ediTo septembre/octobre 2008

nanoZine n°24 !

Tout l’équipe de rédaction du nanozine tenait à encourager le formidable magazine OP on the road.
OP on the road est le premier magazine audiovisuel sur le récifal en format DVD. 11 numéros sont déjà parus, tous aussi passionnants et enrichissants.
Dans chaque numéro d’OP on the road, un bac est présenté par son propriétaire, celui-ci expliquant ses choix de maintenance, d’équipement et de population sous les questions de maitre Dompail, réalisateur et créateur du magazine. Un ou deux thèmes récifaux spécifiques sont traités par des spécialistes dans chaque numéro.
Si vous souhaitez acheter des numéros d’OP on the road, rendez vous sur le site d’Océan Passion à cette adresse, il suffit de créer un compte et de commander le numéro de votre choix: http://www.ocean-passion.com/ puis cliquez vers la boutique du site.
Vous le trouverez également dans certaines boutiques aquariophiles.

Le n°11, dernier rejeton de la série:
N’hésitez pas à investir quelques euros dans OP on the road, premier magazine audiovisuel sur notre hobby, vous ne serez pas déçu et apprendrez beaucoup sur différents sujets récifaux.

systemc

Au sommaire de ce nanoZine n°24 :

• Les mangroves par systemc
• Utiliser l'ozone ? par jlc
• Et le silence fut par jlc

Les mangroves

Auteur: systemc
Rubrique: vivant
Niveau: tous

La mangrove est un groupement de végétaux principalement ligneux qui se développent dans la zone de balancement des marées à l'abri des vagues violentes et couvrent environ 150000 km2 dans les régions intertropicales. Elles colonisent les substrats meubles: sables, vases, argiles, limons et représentent un milieu de transition entre la terre et la mer. Il existe également des marais à mangroves à l'embouchure de certains fleuves.
Ces milieux particuliers sont parmi les plus productifs en biomasse et procurent des ressources importantes pour les populations vivant à proximité. On peut qualifier les mangroves de forets marécageuses dont les espèces dominantes sont les palétuviers. On y trouve également plusieurs espèces de palmiers, lianes et une faune riche et variée.
Elles occupent les trois-quarts des cotes et deltas des régions tropicales assurant un protection naturelle contre l’érosion. Leur communication avec la mer s’effectue plus ou moins directement, souvent par des passes ou par capillarité à travers les sables des plages ou des dunes.


REPARTITION GEOGRAPHIQUE

La mangrove se développe sur le littoral dans des zones calmes et peu profondes. Elle occupe le long des zones cotières entre les 30° parallèles nord et sud, soit les zones équatoriales:

- En Afrique de l’est: du sud de la Somalie au Mozanbique on peut observer une mangrove dense et haute d’une quinzaine de mètres.

- Sur les bords de la mer Rouge et de l’Océan Indien, elle est déjà moins dense, environ 5 mètres.

- En Afrique de l’ouest on peut en observer dans le Golfe de Guinée et à Madagascar.

- En Asie on peut observer des mangroves dans les iles les plus au sud (iles Yaeyama) du Japon ainsi qu’en Asie du sud-est incluant quasiment toutes les iles séparant l’Asie de l’Australie.

- Le plus grand ensemble de mangrove du monde est le delta du Gange et du Brahmapoutre.

- En Amérique du sud, la mangrove est quasi omniprésente sur le littoral nord de continent et dans le sud de l’Amérique centrale jusqu’en Equateur.

Il existe des équivalents de la mangrove dans les latitudes plus éloignées: ce sont les herbus, on peut en observer sur la baie du Mont Saint-Michel et sur la cote de Picardie.
C’est l’Indonésie qui possède la plus grande superficie de mangroves.

ROLE DE LA MANGROVE

La mangrove est très liée à l’herbier et aux récifs coralliens. Elle a besoin pour prospérer d’une eau calme, dénuée de houle. C’est le récif en brisant la houle qui protège et offre à la mangrove un environnement favorable.
La mangrove est aussi une excellente barrière entre l’océan violent et la cote fragile, particulièrement pendant les ouragans. Elle filtre et stabilise la sédimentation, évitant aux récifs d’etre recouverts de vase et de dépérir. Ses systèmes racinaires empêchent également l’érosion cotière. L’écoulement des eaux des marées est ralentie assez sensiblement de manière à déposer les sédiments au pied des racines des palétuviers que ceux-ci vont absorber pour prospérer.
Les palétuviers sont à la base d’écosystèmes uniques, particulièrement autour de leurs systèmes racinaires complexes. Là ou les racines sont en permanence submergés, les palétuviers sont les hotes d’algues, de bernacles, d’huitres, d’éponges et de cnidaires. Ils profitent de tous les substrats durs pour s’ancrer, et filtrent ainsi leur alimentation.
La mangrove procurent de nombreuses ressources. Il a été démontré qu’un hectare de palétuviers, aux Philippines, génère chaque année 400kg de poissons, crevettes, crabes, mollusques qui fournissent une importante source alimentaire aux populations environnantes.


