Compilation sur le traitement ou l'enlèvement des phosphates

Si cela commence comme tel, la présence de phosphates dans un aquarium ne se termine pas toujours à la manière d’un conte de fées.

Les phosphates se retrouvent dans les cellules de tous les organismes vivants, et par conséquent, dans tous les bacs récifaux que nous possédons. Si, si, même dans le vôtre…

Les phosphates, ou PO4, sont composés de Phosphore (P), un des 14 premiers éléments présents sous forme de trace dans l’eau de mer (il y en a 70) et considérés comme essentiels dans l’eau de nos bacs.

Afin de mieux comprendre la suite, il est nécessaire de passer par un petit cours de chimie…restez calme, ce sera comme pour la piqûre, ça ne fera pas mal !

Les molécules dites « organiques », même les plus compliquées (parfois plusieurs centaines d’atomes), ne sont composées le plus souvent que d’un petit nombre d’éléments différents. Les éléments « constitutifs » des molécules organiques sont principalement : le carbone (C) , l’hydrogène (H), l’oxygène (O) et l’azote (N). Viennent ensuite par ordre de fréquence décroissant les éléments tel que le Chlore (Cl), le Phosphore (P), le Magnésium (Mg), etc…

Il faut s’imaginer la molécule organique dotée d’un « corps » qui serait une chaîne d’atomes de carbone (C) sur laquelle divers autres atomes (oxygène, hydrogène, phosphore, etc…) peuvent venir se fixer tels des « bras ».


Par exemple :
Parlons donc des phosphates organiques
Ils sont associés à des molécules organiques parfois longues et ne sont donc pas libres.
Des molécules complexes telles que l’ADN (acide désoxy-ribonucléique, porteur des gênes), les phospholipides et certaines protéines en contiennent.
Plus de 90% des phosphates présents dans l’aquarium sont des phosphates organiques.
C’est l’écumeur qui va permettre de retirer une grande partie des phosphates organiques, et cela avant qu’ils ne soient transformés en phosphates inorganiques. Mais pas la totalité…
Ces molécules organiques, sous l’action d’enzymes (d’autres molécules dont le rôle est de découper les liaisons entre les atomes ou groupes d’atomes), sont transformées en phosphates inorganiques. C’est l’ortho-phosphate, forme la plus simple du phosphore (PO4, souvent appelée Pi par les biologistes).


L’ortho-phosphate est composé d’un atome de Phosphore central auquel sont liés quatre atomes d’oxygène. On pourrait le voir comme une forme de mise en réserve d’énergie.


Un exemple :
L'ATP ou adénosine-triphosphate est une molécule utilisée chez les êtres vivants pour fournir de l’énergie. Cette énergie est « stockée » dans les liaisons des groupements phosphate. Les molécules d'ATP transmettent leur énergie lorsqu’un groupement phosphate est oxydé (ATP -> ADP + Pi + énergie). Elles deviennent alors de l'ADP (adénosine diphosphate). L’ATP est en fait un donneur d'énergie universel, et c'est la seule source d'énergie directement utilisable par la cellule.

La coupure des liaisons entre les phosphates et le ribose libère énormément d’énergie utilisable dans d’autres réactions ou cycles biochimiques.
Dans l’eau de mer, on le retrouve sous plusieurs formes dépendantes du pH. A un pH de 8.1, il y a 0.5% de H2PO4ˉ Û 79% de HPO42ˉÛ et 20% de PO43ˉ. Si le pH remonte, les pourcentages changent vers plus de PO43ˉ et moins de HPO42ˉ.

L’ortho-phosphate joue un rôle prépondérant au sein de l’aquarium car c’est lui que les algues utilisent pour leur croissance.

Chez les organismes inférieurs, principalement les algues, on trouve surtout des granules de poly phosphates qui peuvent être constitués de 106 résidus de phosphates. En mourrant, ces dernières libèrent d’importantes quantités de phosphates directement assimilables par d’autres algues. Siphonner ces algues permet d’enlever une partie des phosphates.

Il suffit d’un taux dépassant 0.03 ou 0.04 ppm (mg/l) pour que les algues filamenteuses commencent à se développer.

Cependant, la présence de phosphates influence aussi négativement la croissance des coraux ! Et contrairement à ce qu’on peut lire souvent, les phosphates jouent un rôle plus important dans la prolifération des algues que les nitrates. Si effectivement les nitrates ne sont pas recommandables, il apparaît qu’ils affectent plus les couleurs et l’appétit des poissons, le « mal être » des coraux et la présence de cyanobactéries, que la prolifération des algues filamenteuses.

