En los pasados 10 a 15 años se hicieron muchas investigaciones sobre el desarrollo y la aplicación de diversos tipos de filtros biológicos. Estos trabajos no fueron hechos para el acuarismo como hobby, sino mas bien para el tratamiento del agua, la cuicultura y – en menor medida – para los acuarios públicos. a menudo, este estudio estuvo focalizado hacia encontrar reemplazos para los tradicionales filtros de placa, de arena o de bolitas que se usan en los sistemas recirculantes.
Unos pocos de los resultados de la investigación dirigida al tratamiento de aguas servidas o a la acuicultura pudieron ser adaptados al hobby de los peces tropicales, así como para algunos acuarios públicos. Infortunadamente, muchos hobbystas aun confían en los filtros de placas tradicionales, con sus problemas inherentes, para el control biológico de los contaminantes nitrogenados.
Los filtros biológicos giratorios, lechos fluidos, filtros de goteo, filtros de bolita, se han adaptado exitosamente a la acuicultura y al cuidado de peces tropicales, y son usados en criaderos, en algunos sistemas de filtración central, en instalaciones para venta mayorista de peces y en acuarios domésticos. En tales acuarios, las densidades de peces y la carga de amoniaco suelen ser mayores, en unidad de volumen, que en los acuarios públicos.
Numerosos estudios han demostrado la superioridad de estos tipos de biofiltros comparados con los de placa o de arena. Este articulo describirá brevemente estos diversos filtros y las razones por las cuales aquellos son mas eficientes. Sugeriré las maneras en que pueden adaptarse para acuarios públicos. Los acuaristas encontraran esto muy interesante.
La nitrificación se define como la oxidación del nitrógeno desde una forma mas reducida (amoniaco) hacia una forma mas oxidada (nitrato), por procesos microbianos (Killman, 1986). Dentro de los productos intermedios formados y consumidos durante este proceso están la hidroxilamina y los nitritos.
El amoniaco, el principal producto excrementicio de los peces, es tóxico para estos a concentraciones tan bajas como 0.5 mg/l (miligramos por litro) NH3-N.
Entonces, en los sistemas acuáticos de exhibición, se usa la nitrificación para eliminar el amoniaco del agua. Esto se cumple haciendo pasar el agua a través de, o sobre, materiales filtrantes, en los cuales crecerán eventualmente las bacterias necesarias para la nitrificación.
La eliminación de amoniaco y nitritos del agua del acuario se llama filtración biológica, y los materiales sobre los cuales las bacterias crecen se llaman filtros biológicos o biofiltros. Los organismos que realizan la conversión biológica de los productos contaminantes nitrogenados se llaman bacterias nitrificantes.
La mecánica y la química son otros tipos de filtración acuática, necesaria para un ambiente acuático exitoso.
La filtración mecánica es la retención y consecuente remoción de materiales en partículas, principalmente de origen orgánico. Este proceso es importante para mantener la claridad del agua y reducir la materia orgánica biodegradable (MOB) en el sistema.
La filtración química se refiere a un amplio conjunto que incluye el uso de gránulos de carbón activado, separación de proteínas u ozonificación para remover carbonos orgánicos disueltos en el agua.
Cuando se selecciona y/o se diseña un filtro biológico, deben considerarse dos características de las bacterias nitrificantes. Primero, estas bacterias son aeróbicas. Aunque pueden vivir en ambientes bajos en oxigeno, su eficiencia se agranda a medida que el oxigeno disuelto se incrementa hacia la saturación del aire (21 % de oxigeno).
El agua saturada contiene de 8 a 9 partes por millón (ppm) de oxigeno a las temperaturas corrientes usadas para mantener a los organismos acuáticos, con 15 ppm de oxigeno que casi toda el agua puede mantener a muy bajas temperaturas sin estar sobresaturada. Por otro lado, el aire contiene 210.00 ppm de oxigeno. Aunque las bacterias nitrificantes pueden adquirir el oxigeno que requieren de alguna otra fuente, las que están sobre un biofiltro sumergido deben adquirir su oxigeno del que esta disuelto en el agua, mientras que las bacterias nitrificantes sobre un material filtrante expuesto a la atmósfera pueden obtener su oxigeno directamente del aire.
En segundo lugar, las bacterias nitrificantes crecen lentamente, con tiempos de reproducción de 24 horas o mas, en comparación con las bacterias heterotroficas, que tienen tiempos de reproducción de unos 20 minutos. Estas características significan que un biofiltro eficiente maximizaría la cantidad de oxigeno disponible para las bacterias.
La acumulación de MOB en el filtro asfixia a las bacterias nitrificantes y provee un entorno que alienta el desarrollo de bacterias heterotroficaas (Manem y Rittman, 1992). Luego, las bacterias heterotroficas oxidan el material orgánico y así producen amoniaco y consumen oxigeno. Entonces, debe eliminarse la MOB del sistema lo antes posible. La acumulación de MOB también incrementara la demanda bioquímica de oxigeno, la cual ha probado ser un factor limitante de la nitrificación (Wu et al., 1980; Rittman y Dovantzis, 1983).
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