A escolha da mídia biológica mais adequada para cada condição de filtragem é o ponto mais importante para não se ter problemas com a qualidade da água do seu aquário. O filtro certo com a mídia certa produz uma água cristalina e sem contaminantes e para esse resultado um dos fatores mais importantes é a macro porosidade da mídia.
O marketing do lucrativo mercado do aquarismo focou por muitos anos na microporosidade das mídias biológicas por causa da superfície específica. Quanto maior a microporosidade, maior a área superficial da mídia. Isso é bom apenas para mídias de filtragem química como carvão ativado ou zeólita ou para filtragem física, mas de longe não importante para filtragem biológica dos aquários.
Essa conversa da alta superfície específica começou a cair por terra com a popularização das mídias plásticas como a K1 que tem zero micro porosidade.
As mídias sem porosidade possuem um resultado excelente, sejam elas mídias plásticas, argila expandida ou mesmo areia fluidizada.
Entendendo a porosidade e a permeabilidade das mídias biológicas de aquário
Falamos aqui de macro e microporosidade, mas muitas vezes esses conceitos são abertos e não são muito bem entendidos. Para organizar o assunto, vamos definir cada um dos temas e adicionar o conceito de permeabilidade e porosidade que é o que realmente nos interessa aqui.
O fragmento de texto abaixo retirado de [1] mostra uma definição bastante aceita de micro e macro poros. O que me levou a pegar esse fragmento é justamente a frase que está marcada em amarelo: "apenas os poros com diâmetros maiores que 0,12 a 0,16 micrometros são relevantes para permeabilidade." Muitos outros autores consideram os macroporos tudo mais que for maior que 0,05 micrometros. A interpretação que apresentam da relação dos mesoporos eu deixo para vocês.
Já que falamos em permeabilidade, vamos logo à sua definição [2]: permeabilidade é a capacidade do material de transmitir fluidos. Simplesmente isso. A permeabilidade está diretamente relacionada com a porosidade.
A porosidade é uma proporção entre os vazios e massa em um dado material. A porosidade pode ser fechada ou aberta. Na porosidade fechada não há comunicação entre os poros e logo os fluidos não passam e não há permeabilidade. Na porosidade aberta os poros se comunicam e o fluido passa, havendo assim permeabilidade.
Como mostra a imagem acima, o poro importante é o poro comunicante.
Nas mídias biológica de aquário, o que nos interessa é a permeabilidade da mídia.
Tamanho dos poros e as bactérias nitrificantes
Já que vimos as definições dos macro e microporos, um ponto que muita gente ignora é relação do tamanho do poro e o tamanho das bactérias nitrificantes. As bactérias nitrificantes possuem tamanho que variam entre 0,3 até 12 micrometros [3] e formam colônias que podem chegar até 100 micrometros [4].
Ora, não cabe nem sequer uma bactéria nitrificante dentro de um microporo de uma mídia biológica! Nenhum microporo de zeólita, carvão ativado ou qualquer outra mídia assim serve para colonização de bactérias nitrificantes, eles são muito pequenos para elas.
A menor bactéria nitrificante é 120 vezes maior que o maior dos microporos!
Toda a colonização se concentra na superfície externa e é por isso que mídias plástica e argila expandida funcionam tão bem quanto mídias porosas e permeáveis.
A microporosidade das mídias biológicas servem apenas para escoamento da água e não é colonizado pelas bactérias nitrificantes.
Efeito dos microporos nas mídias de aquário
Os microporos das mídias de aquário não servem para colonização de bactérias nitrificantes, mas eles tem algumas funções importantes relacionadas com a filtragem química, filtragem física e até mesmo entupimento do filtro.
Em relação à filtragem química, a microporosidade é muito benéfica. Quanto maior a microporosidade da mídia de filtragem química, maior é a capacidade de remoção de contaminantes porque você aumenta as áreas para remoção de contaminantes. Como os contaminantes são moléculas, eles cabem em poros muito menores do que cabem as bactérias nitrificantes.
Em relação à filtragem física, a microporosidade consegue separar as moléculas que deixam turva a água. O maior problema disso é que entope com muito mais facilidade.
O lado negativo da microporosidade é que ele faz com que o filtro tenha uma perda de carga muito alta. Quanto menor é o tamanho do poro, maior é a força de atrito que age sobre que a água.
O vídeo abaixo ajuda a entender bem o conceito de perda de carga que a gente usa muito aqui nos nossos textos:
Talvez a melhor função da microporosidade das mídias biológicas seja contribuir com filtragem física removendo as partículas que deixam a água com aparência desagradável.
Efeito dos macroporos nas mídias de aquário
Os macroporos já tem como vantagem aumentar a área superficial de colonização de bactérias e também reduzir o entupimento e a perda de carga.
A área superficial criada pelos macroporos é ideal para a colonização das bactérias nitrificantes porque o espaço é suficiente para a formação das colônias e porque a água consegue levar os nutrientes que as bactérias precisam para crescer (amônia, oxigênio, etc). Não adianta ter espaço para colonização de bactérias e a água não chegar e não adianta a água chegar e não ter espaço para as bactérias crescerem.