La majorité des tests vendus dans le commerce et utilisés par les aquariophiles ne détectent pas tous les phosphates organiques. Pour cela, il faut que les liaisons entre le composé organique et le phosphate soient brisées afin de libérer le phosphate inorganique et pouvoir le tester.

Comme on le voit, les phosphates s’avèrent difficiles à supprimer totalement. Plutôt que de chercher un produit miracle, tentons de déterminer les origines des phosphates de manière à éviter autant que possible de les accumuler.
Les causes :
En résumé : tout ce qui provient d’un être vivant est composé en partie de phosphates : les cadavres de poissons, le sable ou les squelettes de coraux. Mais aussi tous les déchets produits par les animaux vivants.
Dans l’aquarium :
- un animal mort qui se décompose
- les fèces des poissons
- les bactéries qui meurent
- la surpopulation en poissons ou en coraux
- le sable : certains sables contiennent des phosphates qui peuvent être libérés grâce à la chute du pH qui s’opère en zone anaérobie (si l’épaisseur de sable est suffisante)
- les pierres vivantes : tout comme le sable, les pvs peuvent libérer des phosphates lors d’une chute du pH. Par exemple, lorsque des cyanobactéries colonisent les pvs, elles acidifient le milieu afin de pouvoir mieux extraire les nitrates et phosphates.
En provenance de l’extérieur :
- l’eau utilisée pour les remises à niveau ou les changements, si on n’utilise pas d’osmoseur ou si celui-ci est défectueux
- le sur-nourrissage des poissons qui entraîne la décomposition de la nourriture non assimilée, larguant des phosphates mais aussi du CO2 et des composés azotés
- les sels synthétiques peuvent parfois être source de phosphates
- le charbon actif peut aussi en libérer
- la nourriture congelée distribuée sans l’avoir nettoyée au préalable car pour sa conservation, certains sels de phosphate inorganique y sont ajoutés
- tout ce qui est susceptible d’en contenir comme l’hydroxyde de calcium utilisé pour faire de l’eau de chaux, les buffers pour le Kh, les divers additifs
- et encore bien d’autres sources….
Très souvent, l’accumulation des phosphates est le fait de plusieurs de ces causes.
Les conseils ?
Les conseils à donner pour éviter cela seront de tester souvent le taux de phosphates de manière à ne pas les laisser atteindre des niveaux où lutter contre eux devient un vrai challenge. Tester l’eau, les sels, le charbon, et éventuellement tout ce qui peut être ajouté souvent dans l’aquarium…
Ne pas donner trop de nourriture par rapport à la quantité de poissons. Bien souvent, ils comprennent vite de quel coin arrive la nourriture, et à chaque fois qu’on passe devant le bac, ils se précipitent vers cet endroit. L’impression qu’ils donnent en faisant cela est qu’ils ont faim, et qu’ils réclament de quoi manger…et donc : hop, une petite pincée de granulés ou une portion d’artémias…
La nourriture sèche contient bien plus de phosphates que les cubes de congelé. Et pourtant c’est souvent avec ce type d’aliments qu’on a la main lourde.
L’idéal est de rincer ou de filtrer la nourriture congelée. Personnellement, je la décongèle dans une pince à thé. Mais c’est selon votre imagination : tamis fin, épuisette à maille fine, etc…
Observer les habitants du bac afin de vérifier le nombre de poissons. Parfois, il faut un ou deux jours avant de s’apercevoir qu’il en manque. Evidemment, s’il a décidé d’aller mourir derrière le décor, soit le poisson est petit et on espère que les bernard-l’hermite, ophiures ou autres crevettes s’en chargeront rapidement, soit il est de bonne taille et là…peut-être est-il bon de démonter le décor, avec courage, mais pour éviter toute catastrophe.
L’eau de chaux :
L’utilisation d’eau de chaux peut permettre de précipiter les phosphates. En effet, le pH élevé de l’eau de chaux entraîne un passage des HPO42ˉ vers les PO43ˉ. Le calcium de l’eau de chaux va former une molécule de phosphate de calcium, Ca3(PO4)2, qui précipite.
Le problème, c’est qu’ils précipitent dans l’aquarium, et donc sur les pierres et le sable. Et il suffit d’une chute de pH pour larguer les phosphates. La capacité de l’aragonite à fixer les phosphates est maximum à un pH de 8.4 et diminue avec le pH. Par conséquent, la réaction est réversible lorsque le pH baisse. L’aragonite (ou le sable) stocke ainsi les phosphates qui restent une source de nourriture pour les algues et qui s’avèrent très difficiles à éliminer.
Une méthode simple consiste à injecter l’eau de chaux directement à l’entrée de l’écumeur. Les phosphates ainsi précipités peuvent être enlevés et ne restent pas dans le bac.
Lorsque de nombreuses solutions auront été testées pour se débarrasser des phosphates (et des algues) et que le problème persiste, il faudra peut-être envisager de retirer le sable…
Une autre possibilité est de garder le pH du bac aux alentours de 8.4 afin d’éviter le rejet des phosphates dans l’eau…..
Les oxydes de métaux :
Proposés dans le commerce comme produits anti-phosphates, les oxydes d’aluminium sont traités pour absorber les ortho-phosphates et sont vendus sous forme de granulés, de poudre ou autre…
Une utilisation régulière de ces produits permettra donc l’élimination du phosphate inorganique. Mais ils n’ont aucune influence sur les phosphates organiques. Si une prolifération d’algues dans le bac est due dans un premier temps à la présence de phosphates organiques, les oxydes d’aluminium ne seront pas efficaces.

