Jämförelse av tillsats av ättika i kalkvatten och vodka

[Claes_A]

Jag planerar att tillsätta kalciumjoner och höja alkaliniteten i mitt akvarium i form av kalkvatten som påfyllningsvatten. En klar förbättring av metoden uppnås genom att tillsätta ättiksyra (ättika) till kalkvattnet; mer kalciumhydroxid kan då lösas per liter vatten vilket ger mer kalkvatten med en högre kalciumjonkoncentration men ett något lägre pH. Trots detta något lägre pH har kalkvatten med tillsats av ättika samma fina buffrande effekt som vanligt kalkvatten. Detta beror på att ättiksyran (acetatjonen) bryts ned av akvariets heterotrofa bakterier till koldioxid, vatten och hydroxidjoner enligt:

(I) CH3COO- + 2O2 => 2CO2 + H2O + OH-

(Se även)

Med andra ord så innebär tillsats av ättika till kalkvattnet också att man tillsätter en organisk kolkälla till akvariet som ger heterotrof bakterietillväxt. En del av den tillväxten kan tas ut av skummaren och därmed avlägsnas också kväve som annars skulle ackumulera som nitrat i akvariet samt fosfor som skulle ackumulera som fosfat.

En annan kolkälla som tillsatts till akvarier för att exportera kväve och fosfor via skummaren är etanol (alkohol i form av vodka). Tydligen verkar någon sorts typisk maximal dosering för vodka ligga kring 4 ml per 100 liter akvarievatten och dag. Hur jämför då mängden tillsatt vodka med kalkvatten som fått en tillsats av ättika? Dvs hur mycket ättika kan man tillsätta till kalkvattnet för att inte överdosera mängden kol via kalkvattenstillsättningen?

För att kunna jämföra de två molekylerna etanol och ättika måste man räkna i antal molekyler, dvs med enheten mol. Jag räknar på 100 liter akvarievatten som får antingen 4 ml vodka per dag eller 2 liter kalkvatten för att kompensera för avdunstningen. Så i detta exempel, hur mycket ättika kan man då tillsättas till kalkvattnet utan att överdosera mängden organiskt kol?

Först måste vi bestämma hur många mol etanolmolekyler vi tillsätter per dag:

40% vodka innehåller 6,85 mol etanol per liter. Om man tillsätter 4 ml per dag så betyder det att 27 mmol (millimol eller tusensdels mol) etanol tillsätts per dag till 100 ml akvarievatten. D v s vi vill inte överskrida detta molvärde när vi tillsätter 2 liter kalkvatten med ättiktillsats varje dag. Hur mycket ättika ska då tillsättas till kalkvattnet?

Bingman anger en tillsats av maximalt 12,2 ml 5% ättika per liter kalkvatten. Han baserar denna volym på att den ger hälften av det antalet molekyler ättika (acetatjoner) som krävs för att biologiskt producera den koldioxid (se reaktion I) som krävs för att göra karbonater av kalkvattnets hydroxidjoner. Bingmans tillsats av ättika ger 10,2 mmol ättika per liter kalkvatten som i sin tur har en kalciumhydroxidkoncentration på 23 mmol per liter (räknat på en mättad lösning med 1,73 g kalciumhydroxid löst per liter vatten). Tillsätter man ättikan och ett överskott av kalciumhydroxidpulver samtidigt blir kalciumkoncentrationen lite högre, nämligen 32 mmol per liter.

Duger då Bingmans rekommendation eller blir doseringen av organiskt kol för hög? Med en tillsats av 2 liter Bingmans kalkvatten-ättika-blandning per dag som ersättning för avdunstat vatten i ett akvarium på 100 liter ger detta 20 mmol per dag. D v s en tillsats av organiskt kol som är strax under de 27 mmol per dag som tillsats av 4 ml vodka ger! (Notera att etanol och ättiksyra har samma antal kolatomer per mol - ättiksyra är oxiderad etanol).

Summa summarum så är Bingmans maximalt rekommenderade mängdtillsats av ättika till kalkvattnet i god överstämmelse med vad som är känt från doseringen av vodka.

Eftersom ättika säljs i svenska matvarubutiker som 24%-ig lösning och som 5%-ig lösning i USA så skall tillsatsen maximalt vara 2,54 ml 24% ättika per liter kalkvatten.

(Hoppas min sammanställning kan komma någon annan till nytta senare)

[Wotan]

Intressant att läsa denna sammanställning Claes.

En undran jag får är dock: Avdunstningsvatten, i de fall man vill ersätta detta i form av kalkvatten, brukat ofta tillsättas på natten pga. den utjämnande effekt den har på PH (pga. en inbromsning av fotosyntesen). Du nämner att tillsatts av ättika i kalkvattnet resulterar i ett lägre PH i denna blandning. Resulterar detta i en än större PH-fluktuation över dygnet om man tillsätter den på natten då? Eller är tanken att den helst ska tillsättas på dan? Eller är det helt enkelt att det något lägre PH;et i sammanhanget är att se som försumbart?

[Claes_A]

I och med att tillsatsen av ättika är ganska begränsad så kommer vad jag förstår pH på lösningen vara något lägre men fortfarande kraftigt basisk - det är i alla fall vad referenserna säger. Så dosering nattetid är trots ättiktillsatsen lämpligt för att utjämna dygnsvariationen i pH.

Ättikan kommer dock göra kalkvattnet lite långsammare vad avser hela den pH-höjande effekten eftersom den del av kalciumhydroxiden som ättiksyran försurade kräver biologisk aktivitet för att frigöras som buffrande OH- (och senare HCO3-).

