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L'écume et sa capacité d'extraction.


goayzer

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Bonjour,

Je me pose une question à la quelle intuitivement j'ai du mal a conceptualiser.

L'écume formée par nos écumeur est une méthode d'extraction de différents éléments. Cette extraction est possible grâce à la présence d'élément amphiphiles qui se lient à la surface des bulles d'air. Avec coté eau la partie polaire (hydrophile) de la molécule et coté air la partie apolaire (hydrophobe). Ce principe mène à l'extraction de la plus part des molécules dont une grande partie sont des protéines. Il en résulte un "jus" d'écumage plus ou moins clair.

Concernant ce "jus" je souhaite savoir si un jus foncé (couleur coca) extrait plus ou moins de substance organique azoté. Et dans quelle mesure un "jus" clair extrait lui aussi mieux ou moins bien ces dites substance.

Par ailleurs un recifaliste du club aquariophiles auquel j'appartiens me disait que si l'on écume foncé nous extrayons plus de PO4 et si l'on écume clair nous extrayons plus de NO3. Ainsi d'après mes connaissances sur la formation de l'écume je ne vois pas pourquoi un jus d'écume plus ou moins clair arriverait a extraire prioritairement plus ou moins de PO4 ou de NO3. mais je me trompe peut-être...

Pourriez vous me dire si la couleur du "jus" influence l'extraction prioritaire de tel ou tel élément?

 

Récifalement

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Il y a 7 heures, goayzer a dit :

que si l'on écume foncé nous extrayons plus de PO4 et si l'on écume clair nous extrayons plus de NO3

:bonjour

jamais compris non plus...

j'écume "clair " disons couleur thé bien foncé , mais pas trop car  les cochonneries collent tellement au col de l'écumeur  que ca en freine  trop l'écume. 

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Cette histoire de contenu différent selon que l'écume est claire ou foncée provient probablement d'une étude (la seule à ma connaissance) ayant analysé le contenu. Cette étude a plus tard été controversée, elle aurait été conduite peu méthodiquement. Bref, personne aujourd'hui ne peut sérieusement expliquer quel mécanisme ferait que la couleur influe sur le taux de PO4 extrait.

L'écume est surtout plus claire ou foncée selon sa concentration, selon le niveau de son assèchement. La concentration  de l'écume dépend aussi de la puissance de la pompe. Bien sûr une pompe puissante permet d'envoyer plus d'air et contribue à l'assèchement, mais elle génère une plus grande pression interfaciale et joue sur la taille des bulles, donc de la surface d'échange qui doivent influer sur l'attraction des molécules.

 

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Il y a 13 heures, Denisio a dit :

Bref, personne aujourd'hui ne peut sérieusement expliquer quel mécanisme ferait que la couleur influe sur le taux de PO4 extrait.

Je suis bien d'accord surtout que les principales molécules extraites sont des protéine et non les PO4 il me semble. On peut dire qu'il y a du phosphore dans les protéines certes mais de la à dire que ça extrait plus les PO4 j'en doute... C'est de la que vient mon interrogation!

Il y a 13 heures, Denisio a dit :

Bien sûr une pompe puissante permet d'envoyer plus d'air et contribue à l'assèchement, mais elle génère une plus grande pression interfaciale et joue sur la taille des bulles, donc de la surface d'échange qui doivent influer sur l'attraction des molécules.

Denis, je ne comprends pas cette notion de pression d'interface, tu veux peut être parler de tension de surface entre l'eau et l'air? Et si tel est le cas je ne vois pas comment un pression interfaciale joue sur la taille des bulles. Pour moi seul l'action mécanique de fractionnement des bulles joue sur leur tailles.

Après plus les bulles sont petites plus ont augmente la surface de contact entre l'eau et l'air (là-dessus je te rejoint), de plus leur flottabilité deviennent moins importantes et ces bulles ont plus le temps de former des micelles. Ces micelles sont forcément amphiphiles avec une tête polarisée et une queue non polaire. Tout comme l'arrangement des phospholipides d'une membrane cellulaire.

