Le dioxyde de carbone ou gaz carbonique CO2

Symbole : C (vient du latin Carboneum)

En aquarium, il joue un rôle prépondérant sur les valeurs du pH et de la dureté. Dans l’atmosphère, le carbone existe essentiellement à l’état de dioxyde de carbone (CO2). Les 0.04% que contient l’atmosphère terrestre suffisent par exemple à éviter le refroidissement de la Terre durant la nuit.

Tous les organismes autotrophes, se nourrissent de carbone minéral et le transforment en carbone organique. Ils constituent ainsi le premier maillon d’une chaîne alimentaire. Leurs premiers consommateurs sont les plantes et les animaux mangeurs de bactéries. Ces derniers sont à leur tour mangés par des prédateurs qui serviront à leur tour de proie. A la fin de la chaîne alimentaire, des espèces spécialisées assurent la destruction des déchets ou cadavres. A chaque étape, chacun rejette du carbone minéral sous forme de CO2, par le biais de la respiration : on obtient un cycle perpétuel.

Le carbone est indispensable, la matière sèche des plantes contient entre 50 et 90% de carbone. De plus, il est plus soluble dans l’eau que dans d’autres gaz comme l’oxygène ou l’azote.

Ex : A une température de 20°C, il se dissout 39 fois mieux que l’O2 et 91 fois mieux que l’azote (N). L’eau douce, saturée en gaz en équilibre avec l’atmosphère contient à 20°C, 0.51% de CO2, contre 8.9% d’O2 et 14,2% d’N.

Au contact de l’eau, le dioxyde de carbone forme de l’acide carbonique :
• CO2 H2O => H2CO3
Sous l’action des ions HO- contenus dans l’eau, l’acide carbonique se décompose en hydrogénocarbonates :
• H2Co3 OH- => H2O HCO3-
Puis en carbonates :
• HCO3- OH- => H2O CO3-

Ces réactions sont liées au pH de l’eau, il est élevé, la décomposition de l’acide carbonique est importante car les ions OH- sont en plus grande quantité.

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=> Dans une eau très acide on trouvera principalement du gaz carbonique tandis que dans l’eau très basique on trouvera essentiellement des carbonates. (cf. schéma ci-dessus : valeurs pour une eau douce à 25°C)

" L’eau aspire le CO2 de l’atmosphère."

Ces réactions sont réversibles et il arrive un moment où l’acide carbonique, les hydrogénocarbonates et les carbonates se trouvent en équilibre chimique (les réactions se produisent aussi vite dans un sens que dans l’autre).

Utilisation du CO2 par la plante :

Comme tout être vivant, la plante se nourrit. C’est dans le substrat où plongent ses racines qu’elle va absorber les éléments indispensables à sa vie et à son développement. Elle a également besoin d’échanges gazeux pour survivre.

A la différence des animaux, elle respire du gaz carbonique et rejète de l’oxygène durant la journée, c’est la photosynthèse :
- 6CO2 6H2O => C6H12O6 6O2 (déchet)

En utilisant l’énergie lumineuse, elle assure la nutrition carbonée de la plante par la formation de glucides à partir du gaz carbonique atmosphérique. A la nuit tombée, le processus s’inverse : la plante respire alors de l’oxygène et expulse du gaz carbonique.

Ce sont les stomates (stoma = bouche), pores ouverts dans l’épiderme de la feuille et par lesquels l’atmosphère interne des organes communique avec l’extérieur, qui permettent la communication avec l’air ambiant ainsi que l’élimination de la transpiration tissulaire. Ils sont constitués de deux cellules chlorophylliennes en forme de rein arc-boutées l’une contre l’autre. La photosynthèse ne peut s’effectuer que lorsque les stomates sont ouverts, assurant l’entrée du CO2 dans les tissus chlorophylliens et l’évacuation de l’oxygène.

Chez les hélophytes (Helos : marécage) qui sont des plantes supérieures, seules la partie inférieure est immergées. Dans ce cas, les feuilles se situant au-dessus de l’eau se comporte comme celles d’une plante vivant sur la terre ferme et assurent une fonction de respiration et de transpiration complète, par l’intermédiaire des stomates.

Pour les plantes d’aquarium poussant en mode émergé et qui sont ensuite complètement immergées, ceci signifie une confrontation brutale à des problèmes d’extraction du CO2 à partir des bicarbonates ou des carbonates contenus dans l’eau, opération qui ne leur est pas familière. Il faut donc un temps d’adaptation qui passe parfois par la dégénérescence de toutes les anciennes feuilles pour que la plante puisse enfin s’adapter à son nouveau milieu en sachant utiliser les ressources mises à sa disposition.

Pour les hydrophytes (hydor = eau) qui sont les plantes supérieures typiquement aquatiques. Elles possèdent une spécialisation biochimique assez particulière. Comme tous les autres végétaux, elles utilisent le dioxyde de carbone en tant que source de carbone lors de la photosynthèse. Cependant, lorsque le dioxyde de carbone st peu abondant, elles sont capables d’assimiler les hydrogénocarbonates (bicarbonates) dissous. Dans la plupart des cas, la totalité de l’épiderme est chlorophyllien et l’on observe une absence totale de stomates. Ce sont de grands aérenchymes, parenchymes relâchés, qui permettent la création d’espaces intercellulaires aérifères assurant l’oxygénation de la plante soumise à des conditions d’asphyxie.

