A Quimiossíntese e a Manutenção do Filtro do Aquário

[Antonio Medeiros]

Autor: Antônio Medeiros

INTRODUÇÃO
Primeiro algumas observações:
Sou leigo no assunto e o presente texto, com suas limitações, representa as conclusões a que cheguei ao analisar alguns materiais disponíveis na internet, entre eles os citados na “bibliografia”, o que apenas exemplifica o assunto.
Desde já deixo o convite a quem tiver mais conhecimento, creio eu que, principalmente, nas áreas de química e bioquímica, para que escreva uma matéria com maior embasamento técnico.
Irei tratar da influência da quimiossíntese das bactérias nitrificantes na manutenção dos filtros dos aquários.
A quimiossíntese é a forma pela qual as bactérias nitrificam os compostos nitrogenados, ou seja, estarei falando do ciclo do nitrogênio.
Trata-se de um texto genérico, não irei colocar formulas ou esquemas complexos, nem mesmo citarei o nome das bactérias participantes de cada processo ou etapa.

DA QUIMIOSSÍNTESE
Primeiramente, procurarei tratar, básica e simplificadamente, da quimiossíntese das bactérias nitrificantes, portanto:
Vamos começar com uma definição genérica de quimiossíntese.

A quimiossíntese é o processo de transformação de material inorgânico em material orgânico, realizado por bactérias, por meio de oxidação, na ausência de energia luminosa.

Obviamente, para a finalidade deste texto, por se tratar do ciclo do nitrogênio, estarei falando de bactérias nitrificantes e o elemento trabalhado por estas bactérias que é o nitrogênio em suas diversas formas: a amônia, o amônio, o nitrito e o nitrato.
Para simplificar, daqui para a frente, quando citado, a amônia e o amônio serão denominados simplesmente amônia.

Há algumas informações importantes no entendimento da quimiossíntese:

1 - Quimiossíntese é o processo de transformação de material inorgânico em material orgânico pela ação de bactérias nitrificantes. Primeiramente as bactérias conseguem energia da oxidação do nitrogênio e posteriormente utilizam esta energia na produção do próprio alimento.
Portanto, as bactérias nitrificantes são:

Quimiossintetizantes: produzem sua energia através de reação química entre compostos inorgânicos: usam o oxigênio para oxidar o nitrogênio, conseguindo energia no processo e;

Autotróficas: produzem o próprio alimento, na ausência de energia luminosa: usam a energia química resultante da oxidação do nitrogênio juntamente com a água e gás carbônico para produzirem açucares; são auto suficientes.

2 - A quimiossíntese ocorre na ausência de energia luminosa. É por este motivo que os filtros são revestidos, pintados de preto, impedindo a penetração de energia luminosa, para maximizar a ação das bactérias nitrificantes nas mídias biológicas.

3 – A quimiossíntese é um processo de oxidação, ou seja, as bactérias utilizam o oxigênio, que está no ar e na água para oxidar, “ENFERRUJAR”, no caso, o nitrogênio em suas diversas formas. É por isso que a água que vai ao filtro precisa estar oxigenada; as bactérias precisam tirar o oxigênio: ou do ar - mas na presença de água corrente caindo e passando pelas mídias; ou da água, sempre fluindo, na qual elas estão submersas; no caso dos plantados presume-se que a água seja bem oxigenada, suprindo as necessidades das bactérias nitrificantes.

ESQUEMA DA QUIMIOSSÍNTESE
Um esquema simples da quimiossíntese fica assim:

AMONIA (quimiossíntese) –> NITRITO (quimiossíntese) –> NITRATO

Lê-se:
A amônia submetida a quimiossíntese torna-se nitrito; o nitrito submetido a quimiossíntese torna-se nitrato.

Fica claro que a quimiossíntese é o processo pelo qual as bactérias realizam a nitrificação, através da oxidação do nitrogênio, resultando em um composto mais oxidado.
Sendo assim, temos que:

AMÔNIA (sem oxidação) -> NITRITO (oxidado) -> NITRATO (maior oxidação)

DA LIMPEZA DO FILTRO E MÍDIAS BIOLÓGICAS
Eu tenho uma suspeição: mesmo aquários estabilizados e aparentemente bem cuidados estão sujeitos a surtos de compostos nitrogenados, e suas consequências, devido a decomposição de material orgânico produzido e acumulado, pelas bactérias, no filtro.

