Der Faktor Kohlendioxid

In einem Aquarium laufen sehr komplexe physikalische und chemische Vorgänge ab. Aufgrund des zumeist sehr geringen Wasservolumens sowie organischer Belastungen in Form von Stoffwechselabbauprodukten, bewegt sich die biologische Wasserstabilität in sehr engen Grenzen. Dabei spielen eine Vielzahl von Faktoren eine Rolle. Nur wenn sich all diese Faktoren in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander befinden, ist das Aquariumwasser stabil. Jede Abweichung von diesem Optimum stellt für das Aquarium eine grundsätzliche Gefahr dar; während kleinere Schwankungen selbsttätig ausgeglichen werden können, führen größere Schwankungen in ungünstigen Fällen zu einem biologischen Umkippen des Wassers. Dies kann unter Umständen den Tod vieler Beckeninsassen zur Folge haben. Um es nicht so weit kommen zu lassen, müssen einige wichtige Dinge beachtet werden.

Neben der von Region zu Region unterschiedlichen Wasserhärte, ist vor allem ein Faktor dabei von enormer Wichtigkeit; das Kohlendioxid. Dieses Gas ist der Schlüssel zu einem üppigen Unterwassergarten und der Ausgangspunkt jeglicher Wasserbeeinflussung. Da Kohlendioxid in höheren Konzentrationen aber auch sehr schnell zu irreversiblen Schäden im Aquarium führen kann, muss zunächst verstanden werden, was dieses Gas bewirkt und welche der genannten Faktoren es direkt sowie indirekt beeinflusst, bevor näher über eine Einbringung von CO² ins Aquariumwasser nachgedacht wird.

In früheren Zeiten war es landläufig üblich, im Becken einen oder sogar mehrere Ausströmersteine zu betreiben, welche über Membran- oder auch Kolbenpumpen mit Luft versorgt wurden. Vornehmlich waren diese sog. Blubbersteine eine Mischung aus Sauerstoffversorgung und optischem Gag; zugegeben, ein Ausströmerstein mag reizvoll aussehen und auch in einem gewissen Rahmen zur Stabilisierung des Aquariumwassers beitragen, doch bewirkt er bei genauerer Betrachtung indirekt genau das Gegenteil. Doch warum ist das so?

Durch das Einbringen von Umgebungsluft in das Wasser, wird das ohnehin nur in geringsten Mengen gelöste CO² fast vollständig ausgetrieben. Dieses Austreiben bewirkt, dass die Pflanzen nicht mehr genug Sauerstoff durch Photosynthese an das Wasser abgeben können, da zwar Licht und Nährstoffe vorhanden sind, der dritte Bestandteil jedoch fehlt; das Kohlendioxid. Auf diese Weise kommt es zu einem immer schwächeren Pflanzenwachstum, bis der Pflanzenbestand früher oder später abzusterben beginnt. Wird dann versucht, mit Dünger nachzuhelfen, ist das Schicksal des Beckens besiegelt und das Aquariumwasser kippt biologisch um. Blau- und Fadenalgen sowie die extrem hartnäckigen Pelzalgen sind ernste Warnhinweise darauf, dass mit dem Wasser etwas nicht stimmt.

Erst in jüngster Zeit wird auf die Wichtigkeit von Kohlendioxid als Hauptdünger eingegangen und seit etwa 10 Jahren sind entsprechende Begasungsanlagen und CO²-Vorrichtungen auch im Fachhandel anzutreffen. Zwar existierten bereits in den 60er und 70er Jahren schon derartige Anlagen, doch ausschließlich in Schauaquarien oder in Kellern eingefleischter Enthusiasten. Der Durchbruch dieser Technologie erfolgte erst mit dem Internet, als in diversen Diskussionsforen immer wieder die leidigen Thematiken schlechten Pflanzenwachstums oder umgekippter Becken behandelt wurden und die Antworten dann vehement auf das Fehlen von CO² hinwiesen. Vorreiter der CO²-Einbringung waren die Holländer, welche dieses Wissen aber lange Zeit für sich behielten. In Holland waren seit jeher reine Pflanzenaquarien sehr beliebt, welche nur durch die zusätzliche und sehr gezielte Gabe von Kohlendioxid am Leben erhalten werden konnten.