Dans la même gamme, une méthode pas toute nouvelle mais qui à faillit disparaitre est celle de l’usage de la paille de fer qui met en œuvre la particularité cité plus haut. Au contact de l'eau Le fer s'oxyde en formant un ion Fe3+ (3 électrons manquent pour la stabilité électrique). Ces ions, du fait de leurs charges électrostatique sont instables et cherchent donc des anions pour retrouver un équilibre. Or le phosphate est un anion PO43- qui du coup se lie avec le fer pour former FePO4.
le phosphate de fer est insoluble à PH>7 et précipite immédiatement (Précipité blanc). Ceci à pour effet de troubler l’eau du bac lors de la mise en place de paille de fer. La mise en œuvre reste simple, une poignée de paille de fer placée dans une chaussette de filtration le tout placé en amont de l’ecumeur. LA charge est mise en place pour une durée de 3 voire 4 jours. Ensuite on la retire et éventuellement après rinçage on peut la replacer. A noter que l’ecumeur vas produire durant tout le traitement un jus très foncé et ce même avec un réglage clair.

La présence de macro-algues :
Les macro-algues comme les Caulerpes peuvent être « cultivées » dans le refuge par exemple. Elles se nourrissent des phosphates. Ceux-ci ne sont dès lors plus présents pour les algues filamenteuses (ou micro-algues).
L’avantage de ces algues est qu’elles ne réduisent pas seulement les phosphates, mais aussi les composés azotés. Certains aquariophiles font pousser les palétuviers avec des résultats plus ou moins concluants. C’est également la méthode la moins chère au final…
Cependant, l’efficacité des macro-algues dépend beaucoup de la quantité de phosphates apportée quotidiennement dans le bac. Elles ne peuvent pas tout consommer, d’autant qu’elles vont rapidement entrer en concurrence avec des organismes plus performants comme les cyanophycées.
L’écumeur :
Il représente un moyen très efficace de retirer un maximum de phosphates organiques. En effet, les molécules organiques ont souvent une forme complexe qui s’organise avec un pôle hydrophobe (« qui n’aime pas l’eau ») et un pôle hydrophile (« qui aime l’eau »). Du coup, les molécules organiques vont être comme emprisonnées, avec le pôle hydrophobe à l’intérieur et le pôle hydrophile à l’extérieur de la bulle d’air.
L’écume produite est ainsi composée des molécules organiques concentrées qui n’auront pas le temps de se décomposer en Pi.
Quelles conclusions tirer de tout ceci ?
Sans aucun doute que les phosphates restent très difficiles à éliminer totalement. D’autant plus qu’ils sont stockés au sein du sable et des pierres vivantes mais aussi sous la forme complexe de molécules organiques, rarement détectées par les tests classiques et susceptibles d’être transformées en Pi, nourriture des algues filamenteuses et indésirables en aquarium.
La lutte contre les phosphates est indispensable durant toute l’existence du bac. N’oublions pas que c’est un système clos pour lequel il faut faire autant d’apports (iode, strontium, magnésium, etc.) que d’éliminations de déchets.
Il vous reste donc à tenter de maintenir un taux de phosphates très bas en utilisant les diverses méthodes d’élimination ou de prévention et de vous armer de patience…