E a suspeição tem por base a seguinte analise:

Considerando a produção de material orgânico pelas bactérias do filtro do aquário; e que todo composto orgânico está sujeito a decomposição e produção de amônia: Conclui-se que é por isso que, apesar e independentemente de todo o cuidado com a filtragem física que possamos ter, com o tempo, o filtro e as mídias biológicas precisam de uma limpeza com a própria água do aquário para a retirada do excesso de material orgânico produzido pelas bactérias. Uma diminuição na frequência da limpeza do corpo do filtro e suas mídias pode acarretar o início de um surto de compostos nitrogenados, tendo como composto inicial a amônia.

Deixo anotado o que talvez seja uma deficiência da minha leitura das postagens dos demais aquaristas e do uso do sistema de busca do fórum: observo que a limpeza do corpo do filtro e das mídias biológicas aparenta não ter o mesmo destaque que tem, principalmente, a TPA e a sifonagem, sempre muito citadas no controle dos compostos nitrogenados.

Vejam os resultados que consegui em uma simples pesquisa no fórum:
TPA – 7.368 citações
TPAs – 3.309 citações – total de TPA/TPAs - 10.677 citações
Sifone – 87 citações
Sifonar – 635 citações
Sifonagem – 1.831 citações – total de sifone/sifonar/sifonagem - 2.553 citações
Limpe – 155 citações
Limpeza – 3.234 citações
Limpar – 1.829 citações – total de limpe/limpeza/limpar - 5.218 citações

OBS.: TPA/TPAs e sifone/sifonar/sifonagem são termos bem mais específicos; já limpe/limpeza/limpar são genéricos, referem-se a muitas coisas. Eu nem pesquisei por TPA/TPAs por extenso (troca(s)...).

Deixo uma indagação:

Será que a importância da limpeza do filtro e das mídia biológica não estará sendo negligenciada?

Se o seu aquário está com problemas com compostos nitrogenados, particularmente a amônia ou, se você quer agir preventivamente, o mais correto: faça TPA; sifone o substrato - com cuidado nos plantados – procurando tirar o máximo de material orgânico em decomposição depositado sobre o substrato; corte e retire as folhas das plantas que se apresentam deterioradas; limpe ou troque a mídia de filtragem física; limpe ou troque as mídias de filtragem química; limpe as mídias de filtragem biológica e o corpo do filtro, dentre outras medidas.

Não vá limpar as mídias no aquário! É para usar um pouco da agua retirada do aquário na limpeza. E não vá querer tirar todo o material orgânico das mídias e do filtro; é somente para tirar o excesso. No artigo do Marne Campos: Manutenção, o Segredo de um belo Aquário, veja link abaixo, há a indicação de se fazer a limpeza do filtro e suas mídias a cada dois meses.

BIBLIOGRAFIA (INTERNET)

https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_do_nitrog%C3%AAnio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Autotrofismo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Quimioss%C3%ADntese
http://www.aquaonline.com.br/artigos/aq ... lo-aquario
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/bio ... icacao.htm
http://www.panoramadaaquicultura.com.br ... ogenio.asp
https://pt.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADaco
https://pt.wikipedia.org/wiki/Nitrato
https://pt.wikipedia.org/wiki/Nitrito
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/ ... mica19.php
http://www.infoescola.com/bioquimica/quimiossintese/
http://www.todabiologia.com/ecologia/au ... trofos.htm
https://descomplica.com.br/blog/biologi ... ossintese/
http://www.aquaonline.com.br/forum/view ... =11&t=9251
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/bio ... intese.htm

[Xica]

Realmente a manutenção dos filtros é um ponto pouco debatido.
Aqui faço manutenção de canister a cada dois meses e de sump a cada seis meses, e a quantidade de material particulado que fica "estocada" ali dentro é realmente impressionante.
A pergunta que me faço é se aquilo tudo é um material que sofre degradação contínua e gera amônia ininterruptamente ou se ele chega a um ponto em que se torna apenas um resto inerte e não contribui mais para gerar amônia. Talvez tanto detrito provoque o entupimento de mídias biológicas diminuindo sua capacidade de abrigar colônias de bactérias? Ou talvez prejudique a circulação da água e consequentemente a oxigenação?
Só tenho perguntas.

[Antonio Medeiros]

Até onde compreendo, sim, tudo aquilo é material que sofre degradação; a degradação continua enquanto houver bactérias gerando material orgânico.
E há outro detalhe importante que não foi objeto do texto: alem da geração da amônia e derivados há a geração de outros compostos como por exemplo o fosforo. Ou as plantas absorveriam o excesso ou seria a festa para as algas. Creio que poderia chegar ao ponto de prejudicar a circulação de água. Seria uma grande loucura deixar isto acontecer. É melhor fazer a limpeza periódica do corpo de filtro e suas mídias.

[Marne Campos]

Excelente texto Antonio! Parabéns!

A parte da iluminação me chamou a atenção. Sempre se fala que os filtros devem ser escuros pois as bactérias "se dão melhor" em um ambiente com menos luz, agora entendi o motivo. Infelizmente, em 90% das coisas que encontrados sobre aquarismo na internet, impera o "tem que ser assim porque assim é melhor" e raramente encontramos o "tem que ser assim porque devido a isso, assim é melhor". Faz toda a diferença! Além disso, como a maioria não exige maiores explicações sobre uma afirmação, muita coisa errada acaba virando verdade absoluta e é passada para frente em proporção geométrica, isso tira bastante o crédito das informações que encontramos na internet, principalmente nos Facebooks da vida.

Voltando à iluminação. É necessário que haja completa escuridão para que as bactérias realizem a quimiossintese? Fiquei pensando em quem tem filtragem por sump sob aquário com estrutura aberta. Será que a filtragem em um sistema como esse pode ser satisfatória visto que ele está completamente exposto à luz ambiente?

[Xica]

Tem um trabalho de 2008 sobre aquicultura intensiva de água salgada com bastante informação sobre o processo de nitrificação.
Acho que vale a pena a leitura, Antonio.
Estudos sobre Nitrificação em biofilmes de um Biofiltro do tipoMBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) operando em água salgada

[Antonio Medeiros]

Algumas considerações:
Quanto ao texto inicial, fiquei relativamente tranquilo, pois, basicamente, trata-se de um resumo de uma matéria e de algum raciocínio logico de suas implicações no filtro do aquário; Já com relação ao texto abaixo, fico melindrado. Faço algumas suposições, aparentemente com alguma consistência, mas, sinceramente, fico com muitas dúvidas.

Avaliem, colaborem, corrijam: na medida do possível com subsídios consistentes.

Primeiramente, do que li, as bactérias nitrificantes são quimiossintetizantes: usam a energia proveniente das reações químicas (oxidação), o que as colocam em um determinado nicho.

Talvez por uma limitação interpretativa ou de falta de conhecimento técnico, fico na dúvida, pois parece que as bactérias até podem viver em ambientes iluminados; já o processo de quimiossíntese parece que ocorre (somente?) na ausência de iluminação.

A maioria dos textos relata o ciclo do nitrogênio no solo. Descreve as bactérias nitrificantes como habitantes do solo, mesmo quando este se encontra sob a água, como é o caso dos leitos dos rios, lagos e áreas alagadas. No solo estas bactérias encontram umidade e abrigo, mesmo relativo, da luz. Entretanto, devo ressaltar que não estou sendo, e nem poderia ser, categórico em afirmar que elas devam prescindir da iluminação.

No filtro do aquário as bactérias estão mais alojadas nas mídias biológicas. Vejo estas mídias como “o solo no filtro”. Principalmente no interior de cada mídia e no interior do conjunto de mídias, as bactérias encontrariam uma certa proteção da luz, se for o caso de precisarem desta proteção.

Tenho um livro: Introdução a Biologia Vegetal, de Eurico Cabral de Oliveira, 1996, Editora da Universidade de São Paulo – USP, em cujas pág. 32-33 é citado o seguinte a respeito da influência da luz nos corpos unicelulares:

“Esta, quando excessiva, pode oxidar os pigmentos fotossintetizantes. Assim, cada organismo está adaptado para viver dentro de uma faixa de amplitude de energia radiante que varia ao redor de seu ponto ótimo e que é especifica para cada organismo...”.

Observo que a citação acima está no capitulo: “Organismos fotossintetizantes com corpo unicelular”, mas creio que o destaque possa ser aplicado a todos os organismos unicelulares, em particular, às bactérias nitrificantes, que são o objeto do presente texto.

Desconheço qual seja a faixa de amplitude de energia tolerada pelas bactérias nitrificantes.

Deixo a indagação: Será que bactérias habituadas ao solo, suportam iluminação?

Talvez não suportem a iluminação direta do sol. Quanto a iluminação indireta ou proveniente de lâmpadas, com sinceridade: não sei. Mas, preventivamente, preferiria providenciar uma proteção, que poderia ser arrumar um pouco mais de mídias para compor o conjunto de mídias biológicas ou mantê-las em ambiente mais protegido da iluminação.

Creio que, ao invés de dar respostas conclusivas, o texto acima gere mais dúvidas.

[Marne Campos]

Bem que poderia existir uma lanterna que você direcionasse para algo e ela mostrasse o filme de bactérias vivas presentes ali.

Possivelmente com uma iluminação moderada, o desenvolvimento de bactérias deve ser melhor conforme a acomodação das mídias e a posição cada vez mais interna que elas ocupam dentro do "saquinho de mídia".