Alcalinidad en Sistemas Marinos

Alcalinidad y pH son diferentes uno del otro y sus definiciones y funciones pueden ser fácilmente confundidas. Para aquellos que no están informados sobre la química del agua como lo estaba yo cuando comencé, la alcalinidad es esencialmente una medición de la capacidad del agua para neutralizar ácidos. Es una medición de la capacidad de mantener el pH (buffer) de un sistema mientras que el pH es básicamente la medida de la concentración de iones de hidrógeno en el agua, en términos de acidez o alcalinidad. La alcalinidad del agua con respecto al pH simplemente refiere al extremo de la escala de pH (alcalino) en contraste con el extremo ácido y no refleja la capacidad de reacción del sistema. Es fácil creer que agua con pH alcalino es más propensa a ser alta en alcalinidad (capacidad de buffer). Sin embargo, esto no es necesariamente correcto. El agua con un pH alto, pero baja alcalinidad es considerablemente inestable. Esa agua bajará rápidamente en pH con la acumulación natural de ácidos orgánicos en acuarios.
Respecto al cuidado de invertebrados, el agua baja en alcalinidad pero alta en pH es generalmente indeseable. Por fortuna, es muy común para los acuaristas testar sus sistemas y darse cuenta de esas condiciones. La caída drástica de la alcalinidad es causada algunas veces por la aplicación errónea de suplementos de calcio y/o la falta de cambios de agua. Ocurre naturalmente, como se indica, sobre todo por la neutralización de ácidos y la remoción de carbonatos por una calcificación. Irónicamente, es obvio para los acuaristas que los corales necesitan calcio para crecer, pero los carbonatos son a menudo ignorados. Los suplementos de calcio son uno de los primeros y únicos suplementos que los acuaristas utilizan para el cultivo de corales. Es muy comúnmente olvidado, que los esqueletos de corales se componen de carbonato de calcio. Las adiciones de calcio sin adiciones balanceadas de carbonatos son tan inútiles como las llaves de miles de automóviles en un estacionamiento vacío. Y por eso, acuaristas desinformados continúan agregando calcio sin notar ningún crecimiento significativo en los corales de su colección (y observando que la alcalinidad continúa cayendo). A cierto punto, el desbalance entre el calcio libre y el nivel de carbonatos es natural, aunque no muy apreciado para un mantenimiento de arrecifes satisfactorio. A groso modo, alta alcalinidad y valores de calcio elevados son dos cosas separadas. En términos simples, el agua de mar puede solo sostener unos pocos sólidos disueltos. A medida que la alcalinidad aumenta (los niveles de carbonato y bicarbonato) hay menos “espacio” para la saturación de otros elementos disueltos como el calcio. El calcio y la alcalinidad en aplicaciones prácticas existen en una tenue relación alta-baja. Hasta hace poco, sistemas con alta alcalinidad y bajo calcio eran poco comunes debido a un entendimiento pobre sobre la alcalinidad y la aplicación popular de suplementos de calcio.
La ventaja y éxito de los reactores de calcio ha hecho que algunos acuaristas cambien su mente en formas de maximizar la calcificación. La opinión de los acuaristas está dividida en que metodología Alta-Baja para la máxima calcificación funciona mejor. Algunos acuaristas usan dosis de kalkwasser agresivamente para incrementar los niveles de calcio y aceptan la coincidente caída de alcalinidad. Esta técnica ha incentivado el crecimiento de muchos corales a tamaños sensacionales con otros numerosos beneficios de la suplementación de hidróxido de calcio. La intención de algunos acuaristas es de mantener los niveles de calcio por encima de 400 ppm.
Así, el hidróxido de calcio indirectamente contribuye a la alcalinidad del sistema neutralizando ácidos que de otra manera agotarían la capacidad de buffer del sistema. Las moléculas de hidróxido son “consumidas” más que las de carbonato. Y entonces, calcio elevado y adecuada alcalinidad puede ser mantenida con la aplicación apropiada de kalkwasser. Mientras que me inclino a favor de esta técnica por su simpleza y el gasto mínimo que exige en relación a los montajes de reactores, admito que es difícil de mantener y potencialmente peligroso cuando es aplicado al extremo. Es un error pensar que si la adición de X gramos de calcio es buena, entonces la de 2X gramos es mejor. Con niveles de calcio por encima del nivel de saturación, o durante eventos en que el calcio es agregado rápidamente, es posible generar un disturbio en el balance entre la relación de calcio y alcalinidad y causar una repentina precipitación de carbonato de calcio, conocida con el nombre común de tormenta de nieve (snowstorm en inglés), la que puede generar trágicas ramificaciones. La precipitación espontánea de carbonato de calcio ocurre cuando los niveles de pH rápidamente suben por encima de determinado umbral, lo que causa que partículas cristalinas de carbonato se precipiten en forma de “nieve” en una forma indisoluble. La tragedia del evento para un sistema que sufre de esta condición es que la reacción debe continuar su curso antes de poder tomar medidas correctivas. La adición de búferes en un intento de contener la caída de alcalinidad sirve solamente para ayudar la reacción de precipitación. El acuarista está resignado a observar la precipitación de su error hasta que se complete, lo que deja la capacidad de nivelación (buffering) en un peligroso nivel bajo. El estrés del cambio súbito en la calidad del agua puede ser significativamente dañino para los organismos marinos también. Los cambios de agua y algunos métodos para controlar el daño que aseguren la estabilidad del entorno serán necesarios. Sin importar los riesgos inherentes, estoy firmemente a favor y recomiendo el uso de las dosis apropiadas de hidróxido de calcio en al menos pequeñas cantidades para la mayoría de los sistemas.