Kohlendioxid ist per Definition eigentlich kein Dünger, sondern ein Ausgangsprodukt für die Photosynthese der Wasserpflanzen. Neben dieser Funktion, hat CO² auch erhebliche Auswirkungen auf die Wasserstabilität. Es dissoziiert im Aquariumwasser in sehr komplexer Form und bewirkt ein Gleichgewicht von Wasserhärte sowie pH-Wert. Dabei geht das Gas mit einem Teil der Karbonat-Ionen eine Reaktion ein und verbleibt als sog. Hydrogenkarbonat im Wasser gelöst. Da dieses Hydrogenkarbonat sehr instabil ist und bei geringsten Temperaturschwankungen wieder zerfällt, muss zu dessen Stabilisierung stets eine ganz bestimmt Menge CO² im Aquariumwasser gelöst sein.

Die pH-Regulation kann bei durchschnittlicher Wasserhärte von 10 bis 20 Grad aber nur in engen Grenzen wirken, da das im Wasser befindliche Karbonat eine Stabilisierung des pH-Wertes zur Folge hat. Überschüssiges CO² kann daher nicht mehr in Hydrogenkarbonat umgewandelt werden und geht dann direkt in die Raumluft über. Die Beeinflussung des pH-Wertes ist in kalkhaltigem Wasser nur im Bereich von etwa 6,5 bis 7,5 möglich und liegt meist unmittelbar um 7. In jedem Fall wird aber durch einen leichten CO²-Überschuss ein Algenwachstum verhindert, da sich das Gas ungünstig auf deren Wachstum auswirkt.

Eine große Gefahr besteht allerdings beim Einsatz von sehr weichem Wasser im Aquarium. Zwar ist sauberes Regenwasser mithin die beste Wahl für ein Aquarium und verhindert komplett ein Algenwachstum, doch nur dann, wenn es sehr gezielt auf seinen pH-Wert hin untersucht und eingestellt wird. Erfolgt in sehr weichem Wasser mit einer Wasserhärte von unter 2 Grad eine zu intensive CO²-Einbringung, so sinkt der pH-Wert innerhalb kürzester Zeit in den sauren Bereich ab und kann zu Kiemenverätzungen oder sogar zum Tod der Fische führen. Anzeichen dafür sind desorientiertes Schwimmverhalten sowie ein Schwimmen an der Oberfläche, da das übermäßige CO² im Wasser auch die Atmung der Fische lahmlegen kann. Ist dieses Szenario eingetreten, so hilft nur eine sofortige Durchlüftung des Aquariums, um das überschüssige Kohlendioxid aus dem Wasser zu treiben. Hier tut ein Ausströmerstein oder eine Oberflächenturbelle wahre Wunder und kann das Becken innerhalb weniger Minuten wieder stabilisieren. Es ist also stets darauf zu achten, dass sich die Wasserhärte in einem gewissen Rahmen hält und nicht durch zu viel kalkarmes Frischwasser abgesenkt wird.

Die gängigste Möglichkeit der Einbringung von CO² in das Aquariumwasser besteht in Form spezieller Begasungsanlagen unter Verwendung von Kohlendioxidflaschen. Sie enthalten komprimiertes und verflüssigtes CO², welches mit einem zugehörigen Flaschenventil angezapft und eingeleitet werden kann. Eine Nutzung von CO²-Flaschen ohne Reduzierventil ist in jedem Fall zu unterlassen, da sich das Gas sonst unkontrolliert entspannen kann; dazu reichen geringste Temperaturschwankungen aus. Das sich im Wasser lösende Gas würde das Aquarium innerhalb weniger Minuten übersäuern und zu einem Absterben der Fischpopulation führen. Zudem besteht auf diese Weise die nicht zu unterschätzende Gefahr des Erstickens von Menschen, wenn sich das Aquarium beispielsweise in Schlafräumen befindet und sich die CO²-Flasche unkontrolliert entleert.

Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung biologisch gewonnenen Kohlendioxids als Nebenprodukt der alkoholischen Gärung. Der Vorteil dieser Variante ist die relative Sicherheit in Bezug auf die nur schwer mögliche Übersäuerung des Wassers sowie die vollkommen umweltgerechte Gewinnung des Gases durch Zugabe von Hefe in eine Zuckerwasserlösung. Im Handel werden auch spezielle Bioreaktoren angeboten, welche auf dem gleichen Funktionsprinzip beruhen, doch den Zucker und die Hefepilze in Form einer pastösen Masse bereithalten, welche erst nach und nach mit dem Reaktorwasser in Verbindung kommt. Die Ausbeute an Kohlendioxid ist allerdings ähnlich der Zuckerlösungsvariante. Bei der biologischen Erzeugung von CO² ist es sehr wichtig, den Reaktor auf einer Temperatur von etwa 25 – 28 Grad Celsius zu halten, da dies die optimale CO²-Ausbeute gewährleistet; niedrigere oder höhere Temperaturen sind dabei zu vermeiden. Als günstigstes Mischungsverhältnis hat sich 1 kg Lebensmittelzucker auf 5 Liter Leitungswasser bewährt. Eine solche Lösung gärt nach Zugabe eines handelsüblichen Frischhefewürfels etwa 2 Monate lang und produziert eine ausreichende Menge CO². Der dafür nötige Weinballon kann sehr dezent im Aquariumschrank untergebracht werden.

Bei beiden Varianten erfolgt die Weiterleitung und Einbringung des Kohlendioxids durch ein dünnes Schlauchsystem, in welchem sich auch ein sog. Blasenzählrohr befinden muss. Das Blasenzählrohr ist ein mit Wasser gefülltes Röhrchen, durch welches das CO² strömt und als aufsteigende Blase sichtbar wird. Auf diese Weise kann die Produktion bzw. das Vorhandensein von CO² nachverfolgt und überwacht werden. Als zusätzliche dauerhafte Kontrollmöglichkeit bieten sich Indikator-Pyramiden an. Dies sind kleine Behälter, welche mit der Öffnung nach unten mittels eines Saugnapfes an der Aquariuminnenscheibe knapp unterhalb der Wasseroberfläche angebracht werden. Die sich im Behälter befindliche Luft nimmt das CO²-Gas aus dem Aquariumwasser auf. An der Spitze des Behälters befindet sich ein pyramidenförmiges Aufsatzteil mit einer Indikatorflüssigkeit. Je nach CO²-Konzentration schwankt die Farbe der Indikatorflüssigkeit zwischen bläulich (zu wenig CO²), dunkelgrün (optimal) sowie gelbgrün (zu viel CO²). Bei regelmäßiger Säuberung und Neubefüllung der Indikatorspitze, stellt dieses kleine Hilfsmittel eine sehr gute Überwachung dar. Da sich die Luft im Behälter innerhalb weniger Tage an das Aquariumwasser verliert, muss der Luftvorrrat durch Unterblasen regelmäßig aufgefrischt werden.

Die eigentliche Einbringung des Kohlendioxids geschieht in Form von Aufsteigkaskaden oder durch Eindrückung in den Filterwasserkreislauf. Es besteht die Möglichkeit, derartige Kaskaden im Handel zu erwerben. Es gibt sie in unterschiedlichen Größen und Stufenformen. Die einzelnen Gasblasen steigen dabei in einer Vorrichtung auf und werden durch schräg verlaufende Stufen am direkten Aufsteigen gehindert. Da sich CO² sehr schnell im Wasser löst, werden die einzelnen Blasen sichtbar immer kleiner und steigen oberhalb in ein Endreservoir, welches ähnlich der Indikatorpyramide nach unten Kontakt mit dem Aquariumwasser hat. Somit wird kein Gas vergeudet und es löst sich vollständig im Wasser. Der größte Nachteil von Kaskaden ist die Notwendigkeit der Säuberung, da sich auf den Kunststoffoberflächen sehr schnell Grünalgen bilden, welche die Blasen am Weiterlaufen hindern.

Wesentlich effektiver und wartungsärmer ist die Einbringung des Kohlendioxids mit umfunktionierten Rückschlagventilen. Dabei sitzt im Zuführungsschlauch zum Topffilter ein kleines Abzweigstück und ein Rückschlagventil. Steigt der Druck im CO²-Schlauch an, öffnet sich das Ventil und das Gas strömt in Intervallen in den Filterwasserkreislauf ein und löst sich.

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