Filtration et reacteur à nitrate

Je pose ici quelques réflexion sur la filtration mécanique et biologique en aquarium.

L'idée n'est pas forcément de proposé un débat "pour / contre" mais de mieux cerné l'intérêt d'un filtre mécanique et / ou biologique en aquarium.

Postulat sur le filtre :

Le filtre participe activement au cycle de l'azote dans un aquarium, du fait de sa capacité à aspirer les déchets biologique en suspension dans l'eau bien avant qu'ils ne tombe par gravité sur le sol de l'aquarium. Les matière organique se retrouve piégé dans le filtre, qui est le théâtre de deux actions :

Un flux d'eau permanent chargé d'oxygène et une masse filtrage chargé de bactérie consommatrice de matière biologique, qui se charge de transformer les particules organique en nitrate en les décomposant rapidement. Ajoutons que le fort afflux d'oxygène via l'eau accélère le processus. En sortie de pompe, théoriquement, il y a de l'eau enrichit de nitrate et un peu plus pauvre en oxygène. Une orientation du jet de sortie de pompe, permettant d’oxygéné à nouveau cette eau via une interaction avec sa surface, via les canule de rejet.

Globalement, le filtre biologique se comporte comme un réacteur à nitrate.

Postulat sur les plantes :

Les plantes consommes divers éléments azoté, les ammonium, les nitrites et les nitrates, ainsi que des phosphate et du potassium. (NPK des engrais pour plantes (N azote, P phophate, K Potassium)).

Les études montres que les plantes (aquatique ou non) aime les ammonium, les nitrites et les nitrates comme "nourriture" mais que leur forme chimique en fait des "aliment" différent, en gros, les ammonium et les nitrites sont consommé rapidement et les nitrates plus lentement en raison de leur stabilité moléculaire.

Un aquarium sans filtre ?

La décomposition des éléments biologique se fait plus lentement et en l’absence de courant la flore bactérienne est concentré dans le substrat, donc, globalement, les éléments biologique (feuille morts, déjection de poisson) tombe par gravité dans le fond du bac, sur le sol où les bactéries vont travaillé à les décomposition des déchets, plus lentement que dans un filtre.

En l’absence de courant d'eau le processus est plus lent et les plantes absorbe les nitrites rapidement.

Les mesure d'eau dans un aquarium sans filtre rapporte souvent aucune trace de nitrate (je précise un aquarium planté et qui fonctionne depuis 1 an minimum) ni de nitrite.

Un aquarium avec filtre ?

D'expérience le taux de nitrate, même si l'aquarium est planté, finis toujours par monter petit à petit induisant un changement d'eau pour faire "retomber artificiellement" le taux de nitrate du circuit qui se voudrait idéalement fermé. Les plantes ont parfois plus de mal à pousser (ajout de CO2, ajout d'engrais) après quelques années. Pour avoir fait de l'aquariophilie "classique" avec filtre pendant des années et maintenant avoir la même expérience sans filtre pendant une période quasi aussi longue (50 ans ça permet d'avoir vécu des trucs), je dirai que la grosse différence vient surtout de la maintenance.

***

Avantages de la filtration :

• Permettre de maintenir des poisson pollueur dans des volume trop petit pour elles (je pense au scalaires, discus par exemple).
  
  
• Permettre de créer des biotope sans plantes (Poisson du Lac Malawi par exemple, milieu trop acide pour maintenir une pousse de plante efficace, biotope eau noir etc).
  
  
• Permettre d'avoir une surpopulation de poisson dans un volume trop petit dans un biotope avec plante.
  

Inconvénients :

• Changement d'eau régulier pour évacuer les nitrates.
  
• Dépendance à la fiabilité de la pompe / filtre.
  
  
  

Avantages de l’absence de filtration :

• Pas de bruit, pas de vibration, pas de panne matériel.
  
• Changement d'eau moins fréquent.
  

Inconvénients :

• Pas de brassage.
  
• Sol jonché de matière biologique en cours de décomposition sur des couches pouvant aller jusque plusieurs centimètre et s'accumulant avec le temps.
  
• Difficile de faire un aquascaping "jolie" dans ces conditions de maintenance.
  
• Population de poissons restreinte et raisonnable, voir très raisonnable en raison de l'inertie longue du traitement des déchets.
  
• Eviter d'ajouter des poissons en grande quantité.
  
• Mise en cycle plus lent qu'en aquarium avec filtre, doubler les temps de mise en cycle au minimum.
  

