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Filtragem Química de Aquários e Lagos Ornamentais

A filtragem química de aquários e dos lagos ornamentais é o processo pelo quais diversos compostos químicos são removidos, adsorvidos ou destruídos por mídias ou processos adequados. É um processo muito útil quando se quer remover aquela cor de chá da água causada pelos fenóis ou até mesmo substâncias nocivas como amônia, cloro, cloraminas e metais pesados.

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Para a compreensão mais fácil desse texto vamos definir alguns termos antes.

Adsorção: É a capacidade de certos materiais de aderirem outros compostos em sua superfície por afinidade física ou química. É como se as moléculas grudassem na superfície do material adsorvente. 


Sabia que a argila expandida é capaz de adsorver amônia e fosfato? Veja mais aqui no nosso texto sobre a argila expandida!


Absorção: é a capacidade de certos materiais de assimilarem dentro de si outras substâncias. Diferente da adsorção que mantém as outras substâncias na sua superfície, a absorção as mantém em seu interior.


Troca iônica: É a capacidade que certos matérias tem de absorver um íon do meio e liberar um íon de mesma carga. No caso de aquários e de lagos ornamentais, as mídias que fazem a troca iônica removem algum íon contaminante do aquário e liberam um íon irrelevante.


Veja abaixo um vídeo explicando sobre absorção, adsorção e troca iônica:


Oxidação: É o processo em que há a perda de elétrons para o composto reduzido. Quando o assunto é composto orgânico pode-se dizer que é quando o composto recebe átomos de oxigênio ou se liga a um oxigênio (perdendo hidrogênio).


Ativação: É o processo pelo quais certos materiais, como carvão e argila, passam para melhorarem sua capacidade de absorção, adsorção ou troca iônica.


Os sistemas mais usados para a filtragem química de aquários e lagos ornamentais são:


Carvão ativado


Consagrado há décadas em sistemas de filtragem de todo tipo,seja de indústrias e até mesmo filtros de água potável, é o mais comum elemento da filtragem química em aquário e em lagos ornamentais. Ele é usado principalmente para remoção da cor de chá da água ( causada pelos fenóis ou outros corantes), mas também possui a capacidade de remover cloro, cloraminas, , metais pesados, compostos orgânicos, micro-organismos e íons diversos (principalmente iodo).


O princípio de funcionamento do carvão ativado é o da adsorção onde as substâncias ficam aderidas na superfície dos seus inúmeros poros. Os carvões ativados podem chegara a ter até 3000m² de superfície específica por grama de carvão, superfície específica maior que qualquer mídia de aquário.


Sabia que a superfície específica das mídias de aquário não são tão importantes assim?


Veja aqui no nosso polêmico texto sobre o mito da superfície específica


A fabricação do carvão ativado é um processo complexo e difícil de fazer em casa como aparece em alguns tutoriais na internet. A matéria prima pode ser madeira, casca de coco, casca de arroz, caroço de manga e até mesmo carvão mineral. O carvão ativado é fabricado utilizando dois processos diferentes, um físico ou um químico. A fabricação de carvão ativado através do processo físico requer por um processo que há a carbonização através de altas temperaturas numa atmosfera livre de oxigênio e depois numa atmosfera oxidante. A fabricação de carvão ativado pelo processo químico requer o uso de ácidos, bases ou sais antes da sua carbonização, processo pelo qual vai ativar o carvão.


Veja esse vídeo em português sobre uma fábrica de carvão ativado


É preciso ficar atentos aos carvões que são ativados quimicamente, pois estes podem liberar substâncias nocivas ao aquário como nitrato, fosfato e íons metálicos. Dê sempre preferência aos carvões ativados pelo processo físico.


Dica: os carvões ativados industriais são mais baratos e melhores que a maioria dos carvões ativados usados em aquário, principalmente os chineses. Se tiver acesso a um fornecedor de carvão de boa qualidade e que seja seguro (não libera nitrato, fosfato ou íons metálicos) não há problema nenhum em usar.