LA FAUNE

De nombreuses espèces d’oiseaux peuplent la mangrove, mais les crabes, mollusques, crustacés et poissons sont les plus présents. Beaucoup sont amphibies. Le Périophtalme est le poisson incontournable des mangroves. Il a développé des nageoires lui permettant de sortir de l’eau et de se déplacer et peut vivre durant de longues périodes hors de l’eau.
On trouve des crabes comme les Ucas et les Mantous, ou le fameux crabe violoniste. Ce surnom lui est donné en raison de la pince qu’il positionne sur l’abdomen.
La zone aérienne est occupée par des insectes, des reptiles et des oiseaux.
Au Bangladesh, la mangrove est le refuge du tigre de Bengale. C’est l’un des derniers territoires ou l’homme ne peut pas le menacer. On y trouve aussi le cerf axis et des macaques auxquels l’enchevetrement de branches d’arbres offre un refuge impénétrable.
La mangrove génère un riche litière végétale ou abondent les micro-organismes qui fournissent une abondante nourriture, jouant le role de nursery pour de nombreuses espèces de poissons récifaux.

LA FLORE

L’évolution a provoqué une convergence des solutions d’adaptation des plantes végétales des mangroves aux problèmes de la salinité variable, des variations des marées, des sols sans oxygène, les variations de température et l’éclairage intense. Les plantes se développant dans la mangrove se sont adapté à ce milieu hostile.
Les palétuviers sont les principales espèces végétales de la mangrove. Ils appartiennent à des genres différenciés, comme Avicennia et Rhizophora, possédant des qualités d’adaptation remarquables à la salanité des sols, à leur faible teneur en oxygène et à la durée de leur submersion.
Ils possèdent à cette effet des racines aériennes très développées, une pression osmotique élevée et sont capables d’absorber une grande partie de l’eau de pluie qu’ils captent par leur système foliaire.
Au total une soixantaine d’espèces sont recensées dans le monde.
Les palétuviers supportent très bien le taux de sel élevé de la Mangrove. On dit qu’ils sont halophiles ou plus exactement halo-résistants. Par exemple, les palétuviers rouges s’isolent du sel en ayant des racines imperméables qui se tubérisent fortement, agissant ainsi comme un mécanisme d’ultra-filtration pour filtrer le sel du milieu. Tout le sel qui rentre dans la plante s’accumule dans les pousses et est concentré dans de vieilles feuilles qui servent alors de stockage dans les vacuoles des cellules végétales.
Le sol de la Mangrove est constitué de vase littorale, un milieu totalement anaérobie. L’alimentation des arbres est donc assurée grâce à des organes complexes développés dans des racines. Les palétuviers rouges qui peuvent vivre dans les zones les plus inondées, poussent vers le haut au-dessus du niveau d’eau avec des racines échasses. Ils peuvent récupérer l’air par des fentes dans leur écorce appelées lenticelles. Les palétuviers noirs vivent sur des terrains plus élevés et produisent beaucoup de pneumatophores (des racines spécialisées qui poussent hors du sol vers le haut comme des pailles pour la respiration) qui sont couvertes de lenticelles. Les pneumatophores atteignent des tailles de 30 centimètres, bien que certaines espèces en aient qui atteignent plus de 3 mètres de haut. Il y a quatre types de pneumatophores: échasse, droit, en arceau et en ruban.
Les racines ont bien sur un rôle de fixation important. Elles permettent à la plante d’assurer sa fixation au sol constitué de vases peu stables. Les mangroves évitent ainsi l’érosion des côtes grâce à leur racines formant un rempart aux vagues et permettant de retenir les alluvions provenant des cours d’eau.
En raison de la disponibilité limitée en eau douce dans les sols salés de la mangrove, les palétuviers ont développé des mécanismes pour limiter la quantité d’eau qu’ils perdent par leurs feuilles. Celles-ci peuvent contrôler l’ouverture de leurs stomates et l’orientation de leurs feuilles. En les orientant pour éviter le soleil intense du midi, les palétuviers peuvent réduire l’évaporation à la surface de leurs feuilles.

REPRODUCTION DES PALETUVIERS

Dans cette environnement dur, les palétuviers ont évolué pour proposer un mécanisme d’aide aux jeunes plantules. Tous les palétuviers ont des graines flottantes qui favorisent la dispersion par l’eau. A la différence de la plupart des plantes, dont les graines germent dans le sol, beaucoup de palétuviers sont vivipares c’est-à-dire que leurs graines germent sur l’arbre avant de tomber. Une fois que la graine a germé, la plantule se développe dans le fruit en ce servant de celui-ci comme support. On nomme ce système un propagule, qui peut produire sa propre nourriture par l’intermédiaire de la photosynthèse. Quand le propagule est mûr, il chute dans l’eau ou il peut etre transporté sur de longues distances. Il peut survivre à la dessication et rester dormant durant des semaines, des mois ou même une année jusqu’à ce qu’il arrive dans un environnement approprié. Une fois qu’un propagule est prêt à s’enraciner, il changera sa densité pour produire un système racinaire vertical favorisant son encrage dans la boue.


