Aquaponic filtratie gebruikt planten om nitraten uit het water te verwijderen. Het wordt heel verkeerd begrepen. Elke kleine vis heeft veel snelgroeiend plantenweefsel nodig om de nitraten die de vis uitscheidt adequaat te verwijderen. Een matig gevuld aquarium wordt NIET voldoende gebiofiltreerd door één pothosplant bovenop het aquarium.
De basis “regel
Planten werken ALLEEN als filtratie wanneer er enorm veel planten zijn voor een klein aantal vissen.
Ik heb nog nooit iemand deze regel met succes zien overtreden. NOOIT!
Mijn Aquaponic-installatie
Jaren geleden heb ik met veel succes aquaponic (hydrocultuur) filtratie gebruikt. Ik had mijn belangrijkste aquaria in huis. Ik voerde het water van de aquaria af via de kruipruimte van het huis naar een grote rechthoekige bak (120 cm bij 100 cm groot) op de vloer in de garage. De bak had 12 centimeter aquariumgrind van 3 millimeter onder ongeveer acht centimeter water.
Er waren verschillende grindfilters met powerheads in de bak. De powerhead op een van de liften van het grindfilter in de bak bracht het water heel langzaam terug naar de aquaria (het was 6 meter omhoog). Ik bracht het water terug naar de garage via twee dubbele overloopsifons in elk aquarium. Plannen hiervoor zijn te vinden op:
14.7. Overloopapparaten
Ik had twee sets van twee 60 centimeter tl-buizen boven de kuip en plaatste Amazonekikkerbeet, watersla, Salvinia, Azolla, en eendenkroos in de kuip. In mijn water samenstelling nam het kroos al snel de overhand, het groeide verbazingwekkend snel. Ik heb gecorrespondeerd met enkele hobbyisten die ook een combinatie van plantensoorten hebben gebruikt. Ze hadden allemaal verschillende plantensoorten die het “overnamen “. Elke plantensoort reageert anders op de verlichting en de chemische samenstelling van het water.
Ik stond er versteld van hoe vaak ik handenvol kroos uit de bak kon halen (één keer per week!). Toen ik deze planten verwijderde en weggooide, verwijderde ik nitraten en fosfaten uit het aquarium. Het ondergrindfilter in de aquaponicabak hield nitrieten en ammoniak heel goed uit het aquarium. Ik heb nooit water ververst en zelden algen verwijderd. Merk op dat ik voor ongeveer een half pond vis (220 gram) ongeveer 43 vierkante meter kweekoppervlak had.
Merk op dat ik deze opstelling niet heb herhaald. Een continu druppelwaterverversingssysteem is goedkoper om op te zetten, goedkoper om te gebruiken, eenvoudiger om op te zetten, eenvoudiger om te gebruiken en het neemt geen ruimte in beslag in de garage. Maar ik vond het interessant om te doen. En er zijn twee situaties waarin deze aquaponische opstelling nuttig kan zijn. De eerste is als water erg duur is. De andere is waar de watervoorziening zeer veel nitraten of fosfaten bevat.
Andere aquaponische ontwerpen
Sommigen bouwen zeer ingewikkelde vakken met kleine gebieden die licht en wat planten hebben. Deze ontwerpen zijn niet productief. Ze hebben gewoon te weinig planten om iets goeds te doen. Hier zie je zo’ n ontwerp:
Er zijn “refugiums” in de handel die ongeveer een kwart vierkante meter groeioppervlak hebben. Deze zijn gewoon te klein om van nut te zijn voor redelijk gevulde zoetwateraquaria. Onderzoek heeft aangetoond dat de productiviteit van planten niet lineair is met de hoeveelheid licht. Bij veel licht, zoals vol zonlicht, kunnen de meeste planten niet genoeg kooldioxide opnemen voor fotosynthese en metaboliseren ze op dezelfde snelheid als bij half zonlicht. Het refugium is ook erg duur en ze hebben een sump filter nodig.
“Half-man-half-cichlid” op YouTube heeft een aantal zeer goed verlichte refugium DIY ontwerpen voor sumps. Zijn refugiums zijn van het type “algen poetsers”. En de koning van DIY, Joey, heeft een aantal goedkope doe-het-zelf ontwerpen in aquarium refugiums die “algen poetsers” zijn. Deze “algen poetsers” hebben minstens 15 watt karmozijnrode/blauwe LED groeilampen nodig en moeten constant onderhouden en van algen ontdaan worden. Deze ontwerpen hebben allemaal zeer kleine gebieden die worden blootgesteld aan licht. Naar mijn mening zijn ze het niet waard.
