Les phosphates

Le phosphate est l’un des éléments essentiels à la vie. On le retrouve partout dans notre corps. Il fait partie intégrante des membranes cellulaires, il joue un rôle important dans notre apport en énergie et il se retrouve même dans notre matériel génétique (Campbell, Neil,1995). Par contre, le phosphate ne présente pas que des avantages. En aquarium, le phosphate est également omniprésent….Sont principal « constituant » le phosphore (P) se retrouve également à l’état de trace car faisant parti des quelques 70 constituants de l’eau de mer.
Présent dans nos bacs, il se décline sous plusieurs formes dont  La forme organique et la forme inorganique ou ortho phosphate. C’est cette dernière qui et prise en compte par nos tests. L’ortho phosphate présente l’avantage d’être facilement liable avec les oxyde ferreux mais aussi avec l’hydroxyde. Cette particularité, est importante dans le besoin d’abaisser la concentration dans un milieu clos.
Il est à noter que le terme ortho phosphate et généraliste. Dans nos bacs, cette molécule est présente sous diverses formes dont les concentrations varient en fonction du PH de l’eau.
Par exemple, à un PH de 8,1 on retrouve pour un total de 100% :
H3PO4 <0.1%
H2PO4- 0.46%
H2PO4-Ca++ 0.04%
H2PO4-Mg++ 0.004%
HPO4-- 39.0%
HPO4--Ca++ 3.8%
HPO4--Mg++ 36.3%
PO4--- 0.04%
PO4---Ca++ 14.9%
PO4---Mg++ 5.4%
Les phosphates peuvent aussi se rencontrer sous la forme de poly phosphates. Ces derniers peu courant dans l’eau peuvent cependant être présent dans les produits de supplémentation qui au final viendront alimenter la réserve en ortho phosphate.
Il conviendra donc lors de l’utilisation d’un produit de s’assurer de leur présence ou non ce qui vue le peu d’information sur les formulations relèves du défit.
Il est à noter que les ortho phosphates de par leur tendance à se lier ne sont quasiment pas écumable et que pour les éliminer seul des moyens chimiques ou mécaniques donneront des résultats.
A coté des ortho phosphates, on trouve les phosphates organiques qui comme leur nom l’indique proviennent des organismes. Ils représentent la plus grande part des phosphates présent dans l’eau de mer. L’ADN, l’ ATP1, les phospholipides ainsi que les protéines en sont les principaux pourvoyeurs sous la forme de phosphates ester. Dans l’eau, ils restent stable un certain temps mais finissent sous l’action des acides, des bases par produire des ortho phosphates
Sous leur forme initiale, ils présentent l’avantage d’être fortement écumable.
 
Impact des phosphates dans un bac récifal
Dans les océans, la concentration en phosphates varie énormément d’un endroit à l’autre. Les eaux de surfaces affichent des taux très faible de l’ordre de 0,005 mg/litres contrairement au couches profondes et ce en raison de l’activité biologique mais aussi à la consommation par les organismes.
Dans nos bacs, à moins de méthodes visant à les retirer, les phosphates s’accumulent et finissent par atteindre des valeurs conduisant rapidement à des problèmes au niveau des invertébrés. L’un des plus importants étant l’arrêt ou plutôt l’inhibition de la calcification. Viennent aussi les problèmes d’algues (en supposant qu’un autre facteur limitant comme le fer ou l’azote, ne contrarie la croissance)
Pour ces raisons, le niveau de PO4 devrait être maintenus proche des 0,03 mg/litre et idéalement inferieur à 0,01. Malheureusement, les usuels tests du commerce ne permettent pas de mesurer avec une telle précision ce qui conduit souvent à penser que les PO4 sont absent du bac.
 
