Je hebt vaak te weinig CO2

Je hebt vaak te weinig CO2

Veel mensen geven het advies om een dropchecker in je bak te hangen. En als die dan groen is zou je genoeg CO2 in je bak hebben. En toch zie je bij veel mensen, ondanks de groene dropchecker, slecht groeiende planten en/of vormen van alg. En veelal is dat toch te wijten aan een CO2 gebrek... Zo is er een test gedaan mbv professionele laboratorium CO2 meetapparatuur om de waardes in het aquarium te bepalen. Het aquarium werd aangestuurd met een pH gestuurde CO2 installatie.
Bij de uitstroom werd een waarde van 50 ppm gemeten. Op 30 cm diepte was dit nog maar 15 ppm. Tussen de dicht begroeide waterplanten was de waarde op sommige plekken maar 5 ppm! Verder is aangetoond dat slechts 1% van al de aangeboden CO2 word opgenomen door de plant, de rest diffundeert uit het water. Daarom adviseert een bedrijf zoals Tropica een CO2 niveau van 25 ppm voor veeleisende aquariumplanten. Dit is ongeveer het dubbele van wat gebruikelijk voorkomt natuurlijk water, wat een typisch rijke vegetatie en een grote verscheidenheid aan plantensoorten bevat. Uit publicaties van ADA blijkt dat hun 'nature scapes' een gebruiksconcentratie hebben van gemiddeld slechts 10 mg/l CO2...

Eigenlijk is 30 ppm overkill. Omdat testen hebben aangetoond dat je dezelfde gezonde planten kan laten groeien met 15 ppm. Als je de CO2 verhoogd worden de planten niet alleen gezonder of mooier: ze groeien ook sneller. Maar er is toch wel enig risico aan verbonden als de ppm word verlaagd. Als de CO2 word afgesteld op 15 ppm hebben de planten in theorie genoeg. Maar als de assimilatie begint zie je het CO2 niveau drastisch zakken. Metingen hebben aangetoond dat in sommige gevallen zelfs onder de 10 ppm kan komen. En als de behoefte van de plant op z'n hoogst is en er ontstaat er een tekort omdat er te weinig CO2 in het water zit, is dat vragen om problemen. Om in de 'veilige zone' te blijven is een overschot van CO2 toch aan te bevelen. Daarmee is een waarde van 15 ppm te risicovol.

De dropchecker en een waterwissel
Soms vragen mensen zich wel eens af of het wat uitmaakt dat je dropchecker tijdelijk boven water komt. Maar dat is in de regel geen probleem. Dit omdat je, als het goed is, een waterwissel uitvoert voordat de CO2 is aangegaan, of een waterwissel doet nadat de CO2 is afgeslagen en je nog een uurtje de tijd hebt voordat de lichten uit gaan.

De positie waar je 'deze hangt vindt ik persoonlijk wel belangrijk.
Ikzelf hang 'm op een plaats waar ik de minste stroming verwacht (deadspot) Als ie daar dan mooi groen kleurt weet ik dat het in de regel op andere plekken in je bak ook wel genoeg CO2 aanwezig is. En als we er vanuit gaan dat deze hypothese klopt is de vloeistof van 20ppm genoeg. Als ik 30ppm zou gebruiken deze op een 'deadspot' al groen/geel gaat verkleuren zou het betekenen dat ik op veel plaatsen in mijn bak teveel CO2 heb.
Zo zou ik ook nooit de dropchecker recht tegenover de CO2 bron plaatsen. Dat zou zeggen dat ie vol in de stroming hangt met CO2 verzadigt water. Als die dan mooi groen kleurt kan je er zeker van zijn dat op andere plaatsen in je bak de waardes weer te weinig zijn. En als je dan ook nog eens een stroming hebt die niet toereikend is dan is het meestal het begin van veel CO2 gerelateerde problemen.

Je kan dus wel zeggen dat je dropchecker mooi groen is, maar die meet alleen de CO2 die toevallig word opgevangen op weg naar de oppervlakte. Een groene dropchecker betekent niet dat de benodigde ppm CO2 in de aanwezigheid of nabijheid van een plant of een blad is. Die CO2 moleculen willen namelijk zo snel mogelijk het water uit. En als een plantblad daarbij toevallig in de weg staat is dat voor ons mooi meegenomen, want de molecuul CO2 kan daardoor worden opgenomen door de plant. Je moet dus de CO2 zien te benutten voordat het ontsnapt naar de oppervlakte en je moet het daarom zo snel mogelijk richting een bladmassa sturen. En dat kan je regelen door bv je uitstroom van het filter.