Or pour en revenir sur notre écume elle n'extrait pas essentiellement des phospholipides donc pas de lipide ni de phosphate mais l'extraction exporte principalement les protéine du bac. Et là aussi je ne suis pas sur que la tailles des bulles joue un rôle sur l'extraction sélective de tel ou tel éléments. Par contre le rendement et bien dépendant de la taille de l'écume.

Pour en revenir à ma question de début nous n'avons donc pas plus d'intérêt à écumer foncé ou clair?

Pour tant lorsque j'écume foncé mes LPS sont plus gonflés et de la cyano apparaît plus facilement dans mon refuge.... Peut-être du à une moins bonne extraction des substances azotées... Peut-être du à l'encrassement plus facile de la cheminée de l'écumeur comme le dit Colimero.

Il y a 14 heures, Denisio a dit :

Cette histoire de contenu différent selon que l'écume est claire ou foncée provient probablement d'une étude (la seule à ma connaissance) ayant analysé le contenu.

S'agit-il de l'etude des Japonais" Mizuno, Y et al  Wath the proteine skimmer's dirt contains Marin Aquarist de 2000" ?

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Il y a 12 heures, goayzer a dit :

Je suis bien d'accord surtout que les principales molécules extraites sont des protéine et non les PO4 il me semble Oui. On peut dire qu'il y a du phosphore dans les protéines certes mais de la à dire que ça extrait plus les PO4 j'en doute... C'est de la que vient mon interrogation!

Ca n'extrait pas les PO4 mais ça extrait les bactéries mortes (protéines) ayant métabolisé les PO4 (phosphates minéraux) en phosphore organique. Indirectement les PO4 diminuent. Et c'est très efficace pour l'avoir mesuré, à condition d'avoir les bactéries qui s'en nourrissent et en quantité suffisante.

Denis, je ne comprends pas cette notion de pression d'interface, tu veux peut être parler de tension de surface entre l'eau et l'air? Oui, la tension superficielle, je n'ai pas utilisé le terme approprié  Et si tel est le cas je ne vois pas comment un pression interfaciale joue sur la taille des bulles. Pas sur la taille mais sur leur déformation. La tension étant plus forte les bulles offrent une surface de contact plus importante.
Pour moi seul l'action mécanique de fractionnement des bulles joue sur leur tailles. Pas seulement à mon avis

Pour en revenir à ma question de début nous n'avons donc pas plus d'intérêt à écumer foncé ou clair?
J'ai remarqué qu'en écumant foncé j'écume plus vite ce qu'il y a à évacuer, plus clair le résultat s'obtient en plus de temps. j'ai reproduis ce test en reversant le godet dans la cuve technique, donc avec la même écume. J'en déduit qu'il y a un question de concentration donc de durée d'écumage. Mais je n'ai bien entendu pas étudié la composition. Perso, j'écume au plus concentré.

Pour tant lorsque j'écume foncé mes LPS sont plus gonflés et de la cyano apparaît plus facilement dans mon refuge.... Peut-être du à une moins bonne extraction des substances azotées... Pas remarqué quelque chose de tel Peut-être du à l'encrassement plus facile de la cheminée de l'écumeur comme le dit Calimero.

S'agit-il de l'etude des Japonais" Mizuno, Y et al  Wath the proteine skimmer's dirt contains Marin Aquarist de 2000" ?
Peut être, probablement il ne doit pas y en avoir tant que ça, j'ai essayé de la retrouver, dans scholar aussi, impossible de mettre la main dessus. Si tu l'as je veux bien la relire.

 

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Bonjour, merci Denis pour ces précisions,

Il y a 11 heures, Denisio a dit :

Indirectement les PO4 diminuent. Et c'est très efficace pour l'avoir mesuré, à condition d'avoir les bactéries qui s'en nourrissent et en quantité suffisante.

Quel est le genre et l'espèce bactérienne qui permettent une tel extraction exportation de PO4 de façon conséquente?

Ce qui en résulte est bien ce que je disait il n'y a pas d'extraction sélective ou spécifique d'un écumeur sur les PO4 ou même le Phosphore vis à vis des substances azotées.