Comment sont introduits les Phosphates ?
Comme vue plus haut, les tests mesure l’ortho phosphate lequel provient de diverses sources.
La plus importante la production de phosphates organique par les « occupants » du bac. Cette source est permanente et de se fait approvisionne la réserve d’ortho phosphate en permanence.
Vient ensuite, les produits de suplementation qui peuvent contenir eux aussi des phosphates sous forme de poly phosphates.
Nous avons aussi la nourriture. Sur ce point il convient de tenir en compte que les nourritures en granulés et paillettes sont nettement plus chargées en phosphates que les nourritures congelées
L’eau aussi peut ou est dans bien des cas, une grosse source d’apport.
D’une moindre manière, le sable, le charbon actif peuvent aussi en contenir (plus rare de nos jours)
Pour terminer, il y tout ce qui entre dans le bac, comme les poussières (qui peuvent en plus apporter des métaux lourd), les bestioles clandestines comme les insectes (qui peuvent en plus contenir des insecticides) mais aussi, une chose toujours oubliée, les mains de l’aquariophile.
 
Et avec tout ceci, comment lutter ?
Nous avons vus que dans nos bac nous avons une source permanente de phosphates organique qui à terme va alimenter et contribuer à l’augmentation de la réserve de phosphates organique. Il conviendra donc dans un premier temps de chercher à exporter au maximum la forme organique en commençant par éviter de sur peupler le bac mais surtout de mettre en place un écumeur correctement dimensionné pour le volume. Ce dernier, utilisant une des particularités des phosphates organiques à savoir qu’ils sont constitués d’un pôle hydrophobe (repoussé par l’eau) mais aussi d’un pôle hydrophile (attiré par l’eau). Du coup, ces molécules vont ce faire piéger par les bulles d’air avec le pôle hydrophobe à l’intérieur et le pôle hydrophile à l’extérieur de la bulle. Cette liaison étant fonction de la taille des bulles mais aussi du temps de contact (trop long il conduira à l’éclatement de la bulle et limitera l’exportation), un écumage clair exportera plus de phosphates organiques qu’un écumage sec.
Viennent ensuite les méthodes comme celle de l’hydroxyde de calcium. En effet, sous l’action de l’eau de chaux et de l’augmentation qu’elle de PH qu’elle produit une partie des phosphates vont se lier et précipiter en carbonate de calcium. Cette particularité à longtemps été vantée alors qu’au final elle représente surtout un gros inconvénient.
En effet si les phosphates sont bien précipités, ils le sont à l’intérieur du bac et vont au final se retrouver sur le décor mais aussi sur et dans le sable sous forme de sédiments. Hors que se soit au niveau des pierres ou du sable il se produit lors de la dénitratation, une acidification de la zone avec au final une dissolution des sédiments et une remise dans le circuit des phosphates précipités. Pour palier à ceci, il a longtemps été recommandé d’injecter l’eau de chaux en entrée de l’écumeur. Ceci n’est qu’une autre erreur bien ancrée. En effet l’élévation de PH induite tend à lier les phosphates et à les rendre non écumable. Du coup, cette méthode contrarie fortement le rendement de l’écumeur sans parler qu’elle favorise en plus la précipitation du CA et donc réduit aussi le rendement du réacteur à hydroxyde…Bref, rien de bien bon.
Il est important de souligner qu’un bac utilisant un substrat de type calcialite tendra à produire le même résultat que lors de l’ajout d’eau de chaux. En effet ce substrat de par son facteur oméga est un super catalyseur du CA dissout et donc contribue à le faire précipiter cette précipitation entraînant la liaison avec les phosphates. Il conviendra donc pour un bac de choisir un substrat de type aragonite et de réserver les substrats comme la calcialite aux bacs type DSB ou Jaubert ou les phosphates précipités seront « pris en charge » par les divers organismes colonisant la couche.
Ces dernières années, on a vu apparaitre toutes sortes de résines anti-phosphates. Les premiers étaient à base d’oxyde d’aluminium (alumine activée). De nos jours, il s’agit d’oxyde de fer. Dans les deux cas le principe repose sur la particularité des ortho phosphates à se lier par le biais d’une interaction ionique directe. Ces résines ne traitent que les ortho phosphates et n’ont aucune action sur les phosphates organiques.