Pour terminer, il reste les systèmes naturel comme les bacs Jaubert, à lit de sable épais (DSB) ou à lit de sable épais déportés (RDSB) ces derniers, de plus en plus en vogue permettent effectivement de traiter les phosphates d’un bac par recyclage via des micros organismes. Ils impactent en outre tous les composés azotés. Leur efficacité ne peut être contesté


Pour résumer,

nos bacs subissent un apport permanent de phosphates organique non mesurable par les tests qui eux ne prennent en compte que les ortho phosphates ou phosphates inorganique.
L’ecumeur ne traite que les phosphates organiques son dimensionnement devra être correct voire largement surdimensionné en cas de bacs fortement peuplés.
Afin de renforcer son action on le réglera de façon à obtenir une écume claire.
Pour les orthophosphates, seule les résines ou la paille de fer sont efficaces. Les résines seront utilisées dans des systèmes de filtration active (filtre extérieur, fluidisé etc.)
La paille de fer elle sera utilise en passif avant l’écumeur
L’usage d’une charge de résine fonctionnant en permanence est souhaitable. La dose se situant à 100 gr pour 500 litre renouvelée tout les 15 jours est une bonne base

Source :

http://www.aqua-univers.com
http://www.reef-guardian.com
http://www.reefcentral.com/

tout est dit.
je persiste à dire que, pour nous aquariophile la meilleurs des solutions est la paille de fer en passage forcée pour les cas désespéré et en suite en passif en traitement de fond.
une pelote de paille de fer dans une verrine à confiture sans couvercle posée dans le courant de la décante et pour moi la meilleure des assurances contre les phosphates dans nos bacs qui sont tout de même bien chargés en vivant, sans compter sur la composition du sol en jaubert (des coquilles, d'huitres, d'escargots etc ...).
les puristes vont arguer qu'il n'y a cas faire attention au nourrissage, aux sédiments, beaucoup de changement d'eau etc ...
pour ma part, nonobstant les règles élémentaires en la matière pour le récifal, je joues la carte de la prévention.

MNZ66 a écrit:
En résumé : tout ce qui provient d’un être vivant est composé en partie de phosphates : les cadavres de poissons, le sable ou les squelettes de coraux. Mais aussi tous les déchets produits par les animaux vivants.

Merci pour cette compilation MNZ66

J'ai perdu la majorité de mes SPS pendant l'été. J'ai déplacé tous les squelettes des coraux morts dans ma décante. Je me disais que le PH allait dissoudre les squelettes et permettre de maintenir un taux de Calcium plus haut dans l'eau. Mais je constate depuis la mort de mes SPS, l'apparition de Cyano, la mort de mes nouvelles boutures et un taux de Po4 a 0.32 !
-> Penses-tu que laisser ses coraux morts dans ma décante puisse être a l'origine de ce problème de Po4?


De plus, utiliser de la paille de fer dans un Jaubert n'est il pas risqué ? Notre écumeur est le lit de sable. Lors de la destruction de ces phosphates de fer, n'allons nous pas stocker les ions Fe3+ dans notre sable ? Je pense que la chaussette n'est pas totalement imperméable. Du coup, la paille de fer me fait un peu peur. Mon raisonnement est-il faux?

Merci

Non, ce n'est pas faux.

Si tu as correctement nettoyé tes restes de coraux, il y a peu de risque qu'ils relarguent des phosphates mais perso, je ne l'aurais pas fait.
difficile de nettoyer les interstices d'un corail mort correctement, je parle des orifices des polypes sur le squelette.

Pour la paille de fer, tu peux aussi utiliser un ou deux clous en acier, propres, que tu mets dans un coin du bac, l'oxydation étant plus lente qu'avec la paille de fer, tu ne risques pas un manque d’oxygène dissous et le précipité de rouille et de phosphate restera dans le bocal, mets une moustiquaire par dessus ton bocal qui fera office de couvercle, avec un élastique par exemple, pour que les poissons ou le courant d'eau ne renvoit pas tout dans le bac.
tu peux aussi mettre une filtration en place pour recuperer un maximum de phosphates de fer précipités.

ton taux de phosphates devrait baisser rapidement.

Hello,

tu laisses tremper les clous dans l'eau sans protection??