Existem diferentes tipos de carvões ativados que são feitos de acordo com a matéria prima e o processo de fabricação. Existem carvões ativados com grande afinidade com cobre, outros com chumbo, outros com amônia, outros com arsênico, outros com açúcares, gases de amônia e por aí vai.


Veja nesse site dezenas de tipos de carvão ativados para diversas finalidades diferentes:

http://www.cabotcorp.com.br/solutions/products-plus/activated-carbon/granulated


Muita gente não sabe, mas assim como algumas resinas, o carvão ativado possui a capacidade de regeneração de sua capacidade de adsorção após ficarem saturados. O processo envolve um agente químico e/ou alta temperatura. Cada tipo de carvão ativado possui alguma peculiaridade do seu processo de regeneração e por isso não há fórmula exata de reativação para todo carvão ativado.


Em aquários marinhos é preciso ter uma atenção especial ao uso de carvão ativado, pois esse remove elementos traços, principalmente o iodo. É preciso dimensionar a necessidade com a reposição desses elementos e o uso do carvão ativado.


Em nosso aquário marinho não usamos carvão ativado e não vemos necessidade de uso continuo nos aquários marinhos. O skimmer possui a capacidade de remover uma grande quantidade de compostos orgânicos que o carvão ativado removeria e remove menos elementos traços.  Em casos específicos, como morte de invertebrados como anêmonas e esponjas, o uso de carvão ativado pode ser muito útil para remover substâncias tóxicas.


Em aquários plantados com substrato fértil o carvão ativado não interfere no desenvolvimento das plantas já que os nutrientes estão presentes no substrato fértil e não na água. Em aquários plantados sem substrato fértil o carvão ativado pode ser prejudicial já que tem afinidade com iodo e, dependendo da qualidade, pode remover outros nutrientes como o ferro.


O carvão ativado também possui a capacidade de remover os remédios e corantes metálicos colocados na água, então não se deve usar carvão ativado em aquários hospitais que estão com medicamentos na água. Não se deve usar medicamentos de qualquer tipo no aquário principal.


Resinas especiais 


Existem no mercado um série de resinas especiais com funções diversas, seja remoção de amônia, nitrito, nitrato, fosfato ou mesmo desmineralização total da água.


As resinas mais usadas diretamente nos aquários é a Purigen e a Mpure, ambas resinas que removem os compostos pelo processo da adsorção e possuem grande afinidade com amônia, nitrito, nitrato e outros compostos orgânico. Segundo os fabricantes há uma baixa afinidade com minerais. Uma característica bastante interessante dessas resinas é que ao ficarem saturadas elas ficam escuras indicando que precisam ser regeneradas.


As vantagens desse tipo de resina perante o carvão ativado é que possuem a capacidade de regeneração muito mais simples, porém a desvantagem é o preço de aquisição muito mais alto.


É indicado o uso dessas resinas em reatores ou saquinhos transparentes onde se possa ver quando estão saturadas.


Para a regeneração dessas resinas devem se usar as instruções do fabricante.


As resinas que fazem a desmineralização são usadas em deionizadores e são as resinas catiônicas e aniônicas. São utilizadas principalmente em aquários marinhos para reposição da água que evapora e para mistura com sal sintético. Também são usadas para abrandamento de águas dos aquários de água doce que precisam de água mole, como os amazônicos.


Veja aqui nosso texto sobre a dureza da água!


As resinas catiônicas e aniônicas funcionam pelo princípio de troca iônica onde um é íon liberado e um íon presente na água fica no seu lugar. Esse é um processo reversível e que quer dizer que essas resinas também podem ser regeneradas com processos específicos para cada resina. A maioria das resinas libera H+ e OH- nas trocas iônicas.


Uma característica ruim dessas resinas de troca iônica é que após a saturação elas podem fazer o sentido contrário do processo e liberar os compostos que elas trocaram.