Een opmerking van BrentL is hier op zijn plaats:
“Ik heb een Clearwater Algen poetser CW100 (uitgaand model), die een schermgrootte heeft van 7″x6,75″. De LED-lampen hebben 40 watt (ik geloof dat dat voor beide zijden is), hoewel mijn wattagemeter maar 15 watt aangeeft bij daadwerkelijk gebruik. Elke kant heeft ongeveer een dozijn lampjes, meestal rood met een paar blauwe. De lampen branden 20 uur per dag; de pomp staat 24 uur aan.
Kanttekening (voor degenen die lezen & geïnteresseerd): De algen poetser werkt niet zo goed in zoetwater als in zoutwater. 99% van de youtube video’s en online artikelen laten zien hoe effectief algen poetsers zijn in de zoutwateromgeving, waar ze nitraat naar nul kunnen brengen en eventueel de eiwitafschuimer kunnen vervangen. Dat is niet het geval in een zoetwaterinstallatie. Ten eerste is het type algen dat gekweekt wordt compleet anders. In zout water groeien dikke laagjes lichtgroene algen, die veel effectiever voedingsstoffen filteren. In zoet water groeien zeer fijne, haargrote, korte <1,25 cm), donkergroene algen die nooit dik worden. Met een gemiddelde bezetting en gemiddelde voeding kon ik het nitraat op de een of andere manier onder controle houden op ongeveer 20 ppm – 40 ppm. Uiteindelijk moest ik water verversen. Het helpt wel om de binnenkant van de tank goed schoon te houden. Door de LED-verlichting laag te houden en een paar Panda Garra’s, hoef ik de binnenkant van glas of aquariumdecoratie maar eens in de paar maanden schoon te maken. Maar dan moet ik de poetser (het scherm en de behuizing) eens in de twee weken of eerder schoonmaken. Voor wie liever een “natuurlijke look” van aquarium met algen heeft, is de poetser het gedoe misschien niet waard…(en de prijs!)”
Half man/half cichlid is nu met succes overgestapt op het gebruik van boven water komend Fijn Eikenbladvaren om zijn nitraten te verlagen. Hij haalt twee handjes spriet per week uit zijn aquarium en houdt zo de nitraten goed onder controle. Hier is een foto van zijn sprite:
Maar voor sommige doeleinden kan een aquarium worden ingericht als een eenvoudige aquaponicsopstelling. Nadat je het filter lichtjes hebt laten werken, vul je het aquarium met kleine visjes. Zet het aquarium op met groeilampen boven het aquarium en zet er een aantal van de hieronder genoemde planten in. De planten zullen de uitwerpselen van de vissen verwijderen als er een handvol uit het aquarium wordt gehaald.
Je kunt ook gewoon tropische regenwoudplanten zoals Syngonium, pothos, monstera, philodendron, Chinese wintergroen en spathiphyllum (vredeslelie) laten groeien en het aquarium in een goed verlicht raam zetten. Laat de plant dan gewoon ongebreideld groeien. Er zijn veel YouTube-video’s over hoe je dit moet doen. Aronskelken zijn zeer efficiënte gebruikers van licht in omstandigheden met weinig licht.
Planten voor aquaponics
Het vermogen van planten om nitraat te absorberen is sterk afhankelijk van het feit of de bladeren van de plant al dan niet aan lucht worden blootgesteld versus ondergedompeld zijn. Voor de lichtintensiteit van een typische krachtige LED-lamp op twaalf centimeter van de planten hebben de planten de volgende kilogram droog gewicht per vierkante meter per productiejaar:
- Smeerbare planten zoals Azolla, kroos en watersla 2,5
- Tropische regenwoud aronskelken zoals vredeslelie, pothos, monstera, 1.7
- Terrestrials zoals kruiden en groenten, 1,0 (merk op dat ze vrij snel zullen sterven in de meeste aquaponic setups)
- Ondergedompelde planten zoals Vallisneria, elodea, zwaardplanten 0,6
Ondergedoken waterplanten zoals Vallisneria, elodea, zwaarden, en algen hebben slechts ongeveer 23% van het nitraatverwijderingspotentieel van oppervlaktewaterplanten (watersla, Amazone kikkerkruid, Salvinia, Azolla, en eendenkroos). Eenjarige opkomende planten zoals groenten hebben slechts ongeveer 50% van het nitraatverwijderingspotentieel van oppervlaktewaterplanten.
Boven water uitkomende aronskelken uit het tropisch regenwoud zoals Syngonium, pothos, monstera, philodendron, Chinees wintergroen en spathiphyllum (vredeslelie) hebben ongeveer 75% van het nitraatverwijderingspotentieel als oppervlaktewaterplanten wanneer ze met hun wortels in het aquariumwater worden gekweekt. Merk op dat aronskelken die in water met een pH-waarde van meer dan 7,5 worden gekweekt , één of twee keer per week een klein beetje ijzersulfaat (ijzersulfaat) aan het water moeten toevoegen. Als ze het ijzer niet krijgen , worden ze geel en gedijen ze niet.