UN MILIEU MENACE

Dans de nombreux pays, la mangrove est un lieu de récolte et d’utilisation traditionnelle de produits utilisés par la population locale. La mangrove produit du bois pour le charbon et pour les constructions d’habitation. Elle fournit également de nombreuses plantes qui alimentent l’artisanat et la pharmacopée locale.
Les mangroves sont menacées par les constructions humaines, la déforestation, la création de rizières, de salins, les bassins d’aquaculture, phénomènes qui entrainent un recul sensible de leur superficie.
Une menace croissante est l’élevage de crevettes qui s’implante massivement en bord de mer. La crevette est un produit de consommation courante dans les pays occidentaux et les pays tropicaux sont les lieux idéaux pour son élevage. Dans certains pays, de grandes zones à mangrove sont remplacé par des bassins d’élevage qui sont le plus souvent abandonné après quelques années d’élevage afin d’éviter les maladies. Cela a pour effet d’empêcher les habitants locaux de continuer à récolter de façon traditionnelle les produits de la mangrove.
Il est important de noter que le taux de déforestation des mangroves est plus important que celui des forêts tropicales. Cependant, ce n’est que depuis un dizaine d’années que leur rôle a été pris en compte. Elles sont encore trop considérées par les gouvernements comme des zones inutiles et leur disparition est essentiellement du à des raisons anthropiques.
Les mangroves, qui autrefois couvraient 200000 km2 de littoral, ont diminué entre 35 et 86% selon les régions dans le monde entier et sont en danger d’extinction dans 26 des 120 pays dans lesquels elles sont localisées.

Utiliser l'ozone ?

Rubrique : Technique
Auteur : JLC
Niveau : Curieux

Certaines techniques utilisées dans nos aquariums récifaux font l’objet de controverses pour de multiples raisons. Ce peut être les difficultés de dosage ou de mise en œuvre, l’inadéquation avec les autres techniques conjointement employées ou encore la mauvaise compréhension des effets produits. Ces techniques sont alors qualifiées de 'pointues'. C’est par exemple le cas avec les UV, la zéolithe, les résines ou encore l’ozone. Il est question ici de ce dernier élément. J’espère que ce petit article suscitera un intérêt, ou tout au moins une réflexion sur son emploi - ou non-emploi.

Mise en garde L’ozone (O₃) est un gaz oxydant instable (composé de 3 atomes d’oxygène il retourne spontanément à la forme dioxygène O₂). Son odeur piquante est caractéristique sans être suffisamment désagréable pour alerter. En effet l’ozone a un pouvoir germicide important et est potentiellement dangereuse pour tous les animaux. Une manipulation incontrôlée peut être fatale pour les organismes vivants dans l’aquarium et nocive pour l’aquariophile et son entourage.

L'ozone est aussi un gaz dont le contact dégrade certaines matières comme le caoutchouc. Les paliers de votre écumeur ou autres pièces vont peut être s'user plus rapidement.

Le moyen utilisé dans la dernière partie de l’article pour générer l’ozone est la création d’un champ électrique élevé - effet corona. Cela nécessite la génération d’une haute-tension (5 à 10 kV) ce qui présente un risque évident de choc électrique. La réalisation de ce générateur ne peut être raisonnablement faite que par un amateur ayant les compétences électroniques et la sagesse nécessaires. Pour évacuer cette difficulté il est préférable de générer l'ozone à partir de produits manufacturés destinés à un usage aquariophile.

Vous noterez bien que je n’encourage pas un bricolage expérimental sans une véritable compréhension des conséquences possibles et que je me dégage de toutes responsabilités dans les applications pratiques dérivées de cet article.

L’utilisation de l’ozone en aquariophilie marine

L’ozone est mise en œuvre dans les installations aquariophiles pour répondre principalement à deux besoins différents :
- La purification de l’eau dans un but d’éradication d’éléments pathogènes,
- L’amélioration des performances de l’écumage.

Purifier l’eau
La stérilisation par ozonisation exploite le fort pouvoir germicide de ce gaz. Le résultat est assez comparable à celui obtenu avec des tubes UV. Cette méthode n’est utilisée qu’exceptionnellement dans un aquarium récifal communautaire. Son usage peut être temporaire lors de situations particulières qui ne sont pas abordées dans le cadre de cet article. La mauvaise réputation de l’emploi de l’ozone vient en partie de cet usage effectivement assez peu recommandable pour un amateur non averti.

Booster l’écumeur
L’amélioration de l’écumage est une autre utilisation possible. Ici c'est l’augmentation de l’effet tensioactif provoqué par l’ozone qui est exploité. Améliorer le rendement de l’écumeur est souhaitable dans certaines circonstances : surpopulation, sur-nourrissage, phase de démarrage ou accumulations organiques dans un bac ancien, écumeur volontairement sous dimensionné, capacité épuration insuffisante, etc. D’autre part l’effet de l’ozone porte sur des substances organiques dissoutes qui sont ‘inaccessibles’ par un écumage classique. On constate ainsi généralement après la mise en service d’un ozonisateur une meilleure limpidité de l’eau, propice à un rendement supérieur de la rampe d’éclairage. Il faut noter que l’adsorption des substances colorantes peut être obtenue de manière plus simple par une percolation sur charbon actif. Pour revenir à l’ozone, la quantité injectée dans l’écumeur est très largement inférieure à celle nécessaire à une action germicide. C’est une première remarque importante : L’ozone en utilisation ‘boosteur de l’écumeur’ est distillée en très petite quantité. La valeur repère se situe autour de 5 mg/h d’O₃ par tranche de 100 litres. Gardez à l’esprit cela si vous achetez ou construisez un générateur : Un petit modèle convient bien mieux et celui-ci ne doit pas être trop efficace !
Même avec un faible dosage l’injection n’est possible que si l’écumeur est placé dans un bac technique et que l’eau de rejet n’est pas déversée directement dans l’aquarium pour ne pas risquer de mettre en péril la santé des animaux. Le résidu d’ozone contenu dans l’eau doit être éliminé avant son retour dans l’aquarium (ou le refuge). Il faut noter qu’une destruction organique intervient dans la chambre de l’écumeur ce qui réduit l’efficacité d’apports vivants externes. Attention donc si vous utilisez des ajouts de souches bactériennes, vous risquez des effets moindre avec un ozonisateur (ou un tube UV). En revanche si l’ozone est utilisé correctement il ne devrait pas avoir d’impact significatif sur la flore bactérienne ‘benthique’ de l'aquarium.

Un bon indic : Le redox
Je passe rapidement sur l’usage de l’ozone consistant à augmenter le taux de redox (en anglais ORP pour Oxydo Reduction Potential). Effectivement injecter de l’ozone dans de l’eau augmente rapidement le taux de redox. Mais si la valeur moyenne du redox est une mesure symptomatique de l’état de santé de l’aquarium ( - le rH qui est une combinaison du redox exprimée en mV et du pH par la formule rH = pH x 2 + redox / 29,58, c’est une aussi une indication de la qualité globale de l'eau, il faut essayer de le maintenir au-dessus de 27 qui est la valeur médiane entre oxydation et réduction. Fin de l’aparté -), donc, si la mesure du redox est intéressante, remonter la valeur par un apport d’ozone n’est pas vraiment une bonne idée. Il est préférable de s’attaquer à la cause ; chercher le cadavre d'un animal, réduire la surcharge organique, améliorer les échanges et la capacité d'épuration ; plutôt que de mettre en œuvre une technique risquée et masquant un problème sans le régler.

Pas de génération d'ozone sans asservissement
En revanche le fait que l’ozone agisse sur le redox fait qu’il est très intéressant de surveiller celui-ci pour contrôler la quantité distillée et ne pas dépasser un seuil de non viabilité pour les animaux. C’est une deuxième remarque importante : L’injection d’ozone doit se faire impérativement sous contrôle de la mesure du redox. Le taux maximal auquel l’injection doit être stoppée se situe autour de 380mV qui est la valeur approximative du milieu naturel. Dépasser cette limite c'est aller au devant d’ennuis sérieux. Cette valeur n’est qu’indicative. Il est sage de commencer par un apprentissage du taux mesuré de son aquarium avant injection d’ozone. La surveillance se fait par la mesure du redox pour connaitre son ‘comportement’ à différents moments du jour et de la nuit. Il faut noter les valeurs minimale et maximale atteintes qui serviront de repères pour le dosage de l’ozone. La nuit, le taux de redox a tendance à progresser à l’inverse de celui du pH. Le réglage des seuils jour et nuit, seront ainsi déterminés par apprentissage en augmentant que très légèrement le taux naturel et en restant dans la fourchette des 300/400mV.

Sécurités
La mesure du redox dépend aussi de facteurs externes : Température, phénomène météo, nourrissage, etc. Les variations rapides sur quelques minutes ne sont pas vraiment significatives. Il faut également tenir compte de la précision et dérive des instruments, de leur entretien (sonde), de leur toute relative fiabilité. Aussi un dispositif de sécurité est ajouté pour limiter la durée d’injection en cas de dysfonctionnement du système de mesure et pour pondérer les variations rapides ou inhabituelles. La durée maximale est estimée en fonction de l’expérience : Combien de temps mon ozonisateur est-il mis en marche lorsque tout va bien ? Cette base de référence n'est augmentée que modérément pour ne pas surdoser. La temporisation à également l’avantage de lisser les variations et éviter les oscillations autour du seuil de commutation. Par exemple, si on constate que pour un bon résultat l’ozonisateur doit être mis en marche deux heures par jour, une temporisation de 30 secondes toutes les 6 minutes me semble un bon compromis entre vieillissement du relais de commutation et diffusion répartie dans le temps. Bien entendu la coupure sur détection du seuil maximum du redox reste prioritaire à l'injection par temporisation.

Mesure et temporisation induisent un système d’asservissement. Pour cette raison je propose en fin d’article un schéma électronique permettant l’interface avec un automate programmable qui me semble la meilleure solution - hors produit spécifique réservé à cet usage - . Cet interface assure les fonctions de mesures du pH, du redox et de la température pour les rendre compatibles avec les niveaux 0-10 Volts des petits automates programmables industriels.

Rien ne remplace l’observation !
C’est sur le résultat que l’on juge de l’intérêt de la technique. Et, comme souvent, les résultats ne sont pas nécessairement reproductibles d’un aquarium à l’autre. Pour juger de l’effet produit, la mise en œuvre de l’ozone doit se faire indépendamment de toute autre modification d’importance dans la maintenance du bac. Si tout semble aller correctement l’essai est prolongé sur une période d’un mois pour être significatif. A la moindre alerte ou si aucun bénéfice ne semble être détecté, il est préférable d’arrêter l’expérience sans chercher à modifier le protocole que l'on s'est fixé. Si le constat est positif (ou semble l’être), l’expérience peut être reconduite.

Juger de l’état de santé d’un aquarium avant que le problème ne prenne une dimension catastrophique demande une bonne pratique aussi je ne conseille pas ce type d’expérimentation aux débutants. Il faut noter que l’immense majorité des aquariums récifaux, dont les plus réussis, se passent très bien d’injection d’ozone et que la curiosité ou intérêt technique ne doit jamais vous conduire à mettre en péril votre aquarium.

L’aquariophilie récifale est un terrain de jeu où se rencontre technologie et nature, il n'y a pas qu'une voie qui conduit à la réussite. A vous de trouver les bonnes techniques et dosages avec lesquels vous saurez maintenir et faire prospérer un récif corallien dans votre salon.

Place à la pratique
L’action de l’ozone doit être exclusivement réservée à l’écumeur. L’ozone non encore transformée en oxygène en sortie d’écumeur doit être piégée avant sa diffusion dans l’aquarium pour réduire le risque d’une action germicide néfaste les organismes vivants. Pour réduire au maximum la propagation de l’ozone jusqu’à l’aquarium un filtre à charbon actif est placé dans le circuit de sortie d’eau de l’écumeur. Le charbon actif est efficace pour piéger l’ozone et l’inactiver. Un filtre de même type peut être placé sur la coupelle de l’écumeur pour filtrer l’air et éviter une pollution du local où se trouve l’aquarium.

Installation de l'ozonisateur dans l'installation

L’ozonisateur bride également l’aspiration d’air de l’écumeur, selon les modèles cela peut conduire à ajouter une pompe à air. Généralement celle-ci n’est pas nécessaire et l’ozonisateur sert même de filtre-silencieux à l’écumeur. Un filtre à air de à mousse synthétique à cellules ouvertes évite l’aspiration de poussière, un peu de charbon actif (encore !) purifie en plus l’air injectée dans l’écumeur. La réalisation est assez facile à partir d’une boite de raccordement électrique en PVC.

Voici le schéma d'un générateur haute tension à pompes de charge (circuits diode - condensateur). Chaque étage élève la tension de 300 volts environs et de 5 à 8 kV sont nécessaire à la création de l'effet corona. L'alimentation ne se décharge pas même si la source 220V est débranchée. Les condensateurs restent chargés. Alors attention avec ce montage !

L'ozonisateur à effet corona est fourni à titre d'exemple mais je ne conseille pas sa réalisation par un amateur

Je répète qu'une première fois mis sous tension il est dangereux de manipuler le circuit, même débranché, sans une décharge individuelle de chaque condensateur par un court-circuit à ses bornes et au travers d'une résistance de 1 kOhms. Il est préférable de commencer par l'étage final et de remonter la chaine jusqu'à l'arrivée secteur (bien entendu l'ozonisateur reste débranché du secteur).

Schéma électrique du générateur corona

Exemple de câblage

Le circuit est placée dans un boitier étanche. En milieu humide le tube de cuivre s'oxyde et le contact électrique risque d'être interrompu. Pour éviter cela il faut étamer le tube en cuivre avec de la soudure.
Autre inconvénient de l'humidité est qu'une réaction indésirable se produit. De l'oxyde d'azote se forme lors des déchargent électriques. L'oxyde d'azote peut se transformer à son tour en acide nitrique ce qui augmente la corrosion. De plus, les radicaux-hydroxydes peuvent se former et se combiner avec les radicaux d'oxygène et avec l'ozone.

Enfin voici le schéma de mon interface pH, température et redox pour automate industriel (cette fois ci la réalisation est sans danger ;-)

Schéma de l'interface, cliquez sur l'image pour l'agrandir

Le schéma est relativement simple et, j'espère, suffisamment commenté cependant la réalisation doit être soignée. On peut noter l'absence de réglage. En effet le pH et redox ne sont mesurés, dans nos installation, qu'à une température constante et voisine de 25°, d'autre part les composants utilisés sont choisis avec des précisions suffisantes pour rendre les ajustements inutiles. Cependant il faut procéder à un étalonnage périodique, celui-ci est effectué systématiquement après le nettoyage soigneux des sondes, par exemple tous les mois. Des solutions étalons, tamponnées à des valeurs très précises, différentes pour le pH et redox, permettent le contrôle de la chaine d'acquisition par l'automate et, éventuellement, procéder à des corrections par paramétrage logiciel.

Et le silence fut ! (presque)

Rubrique : Technique
Auteur : JLC
Niveau : Débutant

Une cuve technique comporte de nombreux avantages même dans le cas du volume réduit d’un micro-nanorécif. Il y a cependant un point négatif : Le bruit, principalement occasionné par la circulation d’eau entre les deux bacs. Confronté encore récemment au problème, j’ai tenté de mettre une sourdine à la cataracte. Rien de bien nouveau, je partage cependant mon expérience qui peut être utile au novice es-tuyauterie.

Je ne reviens pas sur le schéma classique de l’interconnexion par trop plein entre les deux cuves. Ce schéma à fait ses preuves tant au niveau efficacité que du point de vue de la sécurité. La circulation comporte deux blocs de tuyauterie distincts : la descente et… la remontée.

Une descente en douceur
La descente ‘passive’ de l’aquarium vers la cuve technique est traditionnelle : Une prise d’eau de surface via une surverse, un écoulement noyé type ‘Durso’, une vanne de réglage sur le tube de descente qui abouti à la chambre ‘de décantation’. Voyons les points de détails qui peuvent faire une sensible différence dans le résultat acoustique.

La surverse est une boite qui capte l’eau de surface de l’aquarium et limite la descente vers le bac technique à la couche d’eau superficielle sur un à deux centimètres. Ce volume réduit évite le débordement de la cuve technique lorsque la pompe de circulation (remontée) est arrêtée. Le niveau bas de l’aspiration de la surverse est ainsi situé à quelques centimètres sous l’arête supérieure de l’aquarium. Pour des considérations esthétiques il est intéressant d’utiliser au maximum la hauteur d’eau. Mais la prudence conseille de conserver environ cinq centimètres entre le niveau d’eau normal et le haut de l’aquarium (mouvements de surface, refoulement du bac technique en cas de descente bloquée, fuite des animaux hors de l’aquarium, etc.). Pour éviter l’aspiration des animaux ou d’éléments risquant d’obstruer la descente, un peigne sert de filtre à grosses mailles. Il est important de calibrer correctement le peigne pour qu’il remplisse bien sa fonction : retenir les corps qui ne doivent pas descendre dans la cuve technique mais sans limiter le débit exploitable par le circuit de descente. La surface de passage du peigne est calculée sur la base d’une lame d’eau d’un centimètre. Cette surface doit être au minimum deux fois celle du tube de descente. Par exemple, pour une descente en PVC de 32mm la section de descente est de 5 cm². Si le un peigne comporte des encoches de 5mm il faut en faire environ 20. En faire moins, ou de plus fines, peut brider la descente et provoquer un écoulement turbulent. Un grillage en matière plastique peut remplacer le peigne avec un passage d’eau pratiquement libre. Mon premier conseil est de surdimensionner la capacité de passage du peigne pour éliminer cette source de problème.

Je ne décris pas en détail l’aspiration ‘Durso’ dont le schéma est illustré sur internet (CF Biographie à la fin de l’article). Ce principe astucieux est efficace. Il consiste à réaliser une aspiration noyée en ne laissant qu’une ouverture minimale pour la prise d’air. Un ‘Durso’ réduit déjà considérablement le bruit de succion et les hoquets chroniques d’un tube de descente basique.

Voici le schéma de ma prise d’eau de surface réalisée en tubes PVC 32mm :

Ce schéma est certainement perfectible. Il est ainsi possible d’ajouter un réglage de l’entrée d’air par une pince de Mohr sur le tube en silicone ou même d’ajouter sur ce tube un filtre à air qui fait aussi office de silencieux.

Le schéma permet de comprendre que pour ajuster correctement le débit et pour noyer le siphon il est indispensable de brider la descente, soit par réduction du tube, soit par une vanne de réglage. Cette dernière a aussi l’avantage de permettre d’isoler totalement les cuves lors des opérations de maintenance. La vanne pour tube PVC est de type à sphère et n’est pas très précise. Le réglage n’est pas simple à trouver mais la persévérance paye et il est excessivement intéressant de passer de l’écoulement turbulent à un écoulement laminaire quasiment sans aspiration d’air. Le réglage se fait en patientant quelques minutes entre chaque modification car les équilibres sont assez longs à s’établir. Lorsque la disposition des cuves le permet l’écoulement est rendu plus ‘calme’ en utilisant un tube de descente incliné à 45° et non pas directement vertical.

Deux c’est mieux !
Doubler les descentes facilite beaucoup l’ajustage et sécurise la circulation en cas d’obstruction d’un des tubes. Si l’on est perfectionniste, trois sont idéal : Deux descentes fonctionnelles et une pour la sécurité. Avec une pompe de circulation type Eheim 1260/1262 ou encore une Tunze 1073 je conseille deux descentes fonctionnelles en tubes de diamètre 32 mm avec bridage.

Les descentes débouchent dans le compartiment de filtration mécanique de la cuve technique. Un coussin de perlon, un sac Micron bag ou une arrivée légèrement sous la surface de l’eau évite le bruit de cascade. Il faut malgré tout penser aux projections d’eau et réaliser un confinement protecteur à cet endroit de la cuve technique. Tous les tubes, coudes et vannes sont raccordés par un enfichage en force avec du ruban téflon pour garantir l’étanchéité et un démontage toujours possible (bien utile lors de la mise au point).

Une remontée d’eau sûre
Une fois le problème de la descente réglé il faut s’atteler à celui de la remontée.
Il faut priviligier la sureté de fonctionnement car la remontée est un élément actif du système d’épuration. En cas de panne de la pompe de circulation la stabilité biologique de l’aquarium est fortement compromise et si la panne perdure au-delà de quelques heures cela conduit généralement à la perte des organismes vivants. Le plus simple pour augmenter la fiabilité consiste à utiliser deux pompes de remontée. En cas de défaillance d’une pompe l’autre prends le relais, soit automatiquement, soit en faisant fonctionner les deux pompes simultanément. Si les pompes sont utilisées en alternance il faut que leur débit soit identique pour fonctionner avec le même réglage de descente et d’osmolation. Pour ma part j’utilise en alternance une pompe Eheim 1260 et une Tunze 1073. Dans mon installation ces deux pompes ont quasiment les mêmes débits et le réglage individuel est inutile.

Utiliser un bridage ou des vannes de réglages permet de parfaitement équilibrer les débits des pompes et d’ajuster avec précision la capacité du circuit de refoulement à celui de descente et d’atteindre le silence parfait. Des vannes permettent aussi d’isoler les circuits et facilitent le démontage des tuyaux (leur raccord plat est un petit ‘plus’ bien pratique). Si une pompe unique est utilisée il faut que sa réputation de fiabilité soit excellente. Pas de fausse économie sur ce poste !
Les pompes sont pilotées par des capteurs de niveaux haut et bas et un automatisme à relais ou microprocesseur (automate programmable). Ces éléments sont essentiels pour la commutation en cas de défaillance et aussi pour éviter à ce que les pompes tournent à sec et soient irrémédiablement dégradées.
Un autre capteur de niveau sert au pilotage de l’osmolation car ce système ne fonctionne correctement que si un niveau d’eau constant est maintenu dans l’aquarium. Pour ces raisons je considère que le nombre minimal de capteurs est de trois, cela donne un bon confort d’utilisation et une assez bonne tolérance aux défaillances et à leur détection. Voici le tableau de décision (diagramme d'états) en fonction de la position des trois capteurs de niveau, de la hauteur d'eau la plus haute à celle la plus basse.

ETAT	CAPTEUR NIVEAU HAUT	CAPTEUR MEDIUM OSMOLATION	CAPTEUR NIVEAU BAS	POMPE 1	POMPE 2	OSMOLATION	DEFAUT
INIT	ON	ON	ON	PROG	PROG	OFF	OK
1	ON	ON	ON	ON	ON	OFF	POMPE
2	ON	ON	OFF	ON	ON	OFF	CAPTEUR
3	ON	OFF	ON	PROG	PROG	OFF	CAPTEUR
4	ON	OFF	OFF	OFF	OFF	ON	CAPTEUR
5	OFF	ON	ON	PROG	PROG	OFF	OK
6	OFF	ON	OFF	PROG	PROG	OFF	CAPTEUR
7	OFF	OFF	ON	PROG	PROG	ON	OK
8	OFF	OFF	OFF	OFF	OFF	ON	OSMOLATION

En utilisation normale seuls les états 5 et 7 sont fonctionnels. Les pompes 1 & 2 fonctionnent à l’alternat (dans mon installation la période est de 12H) , dans le tableau ce sont les états repérés PROG.
L'état ON signifie commandé pour les deux pompes de remontée et demande de remplissage pour la colonne osmolation.
L'état OFF signifie arrêté pour les pompes et arrêt de remplissage pour l'osmolation.

L’état INIT correspond à l’état initial lors du démarrage du système. Ce cas est traité à part car le niveau haut dans le bac technique est normal et la détection de l’état 1 (même état capteurs de niveau mais en cours de fonctionnement et détection d'un défaut de pompe). L'état 1 est temporisé de quelques minutes après la mise en marche ou une remise en service après un arrêt du système pour laisser le temps aux niveaux de s'équilibrer. L'état 1 qui perdure après la mise en marche programmé ou pendant le fonctionnement signale le défaut d'une pompe. La deuxième pompe est mise en circulation après un cycle M/A des deux pompes pour tenter un déblocage de la pompe normalement fonctionnelle.
Les états 5 et 7 sont les états de fonctionnement normal. Le capteur médium d'osmolation commande l'arrivée si le niveau baisse. Dans mon installation je pilote directement l'électrovanne d'un osmoseur. Le capteur est monté sur une réglette pour ajuster précisement la hauteur d'eau après réglage du débit de circulation.
L’état 8 correspond à une restriction trop importante de la descente d’eau, à un défaut d’osmolation ou encore à un défaut capteur. Cet état peut être déclenché après la remise en circulation consécutif à un arrêt. Le défaut est donc inhibé pendant les premières minutes de fonctionnement (idem état INIT). Si cet état est détecté alors que les deux pompes sont en marche simutanément ce mode est désactivé.
Les états 2, 3, 4 et 6 sont des défauts capteurs. La probabilité de défaillance est indiqué par l'état en couleur rouge. Le capteur n'est plus utilisé dans l'arbre de décision mais le système continue de fonctionner, au moins en mode partiel.

NB : Ces petites facilités accessibles par une gestion via un automate industriel ne sont pas indispensables et sont communiquées ici à titre d'exemple de ce qu'il est possible de faire pour améliorer la fiabilité de la circulation d'eau. Ce système est tolérant à l'arrêt d'une pompe (commutation automatique sur l'autre) et signale un certains nombre de défauts (capteurs, osmolation, pompes). Un système à quatre capteurs augmente encore la sécurité et la tolérance aux pannes, il est basé sur un diagramme d'états équivalent mais un peu plus complexe, je vous donc la grâce de son exposé. Si cela vous intéresse vous pouvez me demander son diagramme d'états.

Le retour d’eau dans l’aquarium doit être sûr et silencieux. Placer la sortie des tubes de refoulement au-dessus du niveau d’eau est sûr du point de vue circuit d'eau mais n’évite pas le bruit et les projections. Le fait de les placer à quelques centimètres sous le niveau de l’eau de l’aquarium supprime l’entrainement de l’air par le flux et élimine le bruit. Cependant si la pompe est arrêtée le phénomène de siphon fait un retour d’eau dans la cuve technique par ce chemin ce qui n’est vraiment pas bon. Pour éviter cela un clapet anti-retour peut être placé dans chacun des tubes de remontée. Il est également possible de faire une prise d’air comme indiquée sur le schéma suivant :
Pour parfaire le silence il faut faire en sorte qu’un peu d’eau coule par le tube latéral. Pour cela il faut couper en biais l’extrémité introduite dans le tube de remontée. L’orientation du biseau dans le flux permet de passer du rejet d’eau à l’aspiration par effet Venturi.

1. Une aspiration d’air n’est pas souhaitable : elle se colmate rapidement et à pour inconvénient d’injecter de l’air dans l’eau ce qui est néfaste à certains invertébrés et à l'aspect de l'aquarium.

2. Un écoulement rapide de l’eau est bruyant et entraine également des bulles d’air.
3. Evacuer un peu d’eau permet de s’assurer que le système fonctionne bien (il n’est visiblement pas bouché) et, lorsque le débit est bien réglé, totalement silencieux.
Le tube latéral est un tube en silicone de quelques centimètre simplement enfiché dans le tube PVC de la remontée. Ailleurs il faut prendre garde à la solidité de tous les raccords PVC ou tubes souples, la pression est importante et les pompes projettent l’eau violemment. Ne pas hésiter à faire solide car une rupture à des conséquences faciles à imaginer...

Il reste encore à assourdir le ronronnement des moteurs des pompes. Le bruit se transmet directement par les vibrations communiquées à la cuve puis au meuble. Le meilleur moyen est de placer les pompes sur support amortisseur ou encore de les suspendre. Des raccords souples évitent la transmission directe à la tuyauterie. Enfin un confinement dans un meuble 'lourd' et donc les parois sont doublées par des matériaux à isolation phonique assourdi le bruit résiduel.

Ces quelques précautions réduisent le principal inconvénient de la cuve technique. Cela ne suffit pas pour une chambre à coucher mais cela devient supportable dans une pièce à vivre. Pour plus de silence il faut déporter la cuve technique dans un local distant ou plus simplement savoir se passer de ses avantages.

Biographie

http://www.dursostandpipes.com/
Zebrasomag n°4 : Une descente d'eau silencieuse par Steve Thiebaut (alias vonvon)
Info complémentaire : Le perçage du verre (nanoZine) par Steve (vonvon)