Piloter un réacteur à hydroxyde de calcium par la durée

Dans un aquarium récifal, l’un des moyens permettant de maintenir les taux de calcium et d’alcalinité consiste à injecter de l’hydroxyde de calcium (kalkwasser) très basique, au moyen d’un réacteur dont le pilotage peut s’appuyer sur la compensation de l’évaporation de l’eau, la mesure de pH dans l’aquarium, ou plus simplement selon un rythme horaire. Cet article propose un moyen simple, de parvenir à ce dernier cas.

1. Pourquoi utiliser un RAH

Le réacteur à hydroxyde de calcium (RAH) délivre une solution saturée d’hydroxyde de calcium, très basique (pH ~12). Il s’utilise dans deux principaux cas :

1. Supplémenter les apports en calcium et en carbonates quotidiennement.
2. Compenser la baisse de pH nocturne induite pas l’arrêt de la photosynthèse alors que la respiration des organismes se poursuit. Il peut agir en complément d’autres apports, notamment celui d’un réacteur à calcaire (RAC) parfois lui-même la cause d’un pH bas quand son fonctionnement n’est pas optimisé.

2. Principe de pilotage par plages horaires

2.1. Objectifs

Une approche simple et efficace consiste à programmer l’injection de l’hydroxyde de calcium en fonction du temps, à l’aide d’une pompe péristaltique. La distribution est alors lente en courtes périodes répétées la nuit, selon les besoins du bac. Pour ce, le système doit répondre à des objectifs :

• Période d’injection ciblée, le plus souvent nocturne après l’arrêt de la photosynthèse, par exemple de 20 h à 8 h.
• Quantité injectée modulable, par petites doses évitant la précipitation locale. Elle dépend des paramètres suivants :
  • Débit lent de la pompe péristaltique (20 à 100 ml/mn), parfois modulable sur certaines pompes.
  • Durée des injections (ex. 5 à 30 secondes) : de petites quantités limitent le risque de hausse brutale du pH et la précipitation du calcium et des carbonates.
  • Fréquence des injections (ex. 2 à 30 fois par heure). Des injections régulières stabilisent le pH de manière douce.
• Sécurité : pour éviter les risques d’élévation excessive du pH au-delà de 8,5 il est recommandé de limiter le débit ou la concentration de l’hydroxyde, voire de coupler le système à un contrôleur pH qui stoppera les injections.

2.2. Avantages et inconvénients

Avantages :

• Stabilité du pH nocturne améliorée.
• Apport en calcium et alcalinité, en complément d’un éventuel réacteur à calcaire ou Balling.
• Simplicité de mise en œuvre, sans nécessité de sonde pH ni de régulation en boucle fermée.
• Pas de risque d’injecter trop d’eau de nature à modifier la salinité.
• Peu de risque de dérèglements quand les réglages sont optimisés. Des aquariums de grands volumes utilisent ce système de régulation de pH sans problème durant des années.
• Faible coût.

Inconvénients :

• Nécessité de recharger régulièrement le réacteur en hydroxyde de Ca tous les 2 à 7 jours selon la concentration et l’usage.
• Irrégularité dans le cadre du maintien du pH : on utilise du lait de chaux, une dilution fortement concentrée au-delà de la limite de solubilité de l’hydroxyde de calcium. Cependant la concentration interne diminue à chaque injection j’usqu’à atteindre une solution tout saturée, assez limpide, l’eau de chaux.
• Les injections introduisent aussi de l’eau dont le volume quotidien doit rester inférieur à l’évaporation.
  • La suplémentation de Ca et KH souvent avec de l’eau de chaux, une solution limpide saturée en hydroxyde, trouve alors sa limite en présence d’une forte densité d’animaux calcificateurs.
  • Le maintien du pH nocturne impose souvent d’utiliser du lait de chaux, une dilution blanchâtre sursaturée de poudre.

3. Quelle quantité d’hydroxyde de calcium injecter

Toute supplémentation, quelle qu’elle soit, se détermine selon la consommation du ou des éléments consommés quotidiennement.

L’hydroxyde de calcium permet d’obtenir du calcium et des carbonates Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH₂ dans un ratio fixe. Le calcium est immédiatement disponible tandis que les ions OH_– réagissent avec le CO₂ dissous pour former des carbonates (nécessité de gaz carbonique dissous dans l’eau).

