L’aeratore in acquario: funzionamento e utilità

Scambi gassosi e solubilità

Abbiamo scritto che l’aeratore si limita a spingere aria dentro l’acquario.
Talvolta viene chiamato «ossigenatore», ma è un termine improprio perché l’aria è una miscela di tanti gas, non solo ossigeno.

Ma l’aeratore fa aumentare l’ossigeno nell’acquario, oppure no?
E disperde la CO₂?

Ebbene, nella maggioranza dei casi gli effetti dell’aeratore sono esattamente questi.
Il primo, in particolare, è il principale scopo dell’aeratore: aumentare l’ossigeno disciolto in acqua a beneficio della fauna.

La dispersione di anidride carbonica è, invece, un effetto collaterale non desiderato in acquari piantumati, in particolare nel periodo diurno di fotosintesi.

Per comprendere meglio cosa avviene, facciamo una digressione sugli scambi gassosi, partendo dalla composizione dell’aria.

Gli scambi gassosi

L’aria è costituita al 78% del suo volume da azoto, al 21% da ossigeno e da tracce di altri gas, tra i quali l’anidride carbonica allo 0,04%.

Grazie alla pressione esercitata da ciascun gas, una parte di essi si discioglie naturalmente in acqua fino a raggiungere all’equilibrio la concentrazione massima di saturazione, chiamata anche solubilità.
Quando, a causa di qualche variazione esterna, viene temporaneamente superato questo limite (in particolare se tale variazione è ampia e repentina), vedremo formarsi delle bolle nel liquido che risaliranno rapidamente in superficie ristabilendo l’equilibrio. Ciò accade, ad esempio, quando stappiamo una bottiglia di champagne.

La solubilità

La solubilità del gas dipende dalla sua «affinità molecolare» con l’acqua, ed è proporzionale alla pressione parziale che esercita sulla stessa.
Ma dipende anche dalla temperatura e dalla salinità dell’acqua.
La temperatura influisce notevolmente: ad esempio, salendo da 10 a 30 °C, l’ossigeno disciolto diminuisce del 30% circa.
Possiamo invece trascurare la salinità per la maggior parte degli acquari d’acqua dolce (ma, negli acquari marini, comporta una netta riduzione della solubilità).

Se, ad esempio, versiamo dell’acqua distillata in una tinozza, a 25 °C sul livello del mare, una volta raggiunto l’equilibrio troveremo una certa concentrazione dei gas disciolti, come mostrato nel lato destro del grafico:

Alle concentrazioni di nostro interesse, possiamo considerare con ottima approssimazione i gas disciolti totalmente indipendenti tra loro. Quindi la concentrazione di un gas non influenza la concentrazione di un altro gas; entrambe dipenderanno solo dalla pressione parziale, dalla solubilità e dalla temperatura.

Le proporzioni tra questi gas disciolti in acqua sono diverse da quelle esistenti in aria, sono tra loro più bilanciate. La causa è la maggior solubilità, a pari condizioni, dei gas meno presenti in aria (per una maggiore affinità con l’acqua), rispetto ai gas più abbondanti.

La CO₂ è infatti circa 26 volte più solubile dell’ossigeno che, a sua volta, ha una solubilità doppia rispetto a quella dell’azoto.

La CO₂, inoltre, è l’unica a reagire con l’acqua, seppure in modo trascurabile per la solubilità. Circa il 2 per mille della CO₂ disciolta si combina con l’acqua formando acido carbonico che, a sua volta, abbassa il pH attraverso ulteriori reazioni.

Una curiosità sull’azoto…

Osservando nel grafico la concentrazione disciolta (13 mg/L di azoto gassoso corrispondono a circa 30 mg/L di nitrati), l’appassionato che conosce l’importanza di questo nutriente nel suo acquario piantumato potrebbe domandarsi a cosa servano allora i fertilizzanti a base di azoto, visto che ce n’è già così tanto disciolto naturalmente sempre a disposizione delle piante.
La risposta è semplice: quasi tutte le piante che abbiamo nei nostri acquari non sono in grado di assimilare l’azoto nella sua forma gassosa, perché spezzare il forte legame esistente tra i due atomi della molecola N₂ richiederebbe un gran dispendio di energia. Si limitano, quindi, ad assimilare l’azoto nella sua forma ammoniacale e nitrica, che troviamo anche nei fertilizzanti.

Per chi volesse approfondire ulteriormente il tema di questo capitolo, consiglio la lettura dell’articolo Equilibri gassosi in acquario.