Il ne faut pas croire que les plantes assureront seules la fonction d’oxygénation de l’aquarium, répondant ainsi aux besoins des poissons. Les échanges gazeux ne se produisent essentiellement qu’à la surface de l’eau. Cette dernière doit donc être la plus grande possible par rapport au volume.

Attention : Le CO2 est un gaz toxique et qu’une faible augmentation de son taux dans l’eau peut déclencher des effets catastrophiques et souvent irrémédiables pour la population animale qui peuple le bac, en bloquant sa respiration branchiale !

Les symptômes liés à la carence de CO2 :

Une insuffisance en CO2 se manifeste par un dépôt de carbonate de calcium (CaCO3) sur le décor et les parois de l’aquarium. En absence de CO2 en effet, la formation d’acide carbonique, agent dissociateur des carbonates, est bloquée et du calcaire précipite dans l’eau, entraînant le développement d’une pellicule blanche.
L’une des causes les plus fréquentes au déficit en CO2 dans un aquarium est le fonctionnement d’un diffuseur, d’une pompe venturi ou d’une pompe dont le rejet est dirigée vers ou au dessus de la surface. Dans tous ces cas, les remous provoqués entraînent un fort brassage de l’eau. Les strates inférieures se retrouvent ainsi en contact quasi permanent avec la surface, libérant ainsi le CO2 qui s’échappe dans l’atmosphère. De grandes quantités d’air accompagnent toujours le courant provoqué par une pompe. L’oxygène ainsi introduit « dégazé » le CO2.
Non pourvu d’un système de diffusion de CO2 et en présence d’une forte demande, le milieu est déséquilibré et peut s’appauvrir en CO2 au point d’entrainer la perte de la végétation et le dépôt d’une pellicule blanche due aux carbonates sur les vitres et le décor. La production naturelle issue de la respiration des poissons du bac ou de la décomposition de matières organiques ne suffit plus à répondre aux besoins.

Relation entre dioxyde de carbone et pH :

L’ajout de CO2 provoque obligatoirement une baisse de pH. Durant la nuit, le processus de photosynthèse est interrompu. Ce gaz, s’ajoutant à celui rejeté par les poissons et à celui éventuellement émis par des matières en décomposition, engendre une acidification de l’eau. Durant la journée, les plantes assimilent le dioxyde de carbone dissout dans l’eau. L’arrêt de la synthèse d’acide carbonique provoque alors une augmentation du pH.

Pour limiter ces grands écarts entre les valeurs basses et hautes, il est possible d’utiliser un diffuseur d’air se mettant en route à l’extinction des lumières. Cette méthode stabilise le pH et permet un approvisionnement en oxygène des poissons durant la nuit. Dès le retour de la lumière, lorsque l’assimilation chlorophyllienne recommence, le diffuseur est arrêté. Un simple branchement à un minuteur suffit à régler le cycle.

Attention : Il ne faut pas oublier d’arrêter le système de diffusion du CO2 durant la nuit sous peine de voir l’acidité de l’eau monter en flèche. Il est donc indispensable de coupler l’allumage du CO2 avec celle de l’horloge électrique commandant le système d’éclairage.

Les différents systèmes d’alimentation en CO2 :

- La fermentation de levures (vous avez un exemple avec mon installation :
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- Le CO2 en bouteille : c'est tous les système en général que vous pourrez trouvez en magasin (avec détendeur, sonde, diffuseur ...)

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- Le CO2 produit par l’électrolyse : plus utilisé et assez dangereux

Relations entre pH, KH et teneur en CO2 :

Pour savoir où vous en êtes, deux informations sont nécessaires : connaître le Ph de l’eau et sa dureté carbonatée. En effet, les paramètres pH, KH et teneur en CO2 sont interdépendants et liés par une relation définie par un tableau, tant que les carbonates sont les seuls éléments tampons présents dans l’eau. Le niveau de CO2 est optimum à 15 mg/L et acceptable lorsqu’il se situe entre 10 et 20 mg/L.
En règle générale, les besoins en CO2 sont importants quand l’aquarium est de grande taille et non couvert, l’eau dure, la lumière intense, le courant engendré par le système de filtration rapide et la plantation luxuriante.

Attention : Les bouteilles de CO2 rechargeables doivent, comme les bouteilles de plongées sous-marines, être réprouvées régulièrement. Elles subissent alors des tests de résistance à la pression.

voilà à vos posts pour les commentaires ou les questions

Très intéressant !!!

toi faut que tu lapprennes par coeur ce cours lol jtinterrogerai dessu lol

Je connais deja tout ça !

je sais bien tkt je dis ca pour tembeter pour les reactions chimiques je parierai pa si j'étais toi ... lol

un jeux d'enfant ces réactions...

comme tu te ventes trop ! lol