Il y a 11 heures, Denisio a dit :

J'ai remarqué qu'en écumant foncé j'écume plus vite ce qu'il y a à évacuer, plus clair le résultat s'obtient en plus de temps. j'ai reproduis ce test en reversant le godet dans la cuve technique, donc avec la même écume. J'en déduit qu'il y a un question de concentration donc de durée d'écumage. Mais je n'ai bien entendu pas étudié la composition. Perso, j'écume au plus concentré.

 Si je comprends bien pour tester la vitesse d'écumage, tu as vidé le jus d'écumeur dans la cuve technique afin de voir si ton écumeur s'emballe et produit une écume plus rapidement?

Si c'est bien le cas, et le but de ton expérience, je ne vois pas comment cela peut prouver l'efficacité temporelle d'un écumeur. Mise a part vérifier que le mélange eau / air aide à l'extraction des protéines...

 

A propos des bulle d'air...

Il y a 11 heures, Denisio a dit :

Pas sur la taille mais sur leur déformation.

En effet les tensions de surface participes à obtenir une bulle bien ronde mais initialement les substances amphiphiles n'ont probablement pas le temps de venir se loger à la surface des bulles. C'est pour cela que le fractionnement mécanique dans un premier temps est nécessaire. Par la suite les tensions de surfaces crées vont stabiliser la forme des bulles. En suite avec le temps, les protéines  polarisée viennent à la surface des bulles et participe à sa stabilité.

Il y a 11 heures, Denisio a dit :

La tension étant plus forte les bulles offrent une surface de contact plus importante

certes, mais la surface de contact n'est pas augmenter initialement grâce aux tensions de surface mais par l'action mécanique du dispergateur. C'est ensuite que les tensions de surface entre en jeux permettant aux substances amphiphiles de se liée aux bulles. (ce que disait tout à l'heure)

La stabilité des tensions de surface est également garantie par la densité de l'eau. Plus une eau est dense plus elle offre un contexte ionique important et donc électrostatique, ce qui favorisera l'attraction des substances amphiphiles polarisées. Cet ensemble stabilise la bulle.

A ce stade encore aucune sélectivités à eu lieu. 

Sauf si on prends en compte le pH de l'eau et le point isoélectrique des protéines. Une protéine à un point isoélectrique en fonctions du pH dans le quel elle se trouve. Une protéine peut donc avoir une charge électrique plus ou moins importante (positive et négative, c'est une histoire d'acide aminé, acide ou basique) en fonction du pH et du coup en fonction de cette charge électrique la protéine peut être plus ou moins attitrée par les tensions de surface régnant à la surface des bulles.

Mais la encore aucune sélectivité sur les PO4 ou le phosphore organique vis à vis des NO3.

J'en conclue à ce stade que la seule différence entre un "jus foncé" ou "un jus clair" et la concentration protéique du jus en question.

Peut-être qu'un jus clair étant plus humide aura plus tendance à extraire de substance minérale... Mais il faudrait analyser cela...

 

Il y a 11 heures, Denisio a dit :

S'agit-il de l'etude des Japonais" Mizuno, Y et al  What the protein skimmer's dirt contains Marin Aquarist de 2000" ?
Peut être, probablement il ne doit pas y en avoir tant que ça, j'ai essayé de la retrouver, dans scholar aussi, impossible de mettre la main dessus. Si tu l'as je veux bien la relire.

 Désolé Denis je n'ai pas cette pub sous la main. j'ai obtenu la référence bibliographique dans le vol3 de Sprung et Delbeek page 666 mais il sera compliqué de la lire car elle est mentionnée comme étant rédigée en Japonais...

 

Récifalement

Damien

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Très intéressant vos échanges. :)
Je ne comprends pas toujours tous les termes, bien que je finisse pas en comprendre le sens... En tous cas c'est bien plus enrichissant que ce qu'on peut lire (ou penser) parfois sur le réglage des écumeurs.