Les coraux qui fabriquent principalement du carbonate de calcium CaCO₃ sous forme aragonite consomment du calcium et des carbonates selon un ratio stable, avec une stœchiométrie proche de 1:1 en mole. Le récifaliste connaissant la consommation quotidienne de carbonates via la mesure facile du KH ou le tableau ci-contre, peut facilement en déduire la quantité d’hydroxyde de calcium : 1 dKH consommé = 20 × 0,357 ≈ 7,1 mg de Ca(OH)₂ par litre d’eau. Ainsi, un aquarium de volume V consommant X dKH par jour, nécessite :

Masse journalière Ca(OH)₂ (g) = 0,0071 x X (dKH) x V (l)

Exemple : un aquarium de 1000 l consommant 1,5 dKH/j nécessite 0,0071 × 1,5 × 1000 = 10,650 g de Ca(OH)₂ par jour, soit 11 g (une cuillère à soupe bombée ≈ 12 g).

Dans la pratique la consommation dépend de l’ensemble des organismes calcificateurs (coraux, mollusques tels que les bénitiers…). Les paramétrages ne sont validés qu’après essais et sont réajustés selon l’évolution.

3. Réalisation DIY de pilotage du RAH

3.1. Composants

Le choix des composants a ici pour objectif une réalisation accessible à un bricoleur non expert. Elle fait appel à deux modules électroniques l’un pour la minuterie (horloge journalière) et l’autre pour les séquences de distributions (timer), le tout pour un coût modique d’environ 35 €.

	Module minuterie (3 €) : il s’agit du module XH-M196 12 VCC, 50 mA. Il permet de programmer 3 plages d’heures quotidiennes à la minute près. Toute période débutant avant minuit et finissant après minuit nécessite deux plages horaires (ex. 20h00 – 23h59 puis 0h00 – 8h00). Une batterie permet de conserver l’heure en cas de coupure de courant. La notice Horloge XH-M196 détaille le paramétrage.
	Module timer (2 €): le module relais temporisé XY-J104 12 VCC, 50 mA. Il permet plusieurs configurations de successions ON/OFF avec une précision de 0,1 s, 1 s ou 1 mn selon le cas, pour piloter un relais. La notice Relais temporisé XY-J102, J104 détaille le paramétrage. Dans notre cas (programme P1.3) une succession d’états marche/arrêt, débutant par une séquence ON, paramétrables de 1 s à 999 mn, se succèdent durant la la plage horaire.
	Pompe péristaltique (5 – 12 €): une pompe 12 VCC, 500 mA de débit 20 à 100 ml/mn (ex. Kamoer KPHM100-HEB10 de 90 ml/mn) avec tube PBT.
	2 connecteurs (1 €) prise Jack femelle de montage sur panneau 5.5 x 2.1 mm, l’un pour l’alimentation 12 V et la pompe 12 V interne au RAH.
	Interrupteur à bascule (0,5 €) 3 broches, dia 15 mm, pour commuter l’appareil en marche auto et forcée si besoin.
	Alimentation (3 €) 12 VCC, 3A.
	Boitier (6 €) ABS couvercle transparent 120 x 120 x 90 mm
	Pompe interne RAH (10 €) : j’ai profité de l’occasion pour changer la pompe initiale 230 V par une pompe très basse tension compatible avec les composants modèle brushless JT750, 12 V, 17 W, 1400 mA , 700 l/h, IP68. L’usage dira s’il faut s’orienter vers un axe en céramique plus fiable.
	Accessoires : fil 0,3 mm2 ; soudure, fixation…

 

3.2. Assemblage électrique

 

3.3 Montage des composants

Dans l’urgence le montage ci-dessous utilise un modèle provisoire de pompe péristaltique et de boitier.

3.4 Fonctionnement du programme

Dans la vidéo, à 15h53 le démarrage de la pompe se produit après 15 s, puis s’arrête à 10 s. Ce n’est pas la configuration finale dans laquelle la séquence ON (démarrage) a lieu en premier.

Pour mon aquarium de 1000 l moyennement peuplé, j’ai injecté du lait de chaux durant 10 secondes toutes les 3 minutes entre 20h et 8h.

3.5 Assemblage avec le réacteur

J’utilise ici un vieux réacteur à hydroxyde Ratz qui m’a rendu de loyaux services à mes débuts. J’ai simplement changé la pompe de mélangeage pour un modèle très basse tension 12 VCC dont la connexion passe au travers du couvercle pour un remplacement éventuel.

4. Conclusion

Mon utilisation destinée à réguler le pH nocturne d’un aquarium de 1000 l moyennement peuplé a nécessité l’ajout de 2 cuillères à soupe d’hydroxyde de calcium tous les 2 jours, stabilisant le pH globalement entre 8,0 et 8,4. Cette solution ne me permettant pas de réguler le pH de manière autonome lors d’absences prolongées, je l’ai abandonnée.

La programmation temporelle des injections d’hydroxyde de calcium reste une solution accessible et efficace pour stabiliser le pH d’un aquarium récifal. Elle demande une attention régulière et un bon ajustement des volumes injectés pour éviter les déséquilibres, mais s’avère une méthode fiable pour maintenir la chimie de l’eau.

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