Mantenere una colonia batterica sana
I principali parametri che influenzano la crescita dei batteri da considerare quando si mantiene un biofiltro sano sono un’adeguata superficie e condizioni dell’acqua adeguate.
Superficie
Le colonie batteriche prospereranno su qualsiasi materiale, come le radici delle piante, lungo le pareti delle vasche di pesce e all’interno di ogni tubo di coltivazione. L’area totale disponibile per questi batteri determinerà la quantità di ammoniaca che sono in grado di metabolizzare. A seconda della biomassa ittica e della progettazione del sistema, le radici delle piante e le pareti delle vasche possono fornire un’area adeguata. I sistemi con elevata densità di stoccaggio dei pesci richiedono un componente separato di biofiltrazione in cui è contenuto un materiale con una superficie elevata, come terreno di crescita inerte - ghiaia, tufo o argilla espansa (Figura 2.7).
pH dell’acqua
Il pH è come acido o basico è l’acqua. Il livello di pH dell’acqua ha un impatto sull’attività biologica dei batteri nitrificanti e sulla loro capacità di convertire ammoniaca e nitriti (Figura 2.8). Le gamme per i due gruppi nitrificanti di seguito sono state identificate come ideali, ma la letteratura sulla crescita dei batteri suggerisce anche un intervallo di tolleranza molto più ampio (6-8,5) a causa della capacità dei batteri di adattarsi all’ambiente circostante.
| Batteri nitrificanti | pH ottimale | | — | — | | Nitrosomonas spp. | 7.2-7.8 | | Nitrobatterio spp. | 7.2-8.2 |
Tuttavia, per l’acquaponica, un intervallo di pH più appropriato è 6-7 perché questo intervallo è migliore per le piante e i pesci (il capitolo 3 discute il compromesso sui parametri di qualità dell’acqua). Inoltre, una perdita di efficienza batterica può essere compensata avendo più batteri, quindi i biofiltri dovrebbero essere dimensionati di conseguenza.
Temperatura dell’acqua
La temperatura dell’acqua è un parametro importante per i batteri e per l’acquaponica in generale. L’intervallo di temperatura ideale per la crescita e la produttività dei batteri è di 17 -34 °C. Se la temperatura dell’acqua scende sotto i 17 °C, la produttività dei batteri diminuirà. Al di sotto dei 10 °C, la produttività può essere ridotta del 50% o più. Le basse temperature hanno un forte impatto sulla gestione delle unità durante l’inverno (cfr. capitolo 8).
Ossigeno disciolto
I batteri nitrificanti necessitano sempre di un adeguato livello di ossigeno disciolto (DO) nell’acqua per mantenere alti livelli di produttività.
La nitrificazione è una reazione ossidativa, in cui l’ossigeno viene utilizzato come reagente; senza ossigeno, la reazione si arresta. I livelli ottimali di DO sono 4 -8 mg/l. La nitrificazione diminuirà se le concentrazioni di DO scendono al di sotto di 2,0 mg/ litro. Inoltre, senza sufficienti concentrazioni di DO, può crescere un altro tipo di batteri, uno che converte i preziosi nitrati in azoto molecolare inutilizzabile in un processo anaerobico noto come denitrificazione.
Luce ultravioletta
I batteri nitrificanti sono organismi fotosensibili, il che significa che la luce ultravioletta (UV) proveniente dal sole è una minaccia. Questo è particolarmente il caso durante la formazione iniziale delle colonie batteriche quando viene istituito un nuovo sistema aquaponico. Una volta che i batteri hanno colonizzato una superficie (3-5 giorni), la luce UV non pone problemi importanti. Un modo semplice per rimuovere questa minaccia è quello di coprire l’acquario e i componenti di filtrazione con materiale protettivo UV, assicurandosi che l’acqua nella componente idroponica sia esposta al sole, almeno fino a quando le colonie batteriche non sono completamente formate.
I batteri nitrificanti cresceranno su materiali con una superficie elevata (Figura 2.9), protetti con materiale protettivo UV e in condizioni di acqua adeguate (Tabella 2.1).
TABELLA 2.1
####### Gamma di tolleranza alla qualità dell’acqua per i batteri nitrificanti
| | **Temperatura (°C) ** | pH | **Ammoniaca (mg/litro) ** | **Nitrito (mg/litro) ** | **Nitrato (mg/litro) ** | **DO (mg/litro) ** | | — | — | — | — | — | — | — | — | | Intervallo di tolleranza | 17 -34 | 6 -8.5 |\ < 3 |\ < 3 |\ < 400 | 4 -8 |
*Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l’alimentazione e l’agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *