Calcium / Balling
 

Wat is Calcium ?

Ca²⁺ is met 420 mg/l de nr 5 in de top 100 van ionen die in zeewater zijn opgelost. Alleen  chloor 18.880 mg/l,  natrium 10.770 mg/l , sulfaat 2.712 mg/l en magnesium 1.290 mg/l komen in nog grotere hoeveel­heden voor. Die grote hoeveelheid 420 mg/l is belangrijk en moet je constant houden.

Calcium speelt een belangrijke rol in de skelet- en tandopbouw van alle gewervelde en van vele ongewervelde dieren, onder de vorm van calciumcarbonaat en calciumfosfaat. Daarom moet op geregelde tijdstippen het calciumgehalte bepaald worden.
Met de testkits van Salifert en Red Sea bestaat al enige ervaring.
Let op bij gebruik van testkits voor calciumbepaling, ze moeten geschikt zijn voor zeewater. Heel wat testkits ervaren alle 2 waardige ionen o.a. magnesium en strontium als storende factor.

Wanneer je regelmatig aan waterverversing doet, geen zeer groot verbruik van calcium hebt en je zoutgehal­te 35 ‰ is, dan ­zal het calciumgehalte niet onder de 400 mg/l dalen. 95 % van de zeeaquarianen zijn in dit geval !Waarden tussen 380 mg/l en 450 mg/l zijn binnen de meetfouten van de meeste testkits! Minder dan 340 mg/l wijst op een afwijking groter dan 20 % t.o.v. de natuurlijke waarde op de riffen.

Er zijn methoden om  terug op  420 mg te komen, zie verder. Aandacht voor mogelijke verwarring bij zeeaquarianen: HARDHEID of GH (vroeger de totale hardheid genoemd). Vraag: Geeft dat getal aan hoeveel calcium er in het water aanwezig is? NEEN! GH is een getal dat je vertelt hoeveel magnesiumzouten + calciumzouten + nog enkele andere zouten (van 2 waardige ionen of aardalkali - elementen) er als verbinding aanwezig zijn in het water.

Deze som is in de buurt van 360° en aan hardheid of totale hardheid hebben wij zee aquarianen geen boodschap. Stadswater uit uw regio kan tussen de 10° en 30° graden hebben (GH). Demi of osmosewater heeft 0°GH. De GH testkits vinden een toepassing in het zoetwater.

Een Calcium tekort bijsturen:

- Met calciumchloride (eenmalig)

- Met calciumhydroxide (mits beperkingen)
- Met de kalkreactor

- Ballingmethode

Bijsturen met Calciumhloride:

Je voegt ook chloride ionen toe. Deze zijn weliswaar in de grote  meerderheid maar wanneer je onvoldoende waterverversing toepast zal het evenwicht in de chloride ionenbalans  verbroken worden. Noch de pH noch de KH zullen  door het gebruik van CaCl₂ ook maar iets veranderen.. CaCl₂ bevat 36% zuivere calcium ionen.
CaCl₂ 2H₂O  27% zuivere calcium ionen. 

Dit zijn 2 bruikbare vormen in Pro Analyse of zeer zuivere handelskwaliteit. Calciumchloride lost gemakkelijk op in water en brengt een reactie op gang waarbij warmte vrijkomt.

Laat dit karweitje (het maken van een stockoplossing) over aan mensen met chemische ervaring. Het toevoegen ervan mag nooit in het aquarium zelf gebeuren maar wel druppelsgewijze in de filter terwijl er voldoende waterbeweging is.
Calcium PLUS is de handelsnaam van preparaten die voornamelijk calciumchloride bevatten. Let op! Cl blijft als ion over.

Bijsturen met calciumhydroxide.

Uit een maandelijkse controle van het calciumgehal­te kan je opmaken of je genoeg kalkwater toevoegt. Deze methode is de meest veilige en wordt door vele aquarianen toegepast.  Graag enige aandacht bij het maken van kalkwater. Wanneer de pH van het kalkwater lager dan 11 of 12 is, dan bestaan zeer sterke vermoedens dat de CO₂ uit de lucht of uit het water de calcium gebruikt heeft om calciumcarbonaat te vormen.

Dat laatste lost niet meer op en betekent dat uw kalkwater waardeloos geworden is. Ca(OH)₂ bevat 54 % zuivere calcium ionen (Pro Analyse of zeer zuivere handelskwaliteit is noodzakelijk). Calciumhydroxide lost zeer moeilijk op in water.
Meer dan 1 gram per liter is vrijwel niet haalbaar. Dat betekent dat 1 liter van dat water 540 mg/l calcium bevat. Naast calciumionen zijn er in dat kalkwater ook OH^- ionen aanwezig vandaar dat de PH balans sterk basisch zal uitwijken.

Vele jaren ervaring met het gebruik van de "kalkwater methode" hebben ons geleerd dat ze volkomen veilig is en de toegevoegde OH^- ionen zeer beperkte invloed hebben op de PH van een rifaquarium. Toch moet gewaarschuwd worden voor het directe contact van kalkwater met lagere dieren.

Veel erger is het wanneer kleine niet opgeloste deeltjes calciumhydroxide op lagere dieren terecht komen. Dit kan fataal zijn voor koralen (verbrandingsverschijnselen). Een 500l aquarium verbruikt al snel 2,5 gram Ca en soms tot 5 gram Ca per dag.

Om dus voldoende CA te kunnen maken moet men minstens 5l verdampingswater per dag bijvullen. Dit laatste is dus ook dikwijls de beperking.

Bijsturen met de kalkreactor.

In de reactor wordt met behulp van CO₂ vast Ca carbonaat (kalk) omgezet o.a. in bruikbare Ca₂₊ ionen. Om de CO₂ (vb uit een gasfles) correct te doseren heb je naast een fijn regel ventiel ook een elektronische PH meter nodig.  De methode met de kalkreactor is alleen geschikt voor voedsel arm water, dus met lage nitraat en fosfaatgehalten. In te voedselrijk water vormt CO₂ een belangrijke bouwsteen voor algengroei en daar houden steenkoralen niet van!

In een goed draaiend rifaquarium verbruiken kalkwieren en steenkoralen aanzienlijke hoeveelheden calcium (Ca) voor het bouwen van hun kalkskelet. Samen met het calcium wordt bicarbonaat (HCO₃^-) verbruikt om kalk (CaCO₃) te vormen waardoor ook de alkaliniteit daalt.

Alkaliniteit, ook wel carbonaathardheid (KH) of zuurbindend vermogen genoemd, is een maat voor het vermogen van het aquariumwater om zich te verzetten tegen verzuring.

Een lage alkaliniteit betekent dat het water weinig gebufferd is en de PH dus snel te laag zal worden. In aquaria wordt de alkaliniteit grotendeels bepaald door de bicarbonaatconcentratie vandaar dat ze samen met de calciumconcentratie zal dalen.

Als we dus het calciumverbruik gaan compenseren doen we dat best met een methode die ook de alkaliniteit herstelt, de zogenaamde gebalanceerde methodes. Onder de gebalanceerde methodes vinden we o.a. calciumhydroxide (Ca(OH)₂), de kalkreactor en sommige kant-en-klare additieven.

Een voorbeeld van een niet-gebalanceerde methode is calciumchloride (CaCl₂) omdat hier geen bicarbonaat toegevoegd wordt. Welke methode de beste is hangt af van de omstandigheden en het soort aquarium.                                                             

Hoe werkt een kalkreactor?  

Of het nu om een commerciële of om een zelfbouwreactor gaat, het werkingsprincipe is altijd hetzelfde.  Aquariumwater wordt in een reactor aangezuurd met CO₂-gas tot een PH waarbij het in staat is kalk op te lossen. Dit zure water wordt over een kalkmassa gecirculeerd zodat het calcium kan opnemen. Het met calcium verrijkte water wordt tenslotte druppelsgewijs terug naar het aquarium geleid.

CaCO₃ + H₂O + CO₂  → Ca²⁺ + 2HCO₃^-

Mijn aquarium (foto 1) wordt van calcium voorzien door een zelfbouw kalkreactor die enerzijds uit een grote PVC buis bestaat en anderzijds uit een glazen reactorvaatje.

De PVC buis heeft een inhoud van 50 liter en is gevuld met 60 kg zuiver CaCO₃.
Het glazen vaatje herbergt alle toe- en afvoeren, de CO₂-inlaat en de PH elektrode.  

De inwendige circulatie wordt verzorgd door een kleine Eheim-1048 pomp (1).
Door kraan (2) gedeeltelijk te sluiten ontstaat een lichte overdruk voor de kraan en een lichte onderdruk erachter waardoor het water automatisch van en naar het aquarium gaat lopen.

Met het naaldventiel (3) kan de druppelsnelheid nauwkeurig ingesteld worden. Bovenaan het reactorvaatje is er nog een ontluchtingskraan (4) die enkel tijdens de opstartfase gebruikt wordt.

Gedurende de normale werking gebeurt de ontluchting automatisch langs de afvoer naar het aquarium. De PH van de reactor wordt door middel van een controller constant gehouden.  

Een nadeel van de kalkreactor is dat er altijd een beetje CO₂ meegevoerd wordt naar het aquarium met ongewenste gevolgen als PH daling en algengroei.

Er dient dus voor gezorgd te worden dat de calciumconcentratie in de uitloop van de reactor zo hoog mogelijk is zodat de druppelsnelheid zo laag mogelijk kan gehouden worden en dus ook de hoeveelheid CO₂ die in het aquarium gebracht wordt.

Al te dikwijls tracht men de calciumafgifte van een kalkreactor te verhogen door de uitloopsnelheid te verhogen.  Aanvankelijk zal dit inderdaad helpen, maar vanaf een bepaald debiet zal de calciumconcentratie in de uitloop teruglopen omdat het water simpelweg niet lang genoeg in de reactor blijft om zich te verzadigen met calcium.

Bovendien wordt er steeds meer ongebruikt CO₂ in het aquarium gebracht.
De limiet van de reactor is bereikt! Enkel een groter reactorvolume kan hier uitkomst bieden.

Om een idee te krijgen van het benodigde reactorvolume is het nodig de opnamesnelheid van het calcium te kennen. Hiervoor werd een kleine proefreactor gebouwd met een gelijkaardig reactorvaatje en met een potfilter in plaats van de PVC buis en de pomp 

De buis werd ongeveer half gevuld met substraat. Het experiment werd uitgevoerd met twee veel gebruikte substraten. De PH van het systeem werd door middel van een controller op 6.25 ± 0.02 gehouden.

Eerst werd de reactor, met gesloten CO₂-toevoer, langdurig gespoeld met aquariumwater totdat PH en alkaliniteit ongeveer gelijk waren aan die van het aquarium.
Daarna werd de uitloop naar het aquarium afgesloten en de CO₂-toevoer geopend.

Figuur : Elektronenmicroscopisch onderzoek van beide substraten, boven CalciaLith, onder Hydrocarbonaat.

Door middel van de controller werd de PH snel op 6.25 gebracht en vervolgens werd op regelmatige tijdstippen de calciumconcentratie gemeten. De opnamesnelheid bleek vrijwel identiek te zijn voor beide substraten


 substrate
Figuur 2: Calciumopname in functie van de tijd.

  De resultaten.

Uit figuur 2 blijkt dat de calciumopname aanvankelijk vrij snel verloopt maar dat het substraat steeds langzamer oplost en dat de uiteindelijke verzadiging slechts na meer dan 30 uren bereikt wordt.

Eerder concludeerden we dat we moeten streven naar een zo hoog mogelijke calciumconcentratie in de reactoruitloop om de CO₂-belasting zo laag mogelijk te houden. Het is dus wenselijk een zo groot mogelijk reactorvolume te gebruiken om een zo lang mogelijke verblijftijd te bekomen.

Vanaf een bepaalde verblijftijd wegen de praktische bezwaren van een steeds grotere reactor echter niet meer op tegen de geringe calciumwinst die we boeken.

Een verblijftijd van 5 uren lijkt een goed compromis, er is dan al een toename van 200 ppm calcium en vanaf dit punt begint de curve sterk af te vlakken. Praktisch nemen we dus het reactorvolume zo groot als praktisch mogelijk is, waarbij een minimum verblijftijd van 5 uren wenselijk is.

Mijn reactor heeft een uitloopsnelheid van 50 liter per dag, het netto watervolume van de reactor is ongeveer 25 liter wat resulteert in een verblijftijd van 12 uren. De calciumconcentratie in de uitloop ligt dan ook steeds in de buurt van 650 ppm. 

Hoeveel calcium moet er toegevoegd worden?

Het antwoord hierop is eenvoudig: net zoveel als er verbruikt wordt. Met andere woorden,
de calciumafgifte van de reactor moet zodanig ingesteld worden dat de calciumconcentratie in het aquarium constant blijft. Een éénmalige calciummeting is slechts een momentopname en heeft eigenlijk weinig waarde.

Belangrijker is dat de concentratie constant blijft, alleen dan zijn we zeker dat er een evenwicht is tussen aanvoer en verbruik. Hoeveel dat verbruik precies is verschilt voor elk aquarium. De meeste natuurlijke riffen hebben een calcificatiesnelheid van 10 à 20 kg per m² per jaar. Dit betekent dat per vierkante meter belicht oppervlak er een jaarlijkse aangroei is van 10 à 20 kg. In een aquarium kan deze calcificatiesnelheid zelfs nog hoger zijn omdat er in vergelijking met natuurlijke riffen veel meer voedingsstoffen aanwezig zijn, een situatie die overigens naar mijn mening dient vermeden te worden door het water zo min mogelijk te belasten.

Natuurlijke riffen groeien gemiddeld 15 kg per m² per jaar.

De calcificatiesnelheid in een aquarium kan eenvoudig berekend worden aan de hand van volgende parameters: 

- de oppervlakte van het aquarium

- de calciumopname in de reactor

- de uitloopsnelheid van de reactorNemen we als voorbeeld mijn aquarium.

De calciumconcentratie in het aquariumwater is 400 ppm, in de uitloop van de reactor is dat 650 ppm, een toename dus met 250 ppm. 

Bij een uitloopsnelheid van 50 liter per dag geeft dit:

250 mg/l x 50 l/dag   =  12500 mg/dag  = 12.5 gram Ca per dag 

Aangezien CaCO₃ slechts voor 40% uit Ca bestaat:

(12.5 : 40) x 100  =  31.25 gram CaCO₃ per dag 

Dus per jaar: 31.25 x 365  ≈  11.5 kg CaCO₃ per jaar 

Voor een aquarium van 1.3 x 0.6 = 0.78 m² of: 11.5 : 0.78  = 14.7 kg per m² per jaar

Conclusies.

De conclusies zou ik willen samenvatten in een aantal tips om de kalkreactor zo efficiënt mogelijk te maken. 

·         Zorg dat het reactorvolume voldoende groot is. Is dat niet zo dan hoeft niet noodzakelijk de ganse reactor vervangen te worden, soms is het al voldoende een tweede vat in serie te plaatsen met de bestaande reactor.

·         Gebruik als vulling gewoon calciumcarbonaat (aragoniet). Koraalbreuk is volgens mij minder geschikt omdat de verhouding van de verschillende elementen te zeer verschilt van die in natuurlijk zeewater. Calciumverbindingen die bij normale aquarium pH al oplossen horen niet thuis in een kalkreactor.

·         Het overtollige CO₂ in de uitloop zorgt ervoor dat het calcium in oplossing blijft. Indien we dit CO₂ willen verwijderen kunnen we dat dus best doen nadat het water bij het aquariumwater gedruppeld is.

We kunnen bijvoorbeeld de uitloop van de kalkreactor in de eiwitafschuimer leiden of in een goed belucht compartiment van de sump.

·         Mocht de pH ’s nachts toch nog teveel dalen dan kan eventueel de uitloop van de reactor ’s nachts gesloten worden, laat in dat geval wel de inwendige circulatie gewoon verder lopen zodat het water zich verder kan aanreiken met calcium. Het gebruik van een pH controller is dan wel noodzakelijk. 

Aldus Reefsecrets , alles over calcium.                    Terug

_____________________________________________________________________

De Ballingmethode.

Bij de kalkreactor methode wordt calciumcarbonaat opgelost in osmosewater door CO2 aangezuurd.  Het betreft dus alleen Ca en HCO3, hierbij worden KH en Ca op het goede niveau gehouden.

Alle andere stoffen zoals magnesium, sulfaten en kalium ontbreken. Hierbij noemen we slechts de stoffen die in een hoger percentage in zeewater aanwezig zijn en we dus extra aandacht moeten aan schenken. Ook deze stoffen moeten we op peil houden.

Het evenwicht (verhoudingen) tussen al deze stoffen noemen we de ionenbalans. Een verstoring in de ionenbalans treedt op wanneer de verhoudingen van een of meerdere stoffen gaan afwijken van de in natuurlijk zeewater gemeten verhoudingen. 

We hebben er alle baat bij deze ionenbalans niet te verstoren en de producten in de goede verhoudingen te doseren. Het is juist dit laatste waar de “Ballingmethode” toe in staat is.  De “Ballingmethode” bestaat steeds uit drie vloeistoffen die aan het aquariumwater moeten worden toegevoegd volgens een goed controleerbare dosering. Het is dus aangewezen steeds doseerpompen te gebruiken.  We kunnen stellen dat er in principe geen beperkingen voor de inhoud van het aquarium gelden. 

Nochtans is het zo dat een evenwichtig en rijp aquarium van 800 liter waterinhoud, 3 flessen(één set van 3 flessen) van 5 liter nodig heeft om de 30 dagen. We onderscheiden twee methodes:

Balling Light Deze methode compenseert alleen de belangrijkste basisstoffen, het betreft:
Calcium(Ca), Chloor (Cl), Sulfaat(SO₄), Magnesium (Mg ), Natrium(Na) en Carbonaat (HCO₃)

Balling Pro Deze methode bevat bovenop de basisstoffen, 70 spoorelementen in de verhouding zoals ze ook in zeewater terug te vinden zijn.

 Hoe gaan we te werk? :

 1. De Balling - light – Methode (behoud de ionen ballans tussen de basiselementen)

Er worden drie 5- literbussen (kanisters) aangemaakt door de chemicaliën op te lossen in 5 liter osmosewater.  Het best doet men eerst de chemicaliën in de bus en daarna het osmosewater om dat alle bussen gelijk zouden gevuld zijn en evenveel vloeistof zouden bevatten.
1. Kaniste of bus van 5 literr: Ca (gebruik hiervoor je Ca test)
- 2 Kg Calciumchloride - Dihydraat (CaCL₂ + 2H₂O)

2. Kaniste of bus van 5 liter: Mg & SO₄ (gebruik hiervoor he Mg test)
- 2 Kilogram Magnesiumchloride-Hexahydraat (MgCL₂ + 6H₂O)
- 280 gr Magnesium - Sulfaat - Heptahydraat (MgSO₄ + 7H₂O)

3. Kanister Kh (gebruik hiervoor je Kh test)
- 500 gr Natriumhydrogencarbonaat (NaHCO₃)

Nu kunt U de drie bussen aan een bvb GROTECH TEC III doseerpomp aansluiten. De dosering hangt af van de grootte van het Aquarium en het verbruik van calcium en magnesium. In het begin moeten de CA- MG- en KH dagelijks worden gecontroleerd en indien nodig aangepast.
De Grotech doseerpomp is hiervoor zeer geschikt omdat de doseringen na elkaar (verschoven in de tijd) gebeuren, individueel kunnen worden ingesteld en over 24 uren kunnen worden gespreid. Het duurt ongeveer twee weken om de juiste doseringen te bepalen. Begin met gelijke dosissen voor de drie bussen.  Als referentie kan u Ca nemen.  Elke 50 ml bevat ongeveer 5 gr Ca.  en een pas opgestart aquarium met levend steen verbruikt ongeveer 2 gr Ca per 200 l inhoud.  Maar dat kan van aquarium tot aquarium sterk afwijken. Indien gewenst kan U naderhand, dan de concentratie per bus aanpassen om gelijke doseringen te bekomen. U kan bijkomende

mineraalzouten met de hand doseren of minstens een 10% water wissel uitvoeren per week. 
In dat laatste geval komt het manueel toevoegen van mineraalzouten te vervallen.