Una de las mejores maneras de mantener alcalinidad en sistemas con invertebrados es el empleo de un reactor de calcio. Estos reactores son aparatos llenos con material de carbonato de calcio que se disuelve lentamente mediante el abastecimiento de dióxido de carbono. Dióxido de carbono persistente o acumulativo en los sistemas de acuario agota la alcalinidad y baja el pH, ya que la presencia de dióxido de carbono es neutralizada por los iones de carbonato en el agua de mar. También pueden contribuir al indeseable crecimiento de alga al descuidarlo. El dióxido de carbono y el ácido carbónico en una solución son fácilmente manejables con una vigorosa aireación. Correctamente operados, los reactores de calcio mantienen alta alcalinidad y razonablemente buenos niveles de calcio (aunque significativamente y proporcionalmente inferiores). Aunque no son menos peligrosos que el uso de hidróxido de calcio para proveer calcio y alcalinidad, los reactores de calcio son dispositivos convenientes y eficientes. Firmemente recomiendo el uso de reactores de calcio para acuaristas que desean tener corales duros en su acuario o cultivarlos y para aquellos que no sienten agrado ante la tediosa aplicación de hidróxido de calcio. El hidróxido de calcio sin embargo, tiene el beneficio adicional de la saponificación (aumento del rendimiento del espumador de proteína o skimmer) y la caída de los fosfatos. Muchos aficionados europeos confían en reactores de calcio para mantener altos niveles de alcalinidad con la suplementación de hidróxido de calcio. Esto ha probado ser una excelente metodología para promover el crecimiento de organismos calcáreos.
El método más antiguo y más común de incrementar la capacidad de nivelación (buffering) del agua salina es la adición de un agente (buffer) de mar. Este es básicamente una mezcla de polvos de bicarbonatos, carbonatos y boratos. Estas mezclas están diseñadas para incrementar la alcalinidad (capacidad de nivelación) del agua marina sin incrementar el valor del pH por encima de un límite. Algunos productos aumentan el pH del agua marina y deberían ser utilizados con mucha precaución. Bicarbonato de sodio (baking soda) es un componente importante de la mayoría de estas mezclas secas. No recomiendo utilizarlo solo para la mayoría de los acuaristas, especialmente los nuevos y menos experientes, ya que puede elevar rápida, significativamente y peligrosamente el pH. El bicarbonato de sodio únicamente debería ser utilizado en pequeñas porciones en los casos en que la calidad del agua es testada con frecuencia. Las soluciones niveladoras concentradas (soluciones de buffer) están volviéndose populares y parecen ser más útiles utilizándolas conjuntamente con cantidades proporcionales de suplementación de calcio en mezclas comerciales mixtas.
Es recomendable mantener la alcalinidad en sistemas de acuario entre 7-12 dKH. Hay, de hecho, varias maneras de testar la alcalinidad en agua de mar. Algunos acuaristas prefieren medirla en mili equivalentes por litro [meq/L] (el objetivo es más de 3 meq/L). La capacidad de nivelación o buffer es también descrita como dureza de carbonatos (carbonate hardness en inglés). Los tests comerciales a menudo son dificultosos de interpretar. Acuaristas con inhabilidad de distinguir colores, problemas de visión o cualquier otra dificultad para interpretar las plantillas colorimétricas deben consultar distribuidores o aficionados (sociedades de acuaristas, Internet, etc.) para conocer marcas de tests de laboratorio con cambios de colores diferenciables para ser interpretados adecuadamente.
Por último, hay implicaciones que dificultan mantener niveles de calcio y alcalinidad que están ligados a niveles impropios de magnesio. El magnesio debe ser mantenido en equivalentes de apenas tres veces los niveles de calcio. Los altos niveles de magnesio se encuentran por inadecuada suplementación y pueden ser letales para algunas especies de invertebrados. Los acuaristas a menudo reportan sensibilidad en moluscos y estrellas de mar, como los caracoles “turbo” y estrella de mar serpiente. Bajos niveles de magnesio, como los encontrados en sales sintéticas económicas a menudo implican dificultades en mantener el calcio y la alcalinidad adecuados. Esta es otra razón por la cual es importante mantener calidad apropiada de agua mediante cambios de agua y revisión, así como suplementación.

Traducción del texto original de
Anthony Calfo

Enlace al artículo original en inglés