masse de biofiltration

De Aquaponie
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Il faut entendre ici « masse » au sens prêté à ce terme par l'aquariophilie, donc « tout ce qui est inerte (non vivant) et participe à la filtration ».

Rôle

La masse de biofiltration (ou «masse de filtation biologique») est le cœur du biofiltre, elle offre aux bactéries la surface de nidification nécessaire.

Elle doit offrir un contexte adéquat aux bactéries utiles donc:

  • humide,
  • oxygéné (s'il est aqueux il doit rester riche en oxygène dissous),
  • obscur
  • leur fournissant régulièrement une quantité suffisante (mais pas excessive) de nourriture sous forme de déchets organiques

Au sein d'un système simple cette masse servira également de substrat placé dans le lit de culture, autrement dit les racines des plantes s'y trouveront. Avec une architecture plus complexe elle n'assurera que la biofiltration, ce qui offre moyen d'utiliser un matériau pour cela plus performant puisqu'il n'est pas nécessaire qu'il accueille aussi les plantes.

Caractéristiques

Elle est constituée d'un matériau, par exemple la pouzzolane ou l'argile expansée.

SSA

Ce matériau est surtout caractérisé par sa « surface spécifique » (ou « aire massique »), qui est la surface totale offerte à la colonisation bactérienne, mesurée par le cumul de l'aire des surfaces externes et internes qu'en offre un volume donné (les scientifiques préfèrent le rapporter à la masse). En anglais c'est appelé la « Specific Surface Area », abrégé « SSA ».

La surface interne (dite protégée) est plus utile aux bactéries intéressantes, mais rarement révélée voire connue. Elle dépend surtout de la porosité. Un bloc d'un mètre cube d'acier n'est guère poreux (!) donc n'offre aux bactéries que ses pans visibles (surface interne), tandis que l'intérieur d'une pierre ponce recèle de minuscules fosses et des labyrinthes, en contact avec l'extérieur, donc sa surface utile est très supérieure.

Le matériau idéal offre une SSA élevée (afin de réduire le volume occupé par le biofiltre), est inerte (chimiquement neutre), solide (résiste aux chocs comme à l'abrasion), peu dense, disponible partout et peu onéreux, ne s'obstrue pas, n'induit aucune contrainte quant à son arrangement dans son conteneur, ne nécessite pas d'entretien, n'endommage pas son conteneur ...

Certains types de masses correspondent bien à ces exigences... mais les plantes n'y poussent guère. C'est par exemple le cas de céramiques dures et de verres frittés utilisés dans des filtres d'aquariums. Ils sont toutefois utiles si placés dans un appareil qui épaule voire remplace, sur le plan de la filtration biologique, un substrat insuffisant à ce titre.

Un matériau moins performant tel que les billes d'argile expansée cumule la fonction de masse de biofiltration avec celle de substrat, donc en quantité suffisante il assure seul la biofiltration.

Ces masses de filtration biologique ne forment un bloc compact car l'eau doit y circuler, apportant entre autres de l'oxygène aux bactéries. La SSA est parfois exprimée pour un volume compact de matériau, en négligeant que dans le filtre il n'est utilisable qu'en ménageant entre 30% et 70% d'espace libre, par exemple afin qu'il soit maintenu en suspension et agité par le courant donc qu'il concasse des déchets, et soit nettoyé et oxygéné (technique du « lit fluidisé »). La SSA d'un argile, par exemple, pourrait sembler très supérieure à celle d'un type donné de « bio-ball » car est exprimée pour un bloc, alors même que dans un filtre elle se trouvera sous forme de billes formant un ensemble moins dense donc offrant moins de surface de nidification bactérienne.

Certains traitements augmentent la SSA. De l'acide multiplie ainsi par jusqu'à environ 4 celui de certains types d'argile (kaolinite).

Les données techniques communiquées par les constructeurs ou revendeurs sont parfois optimistes voire mensongères.

SSA de divers matériaux

Ratios (surface utile / volume) de divers types de masses de biofiltration
Substrat de culture
Source de l'information
Marque
Nom
Surface totale / mètre cube, non qualifiée
(unité: mètre carré)
Surface totale / mètre cube de SSA (foisonnement)
(unité: mètre carré)
Commentaire
NON AnoxKaldnes (Veolia) Kaldnes K1 500 275 (à 55%)
NON AnoxKaldnes (Veolia) Kaldnes K3 500 275 (à 55%) Environ 15% moins cher que le K1 et plus facile à utiliser. Conçu pour oeuvrer et être automatiquement entretenues par leur constante agitation. Vendu aux usines de traitement des eaux ainsi qu'aux constructeurs de filtres pour bassins ou aquariums.
NON AnoxKaldnes (Veolia) Kaldnes K5 800 480 (à 60%)
NON AnoxKaldnes (Veolia) Kaldnes BiofilmChip P 900 Nécessite un fort courant d'eau recelant une forte proportion d'oxygène dissous
NON AnoxKaldnes (Veolia) Kaldnes BiofilmChip M 1200 Nécessite un fort courant d'eau recelant une forte proportion d'oxygène dissous
NON Russel WG Gravier concassé circulaire de 9 à 12.7 millimètres 39.5
NON Russel WG Lava rock 282 C'est vraisemblablement de la pouzolanne
NON Aqua Ultraviolet Aqua Ultraviolet Ultima II 2632
NON Russel WG Bio balles 329 à 526 De nombreux types existent
NON Russel WG Matala noir 33.8
NON Russel WG Matala vert 52.64
NON Russel WG Matala bleu 68
NON Russel WG Matala gris/blanc 93.76