L'élimination des nitrates par dénitratation
autotrophe sur soufre
 
par Christophe Soler
 
 
Je tiens tout d'abord à préciser que l'utilisation d'un système de dénitratation dans un bac d'invertébrés ne devrait pas être nécessaire, un bac équilibré et bien agencé se suffisant généralement à lui même pour l'élimination des nitrates. Cette technique est donc de mon point de vue plutôt adaptée à des aquariums réservés aux poissons marins mais son utilisation peut être envisagée dans des bacs récifaux où les nitrates sont un soucis permanent.
 
L'accumulation des nitrates est sans doute l'un des problèmes les plus souvent rencontré en aquariophilie, qu'elle soit marine ou d'eau douce. Une solution efficace et originale a été mise en œuvre par des biologistes de l'Aquarium du Musée des Arts Africains et Océaniens (MAAO) à Paris et du Grand Aquarium de St-Malo.
Les dénitrateurs classiques utilisent le métabolisme de bactéries anaérobies pour réduire les nitrates en azote gazeux. Mais ces bactéries anaérobies nécessitent pour l'accomplissement de cette tâche, un apport de substances carbonées (sucres, alcools) et une hypoxie poussée (O2 très faible).
Michel Hignette, Benoît Lamort, Marc Langouet, Sebastien Leroy et Guy Martin ont eu l'idée d'utiliser la propriété qu'ont certaines bactéries de dénitrater l'eau en utilisant le soufre comme source d'énergie. Ces bactéries (Thiobacillus denitrificans) sont en effet capables de dénitrater l'eau lorsqu'elles sont dans un milieu faiblement hypoxique et si elles disposent de soufre natif comme substrat.
 
Le principe du système
On fait passer l'eau de l'aquarium dans une colonne contenant du soufre natif concassé (soufre en canon broyé de granulométrie inférieur à 5 mm). Sur ce substrat soufré se développent très rapidement les bactéries en question (Thibacillus denitrificans) qui vont réduire les nitrates en N2 gazeux et parallélement oxyder le soufre en sulfates non toxiques.
 
 
En pratique
Les cartouches contenant le soufre peuvent tout simplement être fabriquées avec des tubes de PVC de diamètre 50, 75, 100 mm voir plus selon le volume du bac. Un volume de 6-8 l de soufre semble nécessaire pour dénitrater efficacement un bac de 600l. Le soufre est du soufre en canon broyé (granulométrie < 5mm) ou des billes de soufre. L'eau qui circule dans la cartouche est issue d'une dérivation du retour du filtre. Lors de l'installation du système, le débit d'eau passant dans la cartouche doit être très faible (réglage avec une pince de Mohr). Le système démarre très rapidement (en 48h environ à 26°C) et il suffit de mesurer la concentration de nitrites en sortie de la cartouche qui doit être alors élevée, et d'augmenter alors le débit jusqu'à ce que la concentration en nitrites retombe à 0. Le taux de nitrates doit lui aussi devenir plus faible que celui mesuré dans l'eau qui entre dans la cartouche.
 
Avantages du système
- Délai très court de mise en route de l'ordre de 48h à comparer avec le temps de démarrage d'un dénitrateur classique (dénitratation hétérotrophe) qui est de plus d'un mois.
- Autonomie totale une fois le système mis en route. Pas d'apport de solution nutritive carbonée (type glucose, méthanol et autres), les bactéries en question trouvent leur énergie dans le soufre de la colonne qu'elles oxydent en sulfates.
- L'hypoxie nécessaire à ce processus est beaucoup moins stricte que celle nécessaire au fonctionnement d'un dénitrateur classique, le débit d'eau dans la cartouche peut-être plus important excluant ainsi tout risque de production de composés indésirables tels que l'hydrogène sulfuré.
- Enfin, ce système semble plus efficace que les dénitrateurs hétérotrophes lorsque la concentration de nitrates est faible (<20 mg/l).
 
Inconvénients du système
- Une libération de sulfates en quantité à peu près égale à la quantité de nitrates consommée (1.1 moles de sulfates produites pour 1 moles de nitrates réduits). Cependant aucune toxicité n'a été rapportée dans les nombreux bacs équipés à ce jour au MAAO et à St-Malo. Il ne faut pas oublier que la concentration de sulfates dans l'eau de mer est élevée (proche des 2700 mg/l). Ce paramètre est néanmoins à surveiller.
 
- Une acidification de l'eau entrainant une baisse de la réserve alcaline peut être avantageusement utilisée en couplant la colonne de soufre à une colonne de sable de corail ou de calcaire ''pur''. On obtient ainsi un dénitrateur efficace couplé avec un réacteur à calcaire, l'eau acidifiée pouvant en effet dissoudre le calcaire et libérer calcium et carbonates. L'inconvénient devient alors un sérieux avantage !
 
Bibliographie :
Hignette, M., Lamort, B., Langouet, M., Leroy, S. et Martin, G. 1997. Elimination des nitrates par filtration biologique autotrophe sur soufre en aquariologie marine. Mém. Inst. Océano. P. Ricard pp 7-13.
 
Mise en garde de MARS :
 
1- L'utilisation de ce type de système, après un an d'expérience chez de nombreux aquariophiles, semble toujours prometteuse, mais génère quelques effets pervers qu'il nous faut apprendre à maitriser :
- baisse du KH
- surdose importante en calcium (800 mg/l par ex, or tout excès est nocif)
- difficultés diverses
Si la baisse du taux de nitrates est évidente, reste quelques détails à mettre au point. MARS espère être en mesure de publier bientôt la synthèse de diverses expériences sur le sujet
 
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