*** Conclusion personnel

Je dirai qu'il n'y a pas de bonne ou mauvaise manière de faire, mais plus des angles de de résolution de problématique différentes en fonction de ce que l'on veut faire dans notre loisir qui est l'aquariophilie.
Personnellement, j'ai une appétence pour les aquariums très naturelle avec une décoration naturelle et des biotope très planté. Des bacs qui ne font pas de bruit et avec peu de poissons. Donc, je me suis orienté petit à petit vers une forme d'aquariophilie qui me correspond en terme d'attente personnel sur ce type de loisir. Cela me pose zéro problème d'avoir des déchets biologique au fond de mes bacs et voir les plantes pousser lentement pendant des années sans intervenir dessus. Réduire les changement d'eau au strict minimum me parait être aussi un luxe ayant vécus des changement d'eau à 10 % chaque semaine sur un 350 L pendant plusieurs années sur un bac avec filtre, à la fin, j'en avais vraiment marre.

Au plaisir de lire vos réactions sur la question.

Hello,

Ton point de vue de "low-techeur" est intéressant.
Mais je me demande tout de même si le truc de faire des changements d'eau "pour faire baisser les nitrates" n'est pas devenu un peu obsolète depuis le passage généralisé aux rampes LED qui font pas mal pousser les plantes et donc consommer les nutriments.
Car dans les faits, moi je passe mon temps à en rajouter des nitrates (et P et K), sinon mes plantes crèvent.
Dans mon premier bac quand je n'étais pas en LED (T5 ou T8 ? je ne sais plus) la question de mettre de l'engrais ne s'était jamais posée...

Je n'ai pas parler de l'éclairage, il est indéniable que la technologie de l'éclairage à réellement bougé en 15 ans.

J'ai eu la chance d'expérimenté les T8 (4000°K) en bac filtré et il est clair que les plantes poussait gentillement.
J'ai eu aussi des T5 (6500°K) et la les plantes poussait fort voir elle "bullait" en l’absence d'ajout de CO2, dans un bac non filtré.

Je suis passé pour mes deux bacs au led et j'avais un peu peur que les algues apparaissent, mais il n'en est rien, les plantes pousses. Parcontre, je n'ai aucune idée de l'impact sur un bac filtré des lampes led.

Bonjour,

Merci pour cette analyse très intéressante que je partage également. Ce sont les éléments que l'on retrouve dans la méthode Walstad.
J'ai également maintenu des bacs avec et sans filtre. J'ai eu de très bons résultats avec les deux, j'apporterai juste une nuance : le seul paramètre que je trouve difficile de maîtriser en aquariophilie sans rajout de matériel spécifique est la montée en température de l'eau en été avec les canicules de plus en plus fréquentes.
À ce jeu j'ai rencontré plus de difficultés dans les bacs sans filtre (la montée en température accélère tous les processus mais en contrepartie il y aura moins d'oxygène dans l'eau). Je rajoute dans ce cas des petites pompes de brassage, qui améliore grandement la stabilité via oxygénation. Diana Walstad le suggère également.
Cependant pour protéger le rotor de ces petites pompes et éviter leur encrassement on est obligé de rajouter en plus une petite mousse, qui indirectement fera office de filtration mécanique. La différence entre un bac sans filtre et avec filtre est alors ténue...

Je souhaitais également réagir sur cette phrase :
"D'expérience le taux de nitrate, même si l'aquarium est planté, finis toujours par monter petit à petit induisant un changement d'eau pour faire "retomber artificiellement" le taux de nitrate du circuit qui se voudrait idéalement fermé. Les plantes ont parfois plus de mal à pousser (ajout de CO2, ajout d'engrais) après quelques années."

Pour moi ces observations sont plus liées à la méthode, je ne vois pas de lien direct avec l'utilisation de filtre.
Comme dit au-dessus aujourd'hui avec les éclairages de plus en plus fort, les nitrates auront plutôt tendance à baisser avec le temps, c'est un constat que l'on peut faire même sur tes bacs avec une forte filtration.
La seule différence que je verrai qui pourrait étayer ce constat serait que les bacs sans filtre seront plus enclins à la dénitrification (car moins d'oxygene disponible) transformation des NO3 en N2, faisant alors "perdre" de l'azote au système. Mais cela peut être fortement contre balancé par ailleurs, selon la richesse initiale du sol en azote, la nourriture apportée, l'éventuelle fertilisation...

De même pour les plantes qui pourraient avoir plus de mal à pousser après quelques années, pour moi c'est plutôt lié à d'autres paramètres du système je ne vois pas l'explication qui pourrait lier ce constat à la filtration.