Il y a 1 heure, goayzer a dit :

 

Il y a 13 heures, Denisio a dit :

S'agit-il de l'etude des Japonais" Mizuno, Y et al  What the protein skimmer's dirt contains Marin Aquarist de 2000" ?
Peut être, probablement il ne doit pas y en avoir tant que ça, j'ai essayé de la retrouver, dans scholar aussi, impossible de mettre la main dessus. Si tu l'as je veux bien la relire.

 Désolé Denis je n'ai pas cette pub sous la main. j'ai obtenu la référence bibliographique dans le vol3 de Sprung et Delbeek page 666 mais il sera compliqué de la lire car elle est mentionnée comme étant rédigée en Japonais...


Avez-vous pensé à demander à Boris Vian ce qu'il en pensait ? Vu que c'est lui qui l'a écrit (voir l'écume des jours)

:dehors

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Il y a 4 heures, goayzer a dit :

Bonjour, merci Denis pour ces précisions,

Quel est le genre et l'espèce bactérienne qui permettent une tel extraction exportation de PO4 de façon conséquente?

Malheureusement je ne saurais te dire la ou les espèces. RedSea avait sorti un article qui disait que la conception du NOPOX avait suivi ce cheminement et déterminé les bactéries marines qui absorbaient le phosphore.

De mon côté, j'ai observé fortuitement  que l'ajout de sucre faisait descendre les PO4 (après un épisode de lutte de plus d'un an durant lequel j'avais essayé pas mal de choses). Au début, j'avais mis le paquet avec quelques carrés et évoqué mes résultats ICI . Malheureusement le post a perdu les courbes que j'avais mises. Bref, je faisais descendre en 2 à 3 jours mes PO4 qui flirtaient à 0.25 mg/l  à un niveau proche de 0. Puis ils remontaient en 15 jours sans ajout, puis redescente drastique avec le sucre. Il s'est confirmé que j'avais une action bactérienne, sans en connaitre les souches. Depuis, je tournais en VSV en doublant la dose de sucre et plus jamais de problème de PO4. Je pense que des bactéries marines d'une marque sérieuse contiennent ces bactéries. Il suffit ensuite de les alimenter. Le procédé avait réussi dans quelques bacs, avec parfois des effets pervers comme le développement de mulm bactérien important. Depuis, j'avais lu quelques publications a propos des bactéries marine, notamment celles contenues dans le mucus des coraux. Des apports de carbones différents développaient certaines espèces mieux que d'autres. Ceci dit, le développement peut aussi concerner des bactéries pathogènes.

Il y a 4 heures, goayzer a dit :

 

 Si je comprends bien pour tester la vitesse d'écumage, tu as vidé le jus d'écumeur dans la cuve technique afin de voir si ton écumeur s'emballe et produit une écume plus rapidement?

Si c'est bien le cas, et le but de ton expérience, je ne vois pas comment cela peut prouver l'efficacité temporelle d'un écumeur. Mise a part vérifier que le mélange eau / air aide à l'extraction des protéines...

Oui, j'ai pu constater que l'écumeur arrivait à un équilibre (plus grand chose à écumer) bien plus rapidement quand l'écume est sèche. Ca ne prouve pas l'efficacité de l'écumeur, puisqu'il fait le job finalement. Ca me permet simplement d'imaginer que l'écume foncée, sèche est plus concentrée, d'où une extraction plus rapide.

Il y a 4 heures, goayzer a dit :

A propos des bulles d'air...

En effet les tensions de surface participes à obtenir une bulle bien ronde mais initialement les substances amphiphiles n'ont probablement pas le temps de venir se loger à la surface des bulles. C'est pour cela que le fractionnement mécanique dans un premier temps est nécessaire. Par la suite les tensions de surfaces crées vont stabiliser la forme des bulles. En suite avec le temps, les protéines  polarisée viennent à la surface des bulles et participe à sa stabilité.

certes, mais la surface de contact n'est pas augmenter initialement grâce aux tensions de surface mais par l'action mécanique du dispergateur. C'est ensuite que les tensions de surface entre en jeux permettant aux substances amphiphiles de se liée aux bulles. (ce que disait tout à l'heure)