Als je flow niet goed genoeg is en dus een niet voldoende CO2-moleculen per seconde kan leveren naar de plant, is een groene dropchecker dan nog wel relevant?

Je zou dus eigenlijk de CO2 kunnen verhogen ter compensatie van een slechte flow in de bak.
Maar een verhoging van CO2 betekent ook meer CO2 verlies. Maar het betekent ook een toename van de moleculaire dichtheid zodat Rubisco de aanwezige CO2 kan opnemen. Dat is waarom je meer een lichtgroen/gele kleur nodig hebt in de dropchecker.

Wanneer gebruik je een ladder, diffuser, inline-diffuser, atomizer of reactor?

Die keuze word bepaald door: de grote van je bak, je pompvermogen, je plantenbestand en de daarbij horende CO2 waarden, de hardscape of de hoeveelheid CO2 die je wilt gaan toevoegen. In onderstaande afbeelding een richtlijn die je zou kunnen gebruiken. Natuurlijk bestaan er andere soorten/ vormen diffusers, maar dit geeft een goede richting van weke techniek je zou kunnen gebruiken.

Zoals met zoveel aspecten in deze hobby is ook dit een richtlijn en geen exacte wetenschap. Als je bv bijna geen hardscape gebruikt, of je gebruikt osmose, en daarmee dus een lage Kh, dan heb je minder 'zware' techniek nodig. En andersom natuurlijk ook. Heb je veel en/of complexe hardscape of een enorme plantbezetting dan moet je misschien weer kiezen voor iets 'sterkers'.

Zo bestaat er met name in de glazen diffusers erg veel kwaliteitsverschil. Van een chinees exemplaar van 3 euro mag je minder effectiviteit verwachten dan van bijvoorbeeld een Dennerle, ADA of Aquaria. Het kwaliteitsverschil van atomizers (bazooka) of de inline atomizers is verwaarloosbaar wat betreft merk. Er bestaan veel soorten, vormen en maten in reactors en een veel gehoorde klacht is dat de CO2 zich kan gaan ophopen. Dit gebeurt hoofdzakelijk als er teveel CO2 wordt toegevoegd dan de reactor kan verwerken. Oplossing is een andere soort reactor of een extra filter te gebruiken om een 2e reactor aan te sturen.
Ga liever geval geen CO2 toevoegen via het filter. De kans bestaat dat door de CO2 de zuurgraad in het filter te ver gaat zakken waardoor de nitrificerende bacteriën ook in de problemen komen. En CO2 kan de rubber afdichtringen van het filter aantasten.
Bedrijven die professioneel CO2 verwerken (en gebruik maken van afdichtingen, pakkingen, schoonmaakattributen zoals borstels) gebruiken namelijk nooit geen rubber maar teflonproducten

Rubisco
Om het CO2 verhaal goed te leren begrijpen is helaas het volgende onderwerp iets wat aan de technische kant maar het geeft wel een duidelijk antwoord op de werking van CO2. Ik hou het zo simpel mogelijk:

Een dropchecker is slechts een leidraad. Het is nooit goed of fout. De kern van de zaak is dat u het alleen kan vertellen wat de pH van het water is net buiten de 'inlaat' van deze checker. Het is zelfs zo, kan het u alleen maar vertellen wat de pH was van een paar uur geleden, dat is door de trage responstijd. Een dropchecker kan nooit bevestigen dat je het juiste niveau van CO2 in je bak hebt, onder de aangeboden lichtomstandigheden, met deze stroming en met deze voedings hoeveelheden.

Hier zijn enkele redenen waarom dat zo is;

1. CO2 is nauw verbonden met de hoeveelheid licht (fotonen) wat het bladoppervlak bereikt. Er is echter een kwantitatief verband tussen het aantal van fotonen deeltjes die tegen het blad komen en het aantal CO2 moleculen wat het blad nodig heeft.
De reden is dat elke inslag van een foton energie toevoegt aan het pigment, het doel hiervan is om een elektron vrij te geven wat word gebruikt in een bepaalde chemische reactie. Om deze chemische reactie volledig te voltooien moeten er het juiste aantal CO2-moleculen erbij worden betrokken.
Net als bij het bakken van een taart, moet ik een specifieke verhouding van melk, suiker, en bloem hebben en ga zo maar door, anders gaat de taart simpelweg mislukken.