A qualidade da resina é fundamental para uma água deionizada segura para uso em aquários. Existem resinas que possuem a capacidade de remover até o silicato da água, como a Purolite MB 400.


Óxidos Metálicos


Já foi dito no nosso texto sobre a argila expandida que algumas argilas possuem a capacidade de adsorver vários compostos como amônia e fosfatos, mas existem outros produtos com a capacidade adsorvente de remover silicatos, fosfatos  e outros compostos da água da água sendo o caso do, Phosguard, Phosban, Sera Silicate Clear,RowaPhos e similares.


As mídias como Phosguard, Phosban, Sera Silicate Clear e RowaPhos são constituídas de hidróxidos de ferro, óxidos de alumínio ou uma mistura de ambos. Alguns tópicos em fóruns na internet comentam casos de aumento de alumínio e ferro na água com o uso desses produtos, mas não encontramos nenhum teste sério comprovando ou desmentindo essa situação.


Essas matérias não são renováveis como as resinas ou o carvão ativado e após a saturação precisam ser trocados.


Zeolita

A zeolita é um material bastante conhecido dos aquaristas para a remoção de amônia da água do aquário, o que muita gente não sabe é que o potencial da zeolita é muito maior que esse. A zeolita é um aluminossilicato em que sua estrutura é constituída de microporos regulares que permitem não só a capacidade de adsorver nutrientes, como também de fazer a catálise de certas reações, fazer trocas iônicas e absorver compostos diversos.


Veja abaixo a imagem da estrutura molecular de uma zeolita:

Existem mais de 200 tipos de zeolitas diferentes, sendo cada uma com características próprias e apenas 40 dessas são de origem natural, todas as outras são sintéticas.


Os principais compostos adsorvidos pela zeolita são a água, a amônia, vários compostos orgânicos, íons de cálcio e magnésio e até mesmo compostos radioativos.


Devido à sua estrutura molecular, a zeolita consegue quebrar compostos diversos. O tipo de material que vai ser catalisado depende da estrutura e composição da zeolita.


Veja o vídeo demonstrativo abaixo onde hidrocarbonetos são quebrados dentro da zeolita:

A troca iônica feita pela zeolita permite que uma série de compostos sejam removidos da água enquanto a zeolita libera outros. Os principais íons liberados pela zeolita são os Na+ e K+ e possuem uma afinidade muita grande com amônia, Ca+2 e Mg+2, isso quer dizer que a zeolita possui a capacidade de amolecer a água removendo o cálcio e magnésio. Essa característica a torna muito útil para amolecer a água de aquários ou das trocas parciais de aquários amazônicos que precisam de uma água mole.


Outra característica da zeolita é a capacidade de trocar moléculas de sua estrutura. Ela pode absorver certos compostos e colocar no seu lugar. Em certos casos a zeolita pode liberar silicatos na água, o que não seria muito bom.


Alguns estudos mostram excelentes resultados no uso da zeolita como mídia para colonização de bactérias funcionando em conjunto num processo de bioregeneração.

Enquanto a zeolita adsorve as moléculas de amônia, as bactérias nitrificantes fazem a sua renovação ao utilizarem a amônia adsorvida pela zeolita.


Na figura abaixo pode-se ver como esse processo se dá. 


O uso da zeolita em aquários marinhos é um tanto complicado pela sua preferência por íons de cálcio e magnésio em relação à amônia, ou seja, ao invés de remover a amônia da água, vai remover o precioso cálcio e magnésio do sistema, o que não é nada bom. Outro ponto ruim, é que a concentração de cloreto de sódio na água do aquário marinho é tão grande que passa a regenerar continuamente a zeolita.


A zeolita se mostra uma excelente mídia para a filtragem química e como mídia para colonização de bactérias em aquários de água doce, porém, devido à grande variedade de zeolitas existentes, o uso de uma zeolita não adequada pode não trazer o resultado desejado ou mesmo causar algum problema com excesso de silicato ou alumínio na água.


A zeolita não é uma mídia eficient