On peut considérer 2 cas

  • les bulles sont immergées : on parle de tension interfaciale et les forces de cohésion s'équilibrent, les bulles sont bien rondes, OK.
  • Les bulles sont en surface : on parle de tension superficielle. A ce stade les forces cohésives ne sont plus équilibrées, la bulle n'est plus vraiment sphérique. J'imagine qu'à ce stade, la résultante des forces de cohésion, laquelle n'est plus nulle, est proportionnelle à la pression du fluide et que cela influe sur la formation de l'écume à l'interface air de la chambre de réaction / eau. Mais je le répète, ce n'est qu'une intuition. Dans ce domaine la physique à des principes qui m'échappent.
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Pas retrouvé l'article en question, mais il y a ça :

Elemental Analysis of Skimmate: What Does a Protein Skimmer Actually Remove from Aquarium Water? : Une analyse les composants de l'écume. Ils ne disent pas si l'écumeur est réglé clair ou foncé, a priori ça ne les a pas inquiété plus que ça.

Cet autre article plus connu What is Skimming? ou Randy Holmes aborde la notion d'écume humide ou sèche sans être convaincant.

Aucune allusion à la tension superficielle :-[

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Le 4/30/2020 à 4:30 PM, Denisio a dit :

RedSea avait sorti un article qui disait que la conception du NOPOX avait suivi ce cheminement et déterminé les bactéries marines qui absorbaient le phosphore.

Bonjour Denis,

J'ai pu lire un article relatent ceci dans le zebrosO'mag 33. Il est en effet montré qu'un écosystème clos est dépendant de l'environnement et des nutriments qui lui sont apporté de l'extérieur. Il est donc tout a fait possible de sélectionner un biotope plus qu'un autre par cet aspect. J'en veux pour preuve l'orientation des bac de certains récifalistes ayant plus de facilité a maintenir des mous, LPS ou SPS...

Lorsqu'on pense aux microorganismes, les nutriments apportés sont là aussi une conséquence de sélection et en effet comme l'a fait redsea la diversification des sources de carbone n'est pas un mal. C'est également ce que recherche la méthode VSV. Mais dans cette dernière il n'y a pas d'apport de cofacteur enzymatique. Les enzyme sont des protéine ayant besoin pour la plus part de cofacteur pour fonctionner. Ce cofacteur permet de catalyser une réaction ou de l'améliorer une affinité, comme dans l'hémoglobine (cette comparaison est à prendre avec de la distance) qui à pour fonction de transporter de d'oxygène s'il n'y a pas de fer l'hémoglobine ne pourra pas réaliser ce transport. Il est donc tout aussi important que les êtres vivants disposent de ces cofacteurs enzymatique pour que les enzymes en question puissent faire leur travail. Dans la même ligné quid des oligo pour les coraux, mais bon on s'éloigne du sujet....

Ainsi avec un apport régulier et équilibrer on peut entretenir les souches bactériennes qui permettrons d'extraire l'azote jusqu'a l'état gazeux. De mémoire chez redsea le NO3PO4-X permet d'apporter les sources de carbone et cofacteur enzymatique nécéssaire aux voies métabolique hétérotrophe et autotrophe. Ce produit n'est pas donner mais la recherche et le développement se paie. Par contre j'aurais bien aimer avoir le nom des bactéries favoriser par ce produit.

Donc en ce qui concerne l'azote, tout ce passe bien bien jusqu'a l'élimination par voie gazeuse. L'écumeur, pour en revenir au sujet, aide à la prise en charge des protéines avant qu'il y ai la dénitrification. Mais quand est-il du phosphore... Je n'ose imaginer la quantité de biomasse morte nécéssaire pour participer à son extraction par l'écumer. Pour ma part afin de soulager le système, j'utilise une résine ferrique anti PO4. La couleur de mon jus d'écumeur correspond à un thé de cylan mais n'est pas café ni coca. Ainsi au niveau des concentrations de PO4, en utilisant un Photomètre ayant pour marge d'incertitude de la mesure + ou - 0,04 je ne les détecte pas. Je concidère être dans cette fourchette de mesure. Et en ayant écumer plus ou moins clair je n'ai pas remarquer de différence sur les PO4.