 2. Balling Pro Diverse leveranciers bieden een zout pakket aan volgens de “Balling Pro” methode.
Men kan vb kiezen voor een zoutenset bv “Tropic Marin”.Dan maakt alles veel eenvoudiger.“Tropic Marin Bio calcium Liquid” is samengesteld uit meer dan 70 verschillende componenten is volledig gebalanceerd en verstoort de ionenbalans van je aquarium niet. 

Alle noodzakelijke stoffen zoals Magnesium, molybdeen, kalium, strontium enz.. zij hierin aanwezig volgens de goede verhoudingen. De verpakking bevat “3 witte poeders”, voorverpakt en exact afgewogen om op te lossen in literflessen ofwel in 5-literbussen.

De 3 componenten kunnen dan worden gedoseerd met een Grotech pomp. Waarbij de dosissen van de 3 componenten steeds aan elkaar gelijk moeten zijn. Voor stabiele meetwaarden doseer ik 90ml dagelijks van alle producten. In mijn bak van 450 liter (netto zonder sump)  haal ik dan bijna twee maanden met bussen van 5 liter)De gewenste startwaarden:- KH tussen 6° en 8° (of aan te passen naar eigen wens)
- Ca tussen 400mg en 420mg / L (of aan te passen aar eigen wens)
- Mg tussen 1250 en 1350mg / L (kan eventueel nog achteraf !!!)

Zorg ervoor de aanvangswaarden goed zijn.

Indien niet, gelieve deze met klassieke producten aan te passen. (ik gebruikte gewoon Calciumchloride (CaCL2) om het calcium op peil te brengen en “Bio Magnesium” van “Tropic Marin” om mijn Magnesium op peil te brengen). 
Na 6 maanden moest ik nog steeds niet bijsturen.1 liter Bio calcium Liquid A bevat 20 Gr Calcium.
Start met dosissen van 10 - 30 ml / 100 Liter per dag

Meet regelmatig de Ca, Mg en Kh waarden in het begin. Het leuke is dat bijkomende spoorelementen en of een Mg correctie rechtstreeks in de vloeistoffen mag worden opgelost. Noemen we de drie bussen A,B en C (naar analogie met de geleverde poederpreparaten)

Start met dosissen van 10 - 30 ml / 100 Liter per dag
Meet regelmatig de Ca, Mg en Kh waarden in het begin.
Het leuke is dat bijkomende spoorelementen en of een Mg correctie rechtstreeks in de vloeistoffen mag worden opgelost.

A: hoofdzakelijk Ca verhoging (20.000 mg /liter)
B: hoofdzakelijk Kh verhoging (2800 DKH° /liter)
C: hoofdzakelijk Mg Verhoging (in totaal geeft dat 52 gr calciumcarbonaat)

Gebruiken we de spoorelementen van “Tropic Marin”, dan kunnen we “Pro-Coral K+ elements” (Kathodic, + geladen & groen) bijdoseren in Bus C, “Pro-Coral A – elements” (Anodic, - geladen & blauw) in Bus B.

Het is eveneens mogelijk om Bio magnesium toe te voegen (tot 450Gr/l!) aan Bus C om indien nodig achteraf het Mg gehalte van ons aquarium bij te sturen indien nodig. Men kan dit ook manueel doen.

Drie bussen van 5 Liter aangesloten op een aquamedic doseerpomp.
Drie bussen van 1 liter in oplossing, het ideale alternatief voor een klein aquarium.                            Terug