Em se tratando de mídia biológica de aquários, os poros de tamanho bons são aqueles que você consegue ver a olho nu. São suficientemente grandes para que não entupam com facilidade, aumentam a área superficial para colonização de bactérias e não oferecem muita resistência para a passagem da água.
É pelos macroporos visíveis que as esponjas sempre foram usadas com muito sucesso como mídia biológica.
Reduzir a perda de carga é fundamental para o melhor aproveitamento da bomba do filtro já que a circulação da água é um dos fatores mais importantes para uma boa filtragem.
Juntando micro e macroporosidade para uma boa filtragem biológica
Depois que falamos esse tanto de teoria com algumas das nossas considerações, vamos dar um exemplo real de como a micro e a macroporosidade funcionam na mídia biológica dos nossos aquários.
Muitos sabem que estamos trabalhando com cerâmicas no nosso mestrado e estamos testando na prática. A cerâmica de questão é fruto do nosso mestrado. Ela é uma cerâmica tão especial que vai ter um texto só sobre ela, mas para rápido entendimento vamos dar alguns apontamentos:
É uma cerâmica híbrida que faz filtragem química junto com filtragem biológica de maneira contínua. Essa cerâmica adsorve amônia como se fosse uma zeólita ou purigen, mas a sua regeneração é feita biologicamente pelas bactérias que a colonizam.
Ela é macro e micro porosa.
Elas ficaram em uma bateria de peixes por 7 meses antes de serem partidas para as fotos
A imagem abaixo é a cerâmica mais microporosa. Prestem atenção nas regiões escuras (biofilme da colonização de bactérias) e regiões claras (pouco ou não colonizadas). Prestem atenção também nos macro poros não comunicantes. Toda a cerâmica estava molhada, o que evidencia a microporosidade.
Essa nossa cerâmica evidencia claramente tudo o que a gente falou no começo desse texto sobre a importância dos macroporos comunicantes. Onde havia macroporos, houve uma intensa formação de biofilme. Mesmo nas regiões com poros comunicantes (na parte inferior direita da segunda metade da cerâmica), a formação do biofilme foi muito menos intensa do que na região de cima da cerâmica com poros grandes e com grande circulação de água.
Essa cerâmica poderia ser muito melhor aproveitada se houvesse uma melhor distribuição dos poros. Se houvesse um furo passante no meio dela o resultado seria muito melhor como foi o da cerâmica da foto abaixo.
Nessa última foto é possível ver claramente um aspecto muito mais poroso que a primeira cerâmica. Houve formação de biofilme por praticamente todo o interior da cerâmica, não tendo nenhum ponto com a cor natural perceptível. Alguns pontos provavelmente não foram mais intensamente colonizados porque os poros podem ter entupido por sujeira ou mesmo pelo biofilme.
As colônias de bactérias crescem dentro dos poros da mídia biológica e podem entupi-los bloqueando a passagem de água dali pra frente.
Nessa última cerâmica a água passou com muito mais facilidade pelo interior da cerâmica em canais que ficaram marcados e o desenvolvimento do biofilme foi muito mais intenso, principalmente nos macroporos. Os grandes poros oferecem um abrigo seguro para a colonização das bactérias.
Isso faz com que a segunda cerâmica tenha um resultado muito melhor na filtragem da água do aquário.
Considerações finais
Quando o assunto é filtragem biológica, pouca área superficial com boa circulação de água é muito melhor que muita área e pouca circulação. Os macroporos visíveis a olho nu são os poros realmente importantes para a filtragem biológica pois são difíceis de entupir e oferecem menor resistência que os poros pequenos.
A maioria da colonização das bactérias se dá nas áreas de maior circulação de água e isso cria mais biofilme. O biofilme externo da mídia biológica pode (e vai) bloquear a passagem de água para o interior da mídia se houverem apenas microporos.
Pagar caro por uma mídia que não vai dar o resultado que anuncia só vai causar frustração. Dê preferência nas mídias com poros grandes, visíveis e que favoreçam a formação de biofilme.
Textos Complementares
Já falamos sobre as bactérias nitrificantes com muitos detalhes sobre elas que podem ser lidos no link abaixo:
Já falamos sobre o mito da superfície específica no nosso famoso texto que pode ser lido no link abaixo. Nele a gente explica os fatores mais importantes que estão relacionados com porosidade e filtragem biológica.
Nós também já destrinchamos vários pontos importantes para a filtragem biológica em um texto detalhado sobre esse ponto que está no link abaixo.
A microporosidade é muito importante na filtragem químicas e física e já explicamos sobre eles nos textos abaixo:
Filtragem física: https://www.aquariossobrinho.com/post/ffisica
Filtragem química: https://www.aquariossobrinho.com/post/fquimica
Carvão ativado: https://www.aquariossobrinho.com/post/carvaoativado
Os fatores limitantes da filtragem biológica estão diretamente relacionados com a colonização das bactérias nas mídias e o texto pertinente pode ser lido no link abaixo:
Referências
[4] PUZYR, A. P. et al. Colony structure of a consortium of nitrifying bacteria. Microbiology, v. 70, n. 1, p. 84-90, 2001.