Absorbér oxidu uhličitého s presným a bezstratovým dávkovaním CO₂

Autor: MUDr. Juraj Halyák · 27.10.2011 · Článek #375 ·

Vodné rastliny pestované v akváriu, pre svoj zdravý rast, pevné odolné pletivo a sýtu farbu, potrebujú správnu výživu. Rastliny menia svoj metabolizmus v závislosti od striedania dňa a noci. V podmienkach akvária je to v závislosti od zapínania a vypínania elektrického osvetlenia. Je to ich prirodzený biorytmus. Rastliny za svetla – počas fotosyntézy – absorbujú oxid uhličitý a súčasne vylučujú kyslík, životne dôležitý pre živočíchy chované v akváriu. Preto jednou z podmienok je aj optimálna koncentrácia oxidu uhličitého vo vode akvária. Obsah CO₂, hlavne v estetickom, rastlinami bohato osadenom akváriu je vo väčšine prípadov nedostatočný, preto je ho potrebné do akváriovej vody dodávať.

Firmy, ktorých program je zameraný na výrobu akvaristických pomôcok – počítajúc tu aj najrenomovanejšie – vyvinuli veľké množstvo zložitých mechanizmov na obohatenie akváriovej vody oxidom uhličitým. Predávajú sa pod rôznymi názvami: CO₂ hnojenie, difuzér, difuzér so špirálou, difuzér s počítačom bubliniek (bublecounter), membránový difuzér, fertilizačné zariadenie, CO₂ reaktor a iné. Najzávažnejším nedostatkom väčšiny zariadení je, že sa pri ich používaní nedá hodnoverne zistiť množstvo CO₂, ktoré sa absorbuje do vody akvária. Tento nedostatok bol odstránený pri kvalitnejších membránových difúzoroch. Pri týchto prístrojoch je však problematické udržiavanie čistoty membrány a i nepatrným kalom uchyteným na membráne sa rapídne znižuje efektivita prístroja.

Princíp absorbéra, s presným určením absorbovaného CO₂, pri jeho 100%-nom využití
Princípom prístroja je pohlcovanie plynného CO₂ do akváriovej vody z miniatúrneho potápačského zvonu (kesónu).

Kesón je dutý kváder (valec, alebo iný vhodný geometrický tvar) bez dna, ponorený do vody. Keď do kesónu privedieme plynný CO₂, vyplní priestor pod stropom kesónu a vytlačí vodu z kesónu – v závislosti od objemu plynu vytlačí len časť vody, alebo všetku vodu. Voda vyvíja na plyn v kesóne určitý tlak, ktorý je priamo úmerný hĺbke ponoru, teda výške vodného stĺpca nad kesónom. V podmienkach akvária, i keď tlak plynu v kesóne je len o málo vyšší ako tlak vzduchu nad hladinou akvária, tento tlak je postačujúci na postupnú, pomerne rýchlu absorbciu CO₂ do akváriovej vody cez medzifázové rozhranie plyn / kvapalina. (Tento tlak je však natoľko nízky, že nespôsobí silné sýtenie a vytvorenie "sódovky" v akváriu.) Absorbcia CO₂ sa urýchľuje stálou výmenou vody v prístroji čerpadlom. Absorbér oxidu uhličitého rieši aj sledovanie objemu absorbovaného plynu, preto je prístroj z priesvitného materiálu s vyznačenou stupnicou na bočnej stene v ml³.

Základná schéma klasického kesónu

Základy konštrukcie CO₂ absorbéra pre použitie v akvaristike.

A - absorpčná komora
B - čerpadlová komora
1 - strop absorbéra súčasne aj strop absorpčnej komory s otvorom pre únik vzduchu pri vkladaní absorbéra do akvária a pre vstup CO₂ pri prevádzke absorbéra
2 - otvor pre odtok vody obohatenej o CO₂; z absorbéra
3 - medzikomorová stena s otvorom pre vyústenie výtokovej rúry čerpadla
4 - otvor pre vstup vody do čerpadlovej komory absorbéra
5 - dno čerpadlovej komory súčasne aj dno absorbéra

Súčiastky na realizáciu prototypu absorbéra.

