxyde 24 heures sur 24. Cela signifierait un forçage permanent du pH, qui selon moi conduit à un déficit de gaz carbonique et/ou d’autres composés sur lesquels le pH a un impact : il me semble par expérience personnelle que la santé générale de l’aquarium en pâtit.
    Néanmoins ce déficit en gaz carbonique peut être souhaité pendant une période limitée, par exemple en cas d’envahissement par des algues, mais en aucun cas cela ne doit être fait lorsqu’on découvre le système proposé dans cet article. Ce forçage ne doit s’adresser qu’à des personnes ayant suffisamment de recul, à la fois sur leur aquarium et son comportement, mais aussi sur la méthode décrite ici.

    Une autre utilité éventuelle de ce forçage permanent du pH, à une valeur volontairement élevée, concerne la précipitation des phosphates. La méthode permet de maintenir le pH de l’aquarium à une valeur telle que l’eau de celui-ci devient très légèrement laiteuse, le pH étant de  0,3 ou 0,4 unité supérieur à la valeur maximale enregistrée habituellement. Il est possible de maintenir cet état pendant 24 heures, dans le but de précipiter un excédent de phosphate. Ceci demande beaucoup d’hydroxyde et sera fait juste après un rechargement du RAH en hydroxyde. Dans ce cas, on augmente brutalement en une seule fois la valeur de la consigne de 0,2, puis éventuellement une fois le pH affiché atteint dans l’aquarium on augmente encore un peu de 0,1 ou 0,2 jusqu’à ce que l’eau de l’aquarium paraisse très légèrement blanchâtre. Cet état sera maintenu pendant la durée souhaitée, puis la consigne sera ramenée en une seule fois à sa valeur habituelle. Ce traitement, effectué occasionnellement par un aquariophile attentif sur un aquarium sain, ne pose aucun problème. Il n’induit pas de baisse des valeurs du KH et des concentrations en calcium et magnésium dans la mesure où la valeur atteinte du pH reste raisonnable et contrôlée : il s’agit bien d’obtenir une eau très très légèrement blanchâtre, et non pas franchement blanchâtre ! Attention : bien évidemment je ne saurais conseiller cette opération à un aquariophile qui ne maîtrise pas totalement la situation et qui ne verrait là qu’un moyen de faire baisser une concentration en  phosphates qu’il ne contrôle pas, sans agir sur la cause de cette concentration trop importante, ou supposée trop importante…

    Limite de la méthode

    Je terminerai en évoquant la seule limite à l’utilisation de cette méthode, qui est la quantité de gaz carbonique dissous dans l’aquarium et son renouvellement. En effet, tant que du gaz carbonique dissous tend à faire chuter le pH, il est possible d’injecter de l’hydroxyde. Si l’approvisionnement en gaz carbonique n’est pas suffisant, alors la quantité d’hydroxyde pouvant être apportée sera insuffisante pour maintenir la concentration en calcium et le KH dans un aquarium où la consommation est grande. Dans ce cas limite, qui est bien loin de concerner la majorité des aquariums, le recours à une injection volontaire de gaz carbonique peut être la solution, le plus simple étant vraisemblablement l’utilisation d’un réacteur à calcaire, dont le principe même de fonctionnement fait qu’il enrichit inévitablement l’eau en gaz carbonique et fait chuter le pH.

    Alors bien sûr, en lisant ces lignes certains vont se dire « Tout ça pour ça ? Tout ça pour finalement en arriver à l’utilisation d’un réacteur à calcaire quand même ? ». Il suffira alors simplement de bien relire ce qui a été écrit dans l’introduction, ainsi que le reste de l’article, pour comprendre la philosophie de la méthode que je décris ici. Et de se souvenir que pour la grande majorité des aquariums, il y aura suffisamment de gaz carbonique dissous sans avoir à en apporter artificiellement.

     

    Régis DOUTRES

     

    Article publié par Cap Récifal le 30 mai 2012 avec l'aimable autorisation de l'auteur.

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