La reserva de alcalinidad y el sistema tampón

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En acuariofilia, tanto en agua dulce como en la marina, estamos familiarizados con el efecto Tampón. Con este efecto o sistema, como ya conocemos, están relacionados términos como Alcalinidad, dureza total, dureza de carbonatos, reserva o tasa de alcalinidad, pH, CO2, Sistema de carbonatos-bicarbonatos y el Carbonato Cálcico.

La descripción del sistema tampón debe ser definido en términos químicos y en ocasiones resulta complejo de entender.

El agua salada contiene muchas sales minerales presentes en forma de iones. Estos iones están permanentemente ligándose y desligándose entre si.

Por ejemplo los iones de Anhídrido carbónico CO2 reaccionan ante iones de Hidrógeno formando Ácido carbónico.

Si en el acuario hay un exceso de CO2 se producirá un aumento del ácido carbónico. En el acuario marino el CO2 sólo se encuentra de forma libre en apenas un 1%. Si este aumento del ácido carbónico en el agua no es contrarrestado con sustancias tampón provocaremos un fuerte descenso del pH.

El sistema tampón por tanto consiste en un conjunto de reacciones químicas que se producen el el agua del acuario y que posibilitan el mantenimiento de un pH estable. Este conjunto de reacciones por tanto dificulta las variaciones que el resultado de la acción biológica pueda tener sobre el pH.

Principalmente el sistema tampón es posible en el acuario gracias a la Reserva de alcalinidad y a su interrelación en equilibro con el CO2

La reserva de alcalinidad y el sistema tampón
La reserva de alcalinidad y el sistema tampón

La reserva de Alcalinidad

Hay que distinguir entre alcalinidad y reserva de alcalinidad. En realidad se trata de dos conceptos diferentes que comparten nombre.

Llamamos alcalinidad a la característcia de aquellos compuestos que hacen que un disolución sea alcalina, pH por encima de 7 o pH básico. Por debajo de 7 será ácido.

La reserva de alcalinidad en cambio tiene un papel crucial en el mantenimiento del pH. La reserva no es lo mismo que salinidad. La reserva expresa lo iones de carbonato, bicarbonato y borato que quedan disponibles para neutralizar los ácidos producidos durante los procesos metabólicos que tienen lugar en el acuario.

Gracias a estas reservas podemos mantener un pH estable. Cuando estas reservas son empleadas la reserva de alcalinidad desaparece pero la salinidad no cambia.

La reserva o tasa de alcalinidad constituye una parte del sistema Tampón en la química del agua. Complementa el efecto de los ácidos orgánicos y del CO2. Realmente es la mitad del efecto Tampón. La otra mitad se debe a la propia química del CO2.

Dureza total o gH

El grado de dureza total o gH describe la cantidad de sales alcalino-térreas disueltas, es decir: Las sales de Calcio y Magnesio. La medida del gH es la utilizada principalmente en acuarios de agua dulce.

En el acuario marino la concentración de sales alcalinas, sodio y potasio son siete veces más importantes que las alcalino-térreas. Por este motivo el concepto que empleamos a nivel global es el de Salinidad que es lo mismo que decir dureza total.

La reserva de alcalinidad y el sistema tampón
La reserva de alcalinidad y el sistema tampón

Dureza de carbonatos o Kh

La dureza de carbonatos de la que ya hemos hablado decrece constantemente por los procesos biológicos. La filtración biológica produce ácidos que neutralizan los iones de Bicarbonato. Muchos organismos marinos también utilizan el Calcio y los Carbonatos para la construcción de sus esqueletos. Se mide como ya sabemos en grados alemanes o Kh.

El nivel de alcalinidad o pH

Del pH también hemos hablado, y hablaremos. Tanto la dureza de carbonatos, como la reserva de alcalinidad, el sistema tampón y el sistema de Carbonatos-Bicarbonatos influyen directamente sobre el pH. En instalaciones marinas debería mantenerse entre 8 y 8,4 en función de la fauna.

Dióxido de carbono o CO2

El Dióxido de carbono o Anhídrido carbónico es muy soluble en el agua pudiéndose encontrar en tasas realmente altas de hasta 44-55ml/l. Sin embargo en la atmósfera su concentración no supera los 0,3 ml/. En acuarios al ser un sistema cerrado provoca la continua aparición de Co2

La reserva de alcalinidad y el sistema tampón
La reserva de alcalinidad y el sistema tampón

La acción de la reserva de alcalinidad

Si hay suficiente reserva de alcalinidad el carbonato Cálcico sale al encuentro del Anhídrido carbónico produciendo Bicarbonato de calcio, muy soluble, alcalino, asimilable por los corales y estabilizador del Ph.

En aquellos acuarios donde la presencia de la reserva de alcalinidad es muy pobre o se agote y no hubiera más carbonatos para contrarrestar las moléculas del CO2 producirán una bajada importante del pH, rompiéndose el efecto Tampón y desequilibrándose el pH lo que resulta muy, muy peligroso.

En los entornos cerrados como resulta el acuario el CO2 no es la única causa de descenso del pH. La filtración biológica durante la oxidación de la materia orgánica, Nitrificación, produce como efectos finales una serie de ácidos que en la naturaleza tienden a desaparecer muy rápidamente pero que en el acuario se acumulan. Estos ácidos hacen bajar el pH, lo acidifican. El sistema Tampón o Reserva de alcalinidad van a salir también a neutralizarlos.

El sistema tampón sin embargo también puede funcionar de forma contraria. Pongo un ejemplo. En aquellos acuarios donde la Reserva de alcalinidad sea muy fuerte y la corriente y movimiento superficial permita un rápido intercambio gaseoso del CO2 éste puede presentarse con una capacidad por debajo de las necesidades de Macroalgas y de las algas simbiontes zooxantelas.

La reserva de alcalinidad y el sistema tampón
La reserva de alcalinidad y el sistema tampón

Si no hay suficiente CO2 se inhibe el crecimiento de las algas. Por ello el sistema Tampón funciona también en el caso contrario evitando un aumento peligroso del Ph ante una alta presencia de elementos alcalinos (Bicarbonatos) y por una baja concentración de CO2.

En este caso el sistema Tampón libera CO2 convirtiendo el Bicarbonato en Carbonato. Esto sucede por el equilibrio natural entre el anhídrido carbónico libre y los Bicarbonatos presentes. La concentración de bicarbonato tiende a ser igual al cubo de la concentración del anhídrido carbónico.

Las plantas tienen la facultad a través de sus hojas de sustraer la molécula de CO2 que lleva incorporado al Bicarbonato. Esto es visible por la presencia de un polvo blanco en los objetos decorativos y en las propias hojas de las plantas.

Este polvo es precisamente el Carbonato resultado de la liberación de CO2 contenido en el bicarbonato. El resultado es el carbonato insoluble. El bicarbonato es 30 veces más soluble que el carbonato.

En resumen por tanto: El sistema Tampón o Reserva de alcalinidad actúa a modo de estabilizador haciendo desaparecer los ácidos orgánicos y el CO2 en exceso que hacen desequilibrar el pH. Como hemos visto también puede ejecutar el efecto contrario liberando este CO2 si éste gas estuviera muy bajo.

Terminaré comentando que no existen test en el mercado para medir la reserva de alcalinidad. Aquí os pido colaboración porque ando bastante perdido con las novedades del sector en cuanto a test. La forma de controlar la reserva de alcalinidad es a través de la medición de los Carbonatos (kH) y del Calcio presente. Si estos valores están correctos los niveles de C02, pH y Nitratos también lo estarán.

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