Sinon je suis complètement d'accord avec toi, ces méthodes sans filtre sont un peu tombées dans l'oubli et c'est dommage car elles s'offrent des avantages non négligeables sur la maintenance et le coût.

Pour l'anecdote et toute fin utile, un exemple de bac avec une méthode de maintenance très particulière : pas de filtre pas de CO2 mais de très gros changements d'eau et un éclairage très fort. On peut dire que ça pousse plutôt très bien :

Personnellement, je part d'un sol toujours neutre et qui va donc s'enrichir avec le temps.

Actuellement, dans mes deux bacs, je fais une expérience (qui a démarrer il y a bientôt 6 ans) avec des argiles très fines mélanger à du sable neutre et je constate que le sol est assez riche. Toutefois, cette méthode interdit toute forme de filtration ou même de courant.

Concernant les monté en température, avec des bac de 140 L l'inertie thermique fait son oeuvre, mais finalement, finis par se maintenir à une température moyenne au plus chaud l'été dernier avec 35°C dans l'air dans la maison au période les plus chaude de la journée, les bacs sont monté jusque 28°C.

Est-ce que le fait de ne pas avoir du tout de courant ne favorise pas certains algues (même hors périodes chaudes) ?
De même, quand on a un film gras en surface, est-ce que ça ne pose pas de problèmes le fait qu'il ne soit pas cassé par un rejet de filtre ?
Je me tâte à faire un low tech de 35 L...

Je n'ai pas réellement d'algue dans mes bac une fois qu'ils sont en cycle.

Mais comme beaucoup d'aquarium avec filtre, tu as au démarrage, une apparition d'algue, le temps que les plantes concurrence réellement celle-ci.

Note que je ne met jamais d'engrais dans mes bacs, ni au démarrage, ni ensuite. Quand je lis le setting de certain bac au démarrage avec "de suite" de la fertilisation je trouve ça un peu bizarre d'ailleurs. Comme l'idée de démarrer un bac avec des plantes réputé exigente ou fragile. A mon sens, au démarrage, je tablerai que sur des espèces faciles et à pousse rapide histoire de concurrencé rapidement les algues quitte ensuite à modifier lentement la plantation pour introduire petit à petit les plantes plus fragiles sur un programme sur 1 voir 2 ans.

Le film gras, j'ai dans les bacs en fonction des changement de saisons notamment hivers => printemps, puis été => automne.
Les escargot viennent brouté le film gras en surface. Rien de très grave du coup.

Unb low tech de 35 L => Des plantes, de l'eau et pas de poissons... peut être quelques crevettes. C'est vraiment un très petit volume, pas certain que ce soit indiqué du coup.

Dans l'idée ça serait des crevettes, des planorbes, et 4 ou 5 guppys endler mâles...
Je réfléchis, je ne suis pas pressée du tout.
J'avais un 22 L avec crevettes pour lequel je changeais 5 L par mois et qui tournait très bien, avec juste un petit filtre cascade. J'aimerais réitérer mais sans filtre du tout.

Je n'ai pas trop d'expérience sur des aquarium sans filtre de faible volume. Je sais d'expérience que les faibles volume avec filtre, c'est un peu tendu à gérer et que les bacs peuvent vitre partir en vrille question paramètres.

Mon plus faible volume en aquario sans filtre, c'est du 80 L.

Dedans, j'avais :
Animaux :
Un betta splenden
Des escargots

Decors :
Le sol c'était 100% de pouzolane
0 plante au sol.
Surface :
Couverture à 100% de la surface avec des pistia stratio.

Pas de chauffage, juste une rampe d'éclairage. C'était un bac fermé (ce qui permettait d'avoir des pistia à l'année)

Pas de chauffage avec un betta ? Quelle était ta température ?

Dans le bac, en hivers j'étais à 22/23 °C avec la rampe d'éclairage T8 + le capot.
En été, la problématique était plus des monté forte en température ça montait à 28/30°C au plus chaud de l'année.

Sujet intéressant.

La population est un paramètre bien sûr mais la nature du substrat potentiel pour les bactéries aussi.
Pour un bac sans filtre, si ton sol se compose d'une couche de sable relativement épaisse alors tu pourrais également y voir se dérouler la dernière phase du cycle de l'azote en anaérobie, des nitrates à l'azote gazeux. Possible également avec une couche moins importante mais sur la méthode Walstad déjà citée avec une couche initiale de terre très riche en bactéries (et plein d'autres choses dont le fer notamment).
Pour un bac avec filtre, on dispose actuellement de supports très performants (type Siporax ou les bio blocks chez Maxspect ou équivalent).