@+

Dans un bocal: au fond du bocal, un peu de perlon et par dessus les clous ( quelques un , pas une tonne ), par dessus du perlon en fine couche et une moustiquaire pour ne pas que les poissons aillent fouiller dedans. L'oxyde de fer restera dans le perlon du bocal et le précipité blanc de phosphate de fer qui sera plus léger qu'avec une paille de fer sera piégé en partie dans le filtre externe ou interne. Une partie sera déposé sur le substrat mais reste insoluble à ph > 7

Ok, je comprends mieux.

@+

Coucou,

Je me pose des petites question niveau FePO4(S) (ou tout autre solide précipité)
D'après ce que j'ai compris ce composé reste solide si le ph est >7
Mais dans la méthode Jaubert.
LeFePO4 risque avec le temps de sédimenté et arriver à la couche dont je me pose la question :
Qui est la couche Anaérobiome. Ici ce passe pas mal de réaction dont une réaction qui acidifie le milieu (CO2 par exemple)
La percolation étant très lente et donc une certaine diminution du pH dans ce niveau est très probable voir les couche au dessus aussi (CO2 est un gaz donc vas remonté à la surface)

Solubilisant le composé FePO4 en Fe(3+) + PO4(3-) qui pourrais être dangereux pour la partie anaérobiome non ?
Du coup tuer les bactérie qui s'occupe des NO3(-) en N2 etc....

N'oublions pas qu'il y a aussi NH4(+) qui est en assez grande quantité dans ce milieu.

Ne sachant pas le pH exacte de ce milieu et que plus il y a de FePO4 plus la réaction essaye de tendre vers la ionisation de ce composé.
Je me dis qu'il faut pas mal de temps avant que cela arrive.
Mais les bacs qui ont déjà quelques année ne serait pas sujet de ce problème ?

en présence d'oxygène :

pH > 7 :
4 Fe2+ + 4 HPO42– + O2= 4 FePO4— + 2 H2O

pH < 7 :
4 Fe2+ + 4 H2PO4– + O2= 4 FePO4— + 2 H2O + 4 H+

sans :

pH > 7 :
Fe3+ + HPO42–= FePO4— + H+

pH < 7 :
Fe3+ + H2PO4–= FePO4— + 2 H+

Du coup vue la vitesse de la réaction (précipitation rapide), on va dire qu'elle est très favorable dans le sens 1 (gauche->Droite)

Pas de problème d'acidité par rapport CO2 ou NH4(+)
juste que Fe(3+) fixera un autre composé par rapport au pH.

Il y a tout de même le problème de FePO4 qui plus il y en a en concentration a un endroit plus il a tendance a ce solubilisé .
Donc quand il y aura saturation on vas pas avoir un problème ? x)

Vous en pensez quoi ?

yo, il y a tout un ensemble de réaction à prendre en compte, rien nous dit qu'il n'y a pas formation de sulfure de fer, d'acide orthophosphorique etc ... dans les tréfonds du plénum.

ce qu'il faut retenir c'est qu'il faut capter ce qui précipite (mousse, ouate, perlon etc...).

Hello,

il s'agit d'une excellente réflexion, mais le problème du relargage des PO4 a déjà été abordé ici avec une réponse du professeur Jaubert.

Dans le cas d'une élimination des P04 par précipitation et comme le souligne notre ami Chrysopolis, il est préférable voire indispensable de capter ce qui précipite afin de l'extraire de l'aquarium.

@+

Belle explication du professeur.

sans compter que le phosphores ourte d'être présant et mesuré sous sa forme ioniaque d'orthophosphate libre(H2PO4- et HPO42-), il est présent sous de multiples formes comme le phosphore soluble dans l'eau, le phosphore non-apatitique lié au fer et à l'aluminium, le phosphore apatitique lié au calcium, le phosphore résiduel contenant le Phosphore organique (et notamment les bactéries).

je crois comme le dit le professeur, qu'il ne faut pas essayer de tout maîtriser.

Merci pour vos réponse.

Je comprend mieux, mais comme certain parlé de mettre une paille de fer
Je pensais que vous ne captiez pas les résidus formé.

mettre de la paille de fer oui, mais en récupérant ce qui précipite.

Même après plusieurs années, je découvre des Topic très intéressant.


Question : l'utilisation de carbone (sucre, vodka, vinaigre, etc) pour faire descendre le Nitrate/phosphate, agit sur les phosphate organique ou inorganique ?