Een voorbeeld met wat getallen (nummers zijn natuurlijk fictief, maar dienen ter illustratie)
Laten we zeggen in een aquarium, op een bepaalde afstand van het oppervlak, moet gemiddeld 1 triljoen fotonen per seconde worden geabsorbeerd door een blad. Voor optimaal gebruik van de elektronen die daarbij vrijkomen, heb je 1 miljard CO2-moleculen nodig om die chemische reactie optimaal te laten verlopen. Dat betekent dat er elke seconde 1 miljard CO2 moleculen moeten passeren over het bladoppervlak om die reactie van elektronen 'bij te kunnen houden'.
Als ik slechts de helft aan CO2-moleculen kan aanbieden aan de reactiekamers van de plant, dan moet de plant zich gaan aanpassen om dat tekort te kunnen opvangen.
Maar als ik voldoende CO2 kan injecteren met voldoende druk creëer ik daarmee een CO2 dichtheid waarmee er miljarden CO2 moleculen worden aangeboden aan het blad.

2. Hier is het volgende obstakel: CO2 is een gas.
En gas heeft haar eigen speciefysieke wetenschappelijk eigenschappen en eigen natuurkundige wetten.
Als de gasdruk in het water hoger is dan in de atmosfeer betekent dit dat hoe meer we moeten injecteren, hoe sneller het ontsnapt naar de atmosfeer. In die zin werkt de atmosfeer als een stofzuiger.
Dus zelfs als de dropchecker groen is, is het groen omdat de CO2 op weg omhoog is en dus uit het water!

Het woordje Rubisco is een acroniem - ribulose-bisfosfaat carboxylase oxygenase = RUBISCO
Rubisco trekt de CO2 (ook O2) aan en word gemengd met bisfosfonaat wat vervolgens word omgezet tot glucose. Zo maakt de plant de suikers die hij nodig heeft voor de groei. Het teveel aan suiker wordt door de plant voor vermeerdering en opslag gebruikt.
Als de plant bemerkt dat er hoge concentraties CO2 beschikbaar zijn, dan reageert de plant door de productie van kostbaar Rubisco te verminderen. Wanneer het een lagere CO2-concentratie detecteert, moet de Rubisco-productie verhoogt worden, maar omdat dit eiwit zo gecompliceerd en zwaar is voor de plant om te produceren, vereist deze productie 2-3 weken om de dichtheid van het blad aan te passen om in overeenstemming te komen met het nieuwe CO2 niveau.
Het is dus veel gemakkelijker om de productie van dit eiwit te verminderen dan om de productie te verhogen. Bij het verhogen van de CO2 neemt het dus enige tijd in beslag om een verbetering van de gezondheid van de plant te zien. Bij het verlagen van de concentratie CO2 zal de plant weer stres ervaren omdat het de productie van Rubisco nu moet opvoeren om zich aan te passen aan het verlies van CO2-beschikbaarheid.

Bij het verhogen van het licht moet de plant energie beschikbaar stellen aan Rubisco-productie en om de verhoogde straling aan te kunnen. Dit kan een nieuwe pigmentproductie met zich meebrengen voor bescherming. Wanneer het licht wordt verminderd, herschikt de plant de licht-verzamelende eiwitten opnieuw en kan deze gaan gebruiken voor bijvoorbeeld Rubisco-productie.

Dit is het primaire gedrag van alle planten: om voedsel te produceren vanuit CO2 opname met juist deze specifieke proces. De meeste mensen hebben hier geen notie van - en denken "mijn CO2 is goed want mijn dropchecker is groen..."

Oké, dus wat gebeurt er als ik meer licht ga geven?
Meer licht betekent meer fotonen per seconde die botsen met de chloroplasten waardoor meer elektronen gaan bewegen. Zal een groene dropchecker voldoende zijn? De groene kleur geeft alleen aan dat er een bepaalde concentratie niveau is, maar is dat niveau wel voldoende voor het hogere niveau van dat foton-bombardement?
Ik hoop dat je nu ook begrijpt waarom stroming en distributie van de CO2 zo enorm belangrijk is.

The Small Planted Tank