Als je serieus nitraten en fosfaten wilt verwijderen, zijn de beste planten daarvoor een combinatie van watersla, Salvinia, Azolla en eendenkroos. Deze opkomende planten kunnen verbazingwekkend snel groeien in de juiste situatie.
Hun productiviteit is 2,5 drooggewicht in kilogram per vierkante meter per jaar als ze worden gekweekt met krachtige LED-lampen op 30 centimeter van de planten. Dit is 15% (15% van de eiwitten is meestal stikstof ) van 60% (zeer groene planten bevatten verrassend 60% eiwitten) of 0,09 x 2,5 of 0,225 kilogram of 225 gram stikstof per vierkante meter per jaar. Dat is op zijn beurt (225)/(12 maanden x 10,8 vierkante feet per vierkante meter) = 1,7 gram per maand aan stikstofverwijdering per vierkante feet. 1,7 gram/(15% stikstof in eiwit x 40% eiwit in visvoer ) = 29 gram voer per maand, 1 gram voer per dag. Of 1/.015 = 67 gram vis per vierkante voet. Dat komt neer op, a per vierkante feet drijfplanten:
- 22 vissen van 2,5 centimeter
- 5 vissen van 5 centimeter
- 3 vissen van 7,5 centimeter
- 2 vissen van 10 centimeter
- 1 vis van 12,5 centimeter
Per vierkante meter is dat een behoorlijk aantal vissen. Een 75 liter lengte is 0,25 vierkante meter. Dat zijn zeven vissen van 7,5 centimeter, oftewel een bezetting. Maar let op: dit geldt ALLEEN voor drijvende planten die onder intense LED kweeklampen groeien, met een goede luchtstroom eroverheen. De opstelling hierboven , waar ik TL-buizen gebruikte, had slechts ongeveer een vierde van deze draagkracht.
Merk op dat vrijwel alle aronskelken in het regenwoud dingen zoals oxalaat bevatten om dingen zoals vissen af te weren. Vissen knabbelen aan een wortel. Ze spugen het slecht smakende spul uit en laten de plant dan helemaal met rust. Deze planten vergiftigen dus GEEN vissen. Helaas zijn gedomesticeerde katten niet zo slim. Katten eten aronskelken en maken zichzelf ziek. Meestal is het niet fataal, maar ze blijven het doen (katten zijn NIET zo slim!)
Let op: ik raad zoete aardappel niet aan. De zoete aardappelknol is een groot stuk organisch voedsel, grotendeels koolhydraten. Deze knol kan langzaam afbreken en het filter van een aquarium behoorlijk belasten. Als hij niet afbreekt, zullen de wortels die de plant uitzet al snel het aquarium vullen.
Dit verschil in efficiëntie tussen ondergedompelde en bovenwater planten komt door het gemak waarmee de plant kooldioxide kan opnemen. De kooldioxideconcentratie in de lucht is ongeveer 400 delen per miljoen. De kooldioxideconcentratie in water is normaal gesproken ongeveer 2-4 delen per miljoen.
Sommige mensen proberen dingen als groenten en kruiden op of in het grind bovenop het aquarium te laten groeien. Het water druppelt over de stenen en er groeien zogenaamd planten op. Dit is in principe leuk, maar het werkt gewoon niet. Commerciële groenten die in water worden gekweekt door middel van hydrocultuur worden over het algemeen onder water gezet en vervolgens leeggepompt, onder water gezet en dan weer leeggepompt volgens een schema. Constant water en ze doen het niet zo goed. De meeste “regenwoudplanten” komen uit een familie die “aronskelken” (“Araceae” familie) wordt genoemd en kunnen 24/7 met hun wortels in het water leven. Groenten en kruiden doen dit niet.
Licht voor aquaponics
Merk op dat hydroponische filtratie een groot oppervlak vereist, afhankelijk van de lichtbron. TL-buizen vereisen ongeveer twee vierkante meter blootgesteld plantenoppervlak per kilo vis. LED-lichtbronnen met hoge intensiteit vereisen slechts 1,5 vierkante meter per kilo vis. Vol zonlicht, ook al is het gemakkelijk drie keer krachtiger dan LED’s, vereist een vierkante meter per kilo vis vanwege de kooldioxidebeperkingen.
