Ciclo do nitrogênio (avançado)

Autor: Marcos Mataratzis

Depois de definida a fauna e a flora, o processo de ciclagem é o próximo passo na montagem de um aquário. Muitas pessoas negligenciam esta importante fase e com isso atingem resultados indesejáveis em suas montagens. Outros, tentam introduzir essa ou aquela substância durante tal período no intuito de acelerar o processo.

Conforme sabemos atualmente, duas colônias principais de bactérias autótrofas se estabelecem em nossos aquários e são responsáveis pelo consumo de derivados nitrogenados em nosso aquário.

Costumamos representar as equações que regem o processo de nitrificação como abaixo:

NH3 + 3/2 O2 —> H+ + NO2- + H2O + 58 a 84 Kcal/Mol (ação das Nitrosomonas) (1)

NO2- + 1/2 O2 —> NO3- + 15,4 a 20,9 Kcal/Mol (ação das Nitrobacter/Nitrosococus) (2)

Todavia, o processo é bem mas complexo do que pode parecer. Diversas outras variáveis estão presentes no processo. Hoje sabemos que a Nitrificação consome, além do oxigênio, carbono inorgânico, também chamado de alcalinidade já que a reação consome CO2 ou bicarbonato. Talvez a equação mais aceita atualmente para descrever tal processo seja:

NH4+ + 1,83 O2 + 1,98 HCO3- —> 0,021 C5H7O2N + 0,98 NO3- + 1,041 H2O +1,88 H2CO3 (3)

Onde C5H7O2N representa a fórmula aproximada dos percentuais desses elementos nas células das Nitrosomonas e das Nitrobacter (biomassa produzida), HCO3- é o ânion bicarbonato e H2CO3 representa o ácido carbônico.

ALGUNS FATORES QUE AFETAM O CICLO DO NITROGÊNIO:

Temperatura:
Embora a nitrificação ocorra no intervalo compreendido entre 4 e 45°C as Nitrosomonas são mais ativas a 35°C enquanto as Nitrobacter são mais ativas de 35 a 42°C. Fazendo a ciclagem nessa faixa de temperatura você garante a maior eficiência na multiplicação das colônias.
Van´t Hoff no século XIX postulou uma lei Cinética na qual afirma que uma elevação de 10°C na temperatura de uma reação química dobra sua velocidade. Hoje em dia essa lei é pouco usada já que existem muitas exceções. Entretanto, a Nitrificação parece obedecer esta lei, pelo menos no intervalo de 10 a 30°C.

Temperatura (°C)………. Mols de NH3 consumido
10 ……………………………………… 0,3
20 ……………………………………… 0,6
30 ……………………………………… 1,2

pH:
A nitrificação ocorre em pH compreendido entre 6,5 e 9,0 mas é mais ativa em pH acima de 7,4 e abaixo de 8,6.

Teor de oxigênio:
Conforme demonstrado nas equações 1, 2 e 3 o oxigênio é requerido no processo de Nitrificação. Sendo assim, se sua concentração for baixa, certamente a multiplicação das bactérias nitrificantes será limitada. Dados experimentais demonstram que a Nitrificação requer uma concentração de oxigênio não inferior a 2,0 mg/L para que sua performance não seja minimizada.

Carbono inorgânico (alcalinidade):
Conforme apresentado na equação 3, a Nitrificação consome o ânion bicarbonato. Para ser preciso, 7,1g de HCO3- são consumidos por cada grama de NH4+ oxidado.

Presença de inibidores:
Outro fator não menos importante e que determina o tempo do processo é a presença ou não de inibidores. Estudos demonstram que diversas substâncias, se presentes, podem aumentar substancialmente o período de ciclagem. Só para citar alguns exemplos:

Substância ……………………….. Concentração (PPM)
Anilina ……………………………………. <1,0
Fenol ……………………………………… 5,6
EDTA ……………………………………… 17
Clorofórmio …………………………….. 18
Sulfeto de carbono ………………….. 38

Tais substâncias, nestas concentrações, atrasam a ciclagem pois inibem 50% das bactérias nitrificantes.
As duas primeiras substâncias são muito freqüentes em aquários. Fenol é liberado por troncos e folhas mortas enquanto anilina é um corante usado para tingir diversos ornamentos.

Além das substâncias acima, certos metais presentes na água também podem inibir as bactérias. Metais como chumbo, cádmio, níquel, zinco, cromo, cobalto e cobre assim como ânions tiocianato e cianeto são inibidores.

Elas também podem ser inibidas por altas concentrações de amônia livre (NH3) e ácido nitroso não ionizado (HNO2 – que costumamos chamar de nitritos).
Concentrações de amônia livre superiores a 10 PPM já começam a inibir as Nitrosomonas enquanto que para inibir as Nitrobacter já bastam 0,1 a 1,0 PPM. Já o ácido nitroso começa a inibir ambas em concentrações superiores a 0,22 PPM. É por isso que quando me perguntam sobre colocar amônia para acelerar o processo costumo desaconselhar.

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