Det ska bli mycket intressant att testa det här när karet väl är igång. Anledningen till att jag gjorde sammanställningen ovan var att jag blev orolig för att jag skulle överdosera organiskt kol när jag tillsatte ättika till kalkvattnet. På den tiden kalkvatten och ättika var på tapeten så hade ju inte ens "vodkametoden" nått USA så Bingmans gamla artikel om ättika och vodka tog inte hänsyn till risken för bakterieblomningar eller N/P-utarmning. Nu känner jag mig i alla fall rimligt övertygad om att så länge jag håller mig under 2,5 ml 24% ättika per liter kalkvatten så överdoserar jag inte något enormt med organiskt kol i alla fall.

[Claes_A]

Nästa fråga vad gäller dosering av kalkvatten med ättika är hur långt dess tillsats av kalciumjoner (Ca2+) och buffer (karbonatjoner och hydroxidjoner) räcker? Eftersom kalcium och buffert är "balanserade" i kalkvatten med eller utan ättika så väljer jag att jämföra med en annan känd och välanvänd balanserad metod - Ballingmetoden.

Kalciumjonkoncentrationen i kalkvatten med maximal mängd tillsatt ättika enligt trådstarten innehåller 32 mmol kalciumjoner per liter. Jag räknar på två scenarion, antingen 100 liter akvarievatten med låg avdunstning (1 liter avdunstat vatten per dag) eller hög avdunstning (2 liter per dag):

1 liter tillsatt kalkvatten-ättika per dag i 100 liter

Ger en tillsats av 32 mmol Ca2+ per dag, vilket motsvarar en höjning av kalciumjonkoncentrationen med 12,8 mg/l i ett 100 liters akvarium.

2 liter tillsatt kalkvatten-ättika per dag i 100 liter

Ger en tillsats av 64 mmol Ca2+ per dag, vilket motsvarar en höjning av kalciumjonkoncentrationen med 25,7 mg/l i ett 100 liters akvarium.

Kalciumkloridlösningen (efter detta kallad Ballinglösning) i Ballingmetoden innehåller 71,5 g kalciumklorid 2-hydrat per liter. Detta motsvarar 486 mmol kalciumjoner per liter. Jag räknar på låg (10 ml per dag) och hög (50 ml per dag) tillsats av Ballinglösningarna till ett 100 liter akvarievatten:

50 ml tillsatt Ballinglösning per dag i 100 liter

Ger en tillsats av 24,3 mmol kalciumjoner per dag, vilket motsvarar en höjning av kalciumjonkoncentrationen 10 mg/l i ett 100 liters akvarium.

10 ml tillsatt Ballinglösning per dag i 100 liter

Ger en tillsats av 4,9 mmol kalciumjoner per dag, vilket motsvarar en höjning av kalciumjonkoncentrationen 2 mg/l i ett 100 liters akvarium.

Summa summarum så förefaller kalkvatten med tillsatts av ättika innehålla bra mängder med kalciumjoner och pH-buffrande joner och väl kunna konkurrera med Ballingmetoden även vid hög konsumtion av kalciumkarbonat i akvariet. I en direkt jämförande dosering motsvarar 0,78 liter kalkvatten-ättika innehållet i 50 ml Ballinglösning avseende kalciumkarbonatekvivalenter.

[Virse]

Tolkar jag det rätt att 2,54ml ättika (24% ättiksyra) motsvarar 4ml vodka (40% etanol) i mängd organiskt kol?

[Claes_A]

Tolkar jag det rätt att 2,54ml ättika (24% ättiksyra) motsvarar 4ml vodka (40% etanol) i mängd organiskt kol?

Nej så här är det:

Molariteterna (molkyler per volym) på de två produkterna är:

24% ättika 3,99 M

40% vodka 6,85 M

Eftersom både etanol och ättiksyra har två kolatomer per molekyl så kan vi jämföra molariteterna rakt av och få fram volymerna som ger motsvarande kolinnehåll:

1 ml vodka innehåller samma mängd kol som 1,72 ml ättika (6,85/3,99).

1 ml ättika innehåller samma mängd kol som 0,58 ml vodka (3,99/6,85).

Ändrat 8 maj 2011 av Claes_A
typo

[Virse]

Tack så mycket Claes! Kan vara bra att veta om man ska byta från vodka till ättika eller tvärtom.

[Lasse]

@ Claes - Jag hade tänkt börja med Balling nu men efter ha läst igenom det här igen och framförallt koldioxiddelen (se mina funderingar om KH i en annan tråd) så kommer jag att testa detta. Jag skall först bara se om jag kan använda pH svängningarna under dygnet som ett tecken på vilken alkalinitet som är förhärskande.

MVH Lasse

[daniel_i_malmö]

Har jag förstått detta rätt, man får ett ännu bättre kalkvatten + en kolkälla på en gång?

Hur löser man ättiktillsatsen rent praktiskt, tex om man använder en kalkvattenmixer? När i förloppet skall ättikan blandas i? I osmosvattnet före kalkmixern?

[Claes_A]

Har jag förstått detta rätt, man får ett ännu bättre kalkvatten + en kolkälla på en gång?

Hur löser man ättiktillsatsen rent praktiskt, tex om man använder en kalkvattenmixer? När i förloppet skall ättikan blandas i? I osmosvattnet före kalkmixern?

Japp du sammanfattar det!

Har man en kalkvattenmixer så kan man dosera ättikan i vattnet som går till mixern. Men man får vara uppmärksam på att det kan börja växa ättiksyrabakterier i vattnet om man har otur. Själv doserar jag ättikan när jag bereder kalkvattnet och i kalkvattnet kan det aldrig bli tal om bakterietillväxt.