De afstand van de planten tot een lichtbron is belangrijk. Een lichtbron op 30 centimeter afstand van de planten is twee tot zes keer effectiever dan een lichtbron op 60 centimeter afstand van de planten (het hangt er sterk vanaf hoe de lamp is ontworpen). Belletjes uit een luchtsteen creëren een nevel of aerosol. Deze aerosol zal een LED-lampje in zeer korte tijd uitschakelen. Meng dus geen luchtsteentjes en LED-lampjes die dicht bij het water staan.
De LED kweeklampen die ze nu hebben kunnen veel licht uitstralen en kunnen een verbazingwekkende hoeveelheid planten laten groeien en veel nitraat en fosfor absorberen. Het is belangrijk om een aantal van de karmozijnrode en blauwe LED’s te gebruiken. De witte LED’s zijn geweldig voor het uiterlijk , maar groeien niet zo goed bij lage lichtdichtheden. Maar merk op dat dit enigszins afhankelijk is van de intensiteit. Bij hogere lichtdichtheden zijn er oranje en rode pigmenten die geelgroen licht absorberen en elektronen afstaan aan chlorofyl. Bij zeer hoge lichtdichtheden wordt het hele proces geremd door de beschikbaarheid van kooldioxide.
En een kleine ventilator die lucht over de planten blaast is belangrijk. Plantenbladeren hebben veel lucht nodig voor de kooldioxide die ze nodig hebben. Ik zou een verscheidenheid aan planten proberen. In mijn aquariums nam eendenkroos de overhand, maar sommige hobbyisten hebben Azolla gehad en sommigen Salvinia. Watersla kan ook heel goed werken. De “mooiste” is waarschijnlijk Amazone Kikkerbeet, maar ik vind het lastig.
De wiskunde achter aquaponics
Ik krijg een kick van opstellingen met een enkele pothos met ongeveer vijf bladeren die uit een hang-on-back filter groeien. De wiskunde van hydrocultuur is eenvoudig. Een aquarium van 380 liter met een gemiddelde bezetting bevat 150 gram vis. Deze vissen hebben 1,5 gram droogvoer per dag nodig. Planten zoals pothos bestaan voor minstens 90% uit water. Dit zegt dat men tien keer meer gewicht aan bladeren/wortels nodig heeft dan voedsel.
De planten moeten dus minstens 15 gram nieuw gebladerte en wortels per dag laten groeien om het voedsel dat in het aquarium wordt gedaan bij te kunnen houden. Aangezien één pothosblad ongeveer 2 gram weegt, zijn dit ruwweg acht nieuwe bladeren per dag, 56 nieuwe bladeren per week en 240 nieuwe bladeren per maand. Als een enkele pothos twee nieuwe bladeren per maand krijgt, groeit hij snel. Whoops! Natuurlijk groeien de wortels en stengels ook en nemen ze voedingsstoffen op , maar het is nog steeds niet veel.
En de situatie wordt nog erger volgens de geweldige onderzoekster Diana Walstad (haar boek “Ecology of the Planted Aquarium” is een must voor elke liefhebber van een beplant aquarium). Met behulp van de stikstofconcentratie van de planten van mevrouw Walstad(tabel VII-2) is het 27,5 g nieuw plantenweefsel per 1,5 g 42% eiwitvoer (1,5 gram voer x 0,42 eiwit in het voer x 0,17 stikstof in het eiwit / (1-0,9)/0,039 = 27,5 g).
Met behulp van iets dat de “kritische stikstofconcentratie” wordt genoemd, is het 67 g (stikstofgelimiteerde plant) (1,5 g x 0,42 x 0,17 / (1-0,9)/0,016= 67 g). D.w.z. volgens mevrouw Walstad is er twintig (eigenlijk 18,33) tot veertig keer (eigenlijk 44,67) meer gewicht aan bladeren/wortels dan aan voedsel. Dit is twee tot vier keer zoveel als wat ik heb berekend. Ik heb geprobeerd de analyse van mevrouw Walstad te begrijpen , maar ik begrijp er niet veel van. Maar ik bereik de leeftijd waarop complexe problemen vaak onoplosbaar worden. Mevrouw Walstad heeft het zelden mis , dus ik ga mee met haar analyse.
Als je je fantasie gebruikt, zijn er veel verschillende aquaponische opstellingen mogelijk. Aquaponics in een aquarium is gewoon een beplant aquarium. Een LED groeilamp (blauwe en karmozijnrode LED’s) in een opvangbak in de garage of kelder kan heel effectief zijn. Niet dat je het water in de aquaponics opstelling niet hoeft te verversen, maar ongeveer één keer per week. De temperatuur is dus geen groot probleem. Je kunt zelfs een plastic minivijver buiten gebruiken om het water te reinigen. Vergeet niet dat er veel planten nodig zijn voor een klein aantal grammen vis.
Startpagina Aquariumscience
Bron: Aquariumscience.org – David Bogert