Dans la même gamme, une méthode pas toute nouvelle mais qui à faillit disparaitre est celle de l’usage de la paille de fer qui met en œuvre la particularité cité plus haut. Au contact de l'eau Le fer s'oxyde en formant un ion Fe3+ (3 électrons manquent pour la stabilité électrique). Ces ions, du fait de leurs charges électrostatique sont instables et cherchent donc des anions pour retrouver un équilibre. Or le phosphate est un anion PO43- qui du coup se lie avec le fer pour former FePO4.
le phosphate de fer est insoluble à PH>7 et précipite immédiatement (Précipité blanc). Ceci à pour effet de troubler l’eau du bac lors de la mise en place de paille de fer. La mise en œuvre reste simple, une poignée de paille de fer placée dans une chaussette de filtration le tout placé en amont de l’ecumeur. LA charge est mise en place pour une durée de 3 voire 4 jours. Ensuite on la retire et éventuellement après rinçage on peut la replacer. A noter que l’ecumeur vas produire durant tout le traitement un jus très foncé et ce même avec un réglage clair.
Reste ensuite les méthodes naturelles.
Parmi elles, on retrouve les macros algues. Dans la quête de créer des systèmes toujours plus naturels, on a longtemps vanté leur mérité mais dans la pratique, leur action est rapidement dépassée. Il est illusoire de penser qu’une poignée d’algue seront en mesure d’absorber la quantité de phosphates pouvant être générés par un bac. De plus les algues de type caulerpes sont régulièrement sujette au phénomène de  lyse ce qui entraîne leur mort et par la même le rejet de tout ce qu’elles ont put absorber. La culture d’algue relèvera plus d’un dogme que d’une réelle méthode de traitement.
Pour terminer, il reste les systèmes naturel comme les bacs Jaubert, à lit de sable épais (DSB) ou à lit de sable épais déportés (RDSB) ces derniers, de plus en plus en vogue permettent effectivement de traiter les phosphates d’un bac par recyclage via des micros organismes. Ils impactent en outre tous les composés azotés. Leur efficacité ne peut être contesté néanmoins, ils ont aussi quelques petits problèmes comme un besoin de place mais surtout il présente un réel défit afin de trouver les souches de micros organismes nécessaire à leur bon fonctionnement ce qui au final conduit bien souvent l’aquariophile vers un échec.
Et après ????
Polluer plus pour avoir un bac plus propre…principe dérivé de la méthode papone ou blue coral. Le principe réside sur le fait de mettre en œuvre un très fort ecumage afin de retirer un maximum de phosphates organique avant leur transformation en ortho phosphate. Conjointement à ceci, est utilisé une mixture visant à alimenter le bac et donc à booster la micro faune du bac et par la même ça capacité d’auto épuration ou plutôt la consommation des PO4. Lors de l’utilisation de cette méthode les coraux affichent effectivement des taux de croissance 4 à 6 fois supérieur à ce que l’on rencontre habituellement ce qui au final se traduit par une sur consommation en PO4. Je ne m’étendrais pas d’avantage sur ce sujet mais, suivant des bacs sur Barcelone mettant en œuvre cette méthode (et utilisant moi-même une variante) cela fera l’objet d’un prochain article plus détaillé.
 
Pour résumer,
 
nos bacs subissent un apport permanent de phosphates organique non mesurable par les tests qui eux ne prennent en compte que les ortho phosphates ou phosphates inorganique.
L’ecumeur ne traite que les phosphates organiques son dimensionnement devra être correct voire largement surdimensionné en cas de bacs fortement peuplés.
Afin de renforcer son action on le réglera de façon à obtenir une écume claire.
Pour les ortho phosphates, seule les résines ou la paille de fer sont efficaces. Les résines seront utilisées dans des systèmes de filtration active (filtre extérieur, fluidisé etc.)
La paille de fer elle sera utilise en passif avant l’ecumeur
L’usage d’une charge de résine fonctionnant en permanence est souhaitable. La dose se situant à 100 gr pour 500 litre renouvelée tout les 15 jours est une bonne base

Article de Franck S.

 

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