Zoznam použitých elementov:
- Teleso absorbéra valcovitého tvaru (plexisklo) s vyrezanými otvormi a s hermeticky fixovanou hadičkou v strope absorbéra (na začiatku spoločnou, vyššie rozdelenou "T – trúbkou" na dve ramená: 1. pre odvedenie vzduchu pri vkladaní absorbéra do akvária a 2. pre prívod CO₂ - viď nákres str. 5. )
- Dno absorbéra (biela umelá hmota)
- Ochranné sito na prekrytie otvorov v telese absorbéra
- Prísavné držiaky
- Kruhová medzikomorová lamela s excentrickým otvorom pre výtokovú rúrku čerpadla
- Čerpadlo s elektrickým káblom

Kompletizovaný prototyp absorbéra

Schéma výstupu hadičky z absorbéra

Funkčný prototyp absorbéra v akváriu

Poznámky pre spustenie absorbéra do prevádzky

1. Absorbér ponárame pod hladinu vody v akváriu v zvislej polohe s otvoreným ventilom na odvzdušňovacom ramene výstupnej/vstupnej hadičky a s uzatvoreným ventilom na ramene pre vstup CO₂. Ponárame ho pomaly, aby vzduch z absorpčnej komory stačil unikať.
2. Ponoríme ho do takej hĺbky, aby strop absorbéra bol pod hladinou vody cca 50 mm.
3. Prísavnými držiakmi fixujeme absorbér k bočnej stene akvária.
4. Uzavrieme ventil na odvzdušňovacom ramene výstupnej hadičky a otvoríme ventil na ramene vstupnej hadičky pre CO₂.
A.- Oxid uhličitý napúšťame do absorbéra z tlakovej nádoby skvapalneného CO₂. Vpustený plyn vytláča vodu z absorpčnej komory. Výška jej klesajúcej hladiny, sledovateľná na bočnej stene absorbéra (v ml³) udáva množstvo plynného CO₂ na absorbciu. Po dosiahnutí požadovaného objemu, uzavrieme ventil a zapneme čerpadlo. Hladina vody v absorpčnej komore sa postupne zvyšuje, čo svedčí o pohlcovaní plynného CO₂ akváriovou vodou. Keď voda vyplní celú absorpčnú komoru, môžeme vypnúť čerpadlo, resp. vpustiť ďalší objem plynného CO₂ na absorbciu.
B.- V kombinácii s počítačom bubliniek, zapojeného na napúšťacie rameno viacúčelovej hadice, do absorpčnej komory napúšťame len také množstvo plynného CO₂, ktoré – pri zapnutom čerpadle – sa stačí priebežne absorbovať do vody. V danom prípade, pod stropom absorbéra sa vytvorí len malá plynná bublina, ktorá hladinu vody nestláča nižšie a množstvo bezstratovo absorbovaného oxidu uhličitého sa udáva počtom bubliniek

Pozorovania pri prevádzke prototypu absorbéra

1. Pri prevádzkovaní absorbéra je dôležité zaistiť dobrú cirkuláciu vody v akváriu (napr. výkonným filtrom), aby "obohatená" voda z absorbéra sa rovnomerne v akváriu rozptýlila a dostala ku všetkým rastlinám.
2. Pri naplnení absorbéra 200 ml CO₂ pri zapnutom čerpadle (nastavenom na minimálny výkon) sa absorbovalo do vody za 30 minút asi 75 ml CO₂. Ak čerpadlo nebolo zapnuté, za tých istých podmienok sa absorbovalo len asi 10 ml CO₂.
3. Aj v prípade, že použité CO₂ je "kontaminované" vzduchom, všetok prítomný oxid uhličitý sa absorbuje, keďže CO₂ je ťažší ako vzduch a v absorpčnej komore vyplní priestor tesne nad hladinou vody. Reziduálny vzduch potom, ako hladina vody v komore sa prestane dvíhať (absorbcia CO₂ sa skončila), vypustíme odvzdušňovacou hadičkou.

Poznámka:
Popísaný prototyp absorbéra je "vnútorný" (je uložený do nádrže). Modifikáciou tohto – na princípe spojených nádob – je možné realizovať "vonkajší", vedľa alebo za nádržou, ktorý viac vyhovuje estetickým požiadavkám akvária.

výrobok zapísaný Úradom priemyselného vlastníctva Slovenskej republiky do registra ako úžitkový vzor číslo 5603, dňa 1.10.2010