 

Le 4/30/2020 à 4:30 PM, Denisio a dit :

Le procédé avait réussi dans quelques bacs, avec parfois des effets pervers comme le développement de mulm bactérien important. Depuis, j'avais lu quelques publications a propos des bactéries marine, notamment celles contenues dans le mucus des coraux. Des apports de carbones différents développaient certaines espèces mieux que d'autres. Ceci dit, le développement peut aussi concerner des bactéries pathogènes.

Pour en revenir à l'ajout de sucre à café qui est du saccarose lorsqu'il s'hydrolyse il en résulte deux oses (sucre simple) du glucose et du fructose. Ces sucres facilement assimilables par le monde bactérien permettent de favoriser le développement des bonne bactéries comme des mauvaises voire des pathogènes. C'est pour cela que les doses doivent être mesurées dans le sens ou elle ne doivent pas être trop forte afin de ne pas privilégié une flore bactérienne plus qu'une autres. Car en effet avec une concentration trop forte en sucre on peut avoir une prolifération néfaste en bactérie. Qui peut également porter une atteinte à la concentration en oxygène. Car si certaines bactérien pour respirer utilise les NO3 d'autre pour un grand nombre utiliserons le d'oxygène dissout dans l'eau. Ce qui peut être un réel problème la nuit lorsque tout les animaux respirent. D'ou l'intérêt d'apporter cette source de carbone en journée lorsque le bac produira le plus de d'oxygène par la photosynthèse.

Je suis désolé de m'être éloigné du sujet mais finalement on parle plus de la maitrises des nutriments...

Le 4/30/2020 à 4:30 PM, Denisio a dit :

Dans ce domaine la physique à des principes qui m'échappent.

Je suis comme toit. Etant technicien en laboratoire de recherche biologique mes compétences sur la physique ne vont pas plus loin. Il fut un temps je savait calculer les échanges gazeux entre et pression partielle gazeuses dans un réacteur a bactérie industriel. Mais ce temps est révolu....

Le 4/30/2020 à 6:43 PM, Denisio a dit :

Elemental Analysis of Skimmate: What Does a Protein Skimmer Actually Remove from Aquarium Water? : Une analyse les composants de l'écume. Ils ne disent pas si l'écumeur est réglé clair ou foncé, a priori ça ne les a pas inquiété plus que ça.

Cet autre article plus connu What is Skimming? ou Randy Holmes aborde la notion d'écume humide ou sèche sans être convaincant.

Aucune allusion à la tension superficielle :-[

Merci pour ces articles qui apporte déjà quelques éléments de réponse.

Pour finir et donc pour moi la couleur de l'écume ou du jus d'écume ne sélectionne en rien l'extraction plus ou moins sélective des PO4 ou NO3

 

Bien récifalement

J'espère avoir été compréhensible ;)

 

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Le 5/2/2020 à 12:54 PM, goayzer a dit :

 Mais qu'en est-il du phosphore... Je n'ose imaginer la quantité de biomasse morte nécessaire pour participer à son extraction par l'écumer. Pour ma part afin de soulager le système, j'utilise une résine ferrique anti PO4. La couleur de mon jus d'écumeur correspond à un thé de cylan mais n'est pas café ni coca. Ainsi au niveau des concentrations de PO4, en utilisant un Photomètre ayant pour marge d'incertitude de la mesure + ou - 0,04 je ne les détecte pas. Je considère être dans cette fourchette de mesure. Et en ayant écumer plus ou moins clair je n'ai pas remarquer de différence sur les PO4.

Concernant les cofacteurs, effectivement, ces éléments indispensables au métabolisme peuvent expliquer qu'en leur présence ou absence les effets divergent d'un bac à l'autre. 

Je mets en lien des topiques qui donnent eux-même des liens sur des publications relatives aux populations bactériennes, notamment (si je me souviens bien) leurs identifications et leurs rôles, dans le mucus des coraux.

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