Знам,че доста от колегите във форума ги използват и могат да споделят опита си с тях.Преди време мислех да опитам и аз,но впоследствие нещо се отказах.Междувременно бях превел една статия за биопелетите на Murray W.Camp в сп.Coral за януари/февруари'2012 година ето от тук:
http://http://edition.pagesuite-professional.co.uk/reef_to_rainforest.aspx?eid=01987090-d3b9-40ca-9c62-559b8278318f.
И превода:
Твърди полимери за хранителен контрол
"Биопелетите" (
Biopellets) са последното подобрение за морските аквариуми.Много акваристи вече се кълнат в тях,но други не получават същите положителни резултати.Каква е тази нова технология и как може да се усъвършенства?
Oбикновеннооще наричани "биопластмаси" ("
bioplastics"),"твърди полимери" (
"solid polymers") или "твърда водка" (
"solid vodka") тези малки карамелено оцветени гранулки представляват най-новата технология при дозирането на органичен въглерод и хранителен контрол.В основата е теорията ,че доставяйки въглерод в нашия аквариум,ще стимулираме развитието на бактерии,които усвояват нитратите и фосфатите.Различните търговски наименования се отнасят за едно и също нещо: перли или пелети от твърд биоразградим полимер,който се използва в
upflow реактор за хранителен контрол.Основната цел на подаването на биопелети е намаляването на фосфатите и нитратите в морския аквариум.Във връзка с използването на биопелети в началото възникват много въпроси.На някои се отговаря с научни изследвания и тестване на принципа проба-грешка от собствениците на аквариуми.Интересно е как науката подкрепя тази нова последна тенденция.
Методът е следния : биопелетите, които са източник на органичен въглерод са поставени в реактор,който е свързан към системата на аквариума. Хетеротрофните бактерии (бактерии, които получават органичен въглерод,т.е. от органични съединения,за разлика от автотрофните ,които получават въглерод от въглеродния диоксид) се "хранят" с пелетизираните полимери и в процеса усвояват разтворените хранителни вещества,като нитрати и фосфати.Водата преминавайки през
upflow реактора предизвиквайки "кипене"- непрекъснато движение на биопелетите,причинява "остригване" на бактериите от тяхната повърхност за последващото им изнасяне от системата на аквариума.Повечето акваристи вярваме ,че функцията на протеин скимъра е основен механизъм за отстраняване на тези хранителни вещества - натоварени в бактериите , но в действителност метаболизма на хранителните вещества в неорганични форми ,например азот като газ, също играе важна роля в намаляването на биогенното замърсяване.
И така как биопелетите променят основните биологични системи в морския аквариум?
В много аквариумни системи бактериалната гъстота е ограничена от количеството въглерод (поне по отношение на органичния въглерод ,който хетеротрофните бактерии може да използват ензимно),така че добавяне източник на въглерод (в случая биопелети) намалява това ограничение. Тъй като тези бактерии живеят,възпроизвеждат се и растат консумирайки медиите,те образуват сложни микробни общности , наречени биофилми.Бактериите , които живеят в рамките на тези биофилми асимилират разтворените хранителни вещества , като например нитрати и фосфати, а така също и други материали,като по този начин ги "заключват" за последващ износ.Както при всеки друг метод за дозиране на органичен въглерод, увеличаването на микробната биомаса увеличава нетният размер на метаболизма на бактериите и води до повишаване на крайната минерализация на тези хранителни вещества до по-малко проблемни форми.
Голямото предлагане на твърди полимери и реактори на пазара свидетелства за масовото навлизане на този метод .По последни данни най-малко 17 различни продукта от биопелети са били предлагани за продажба в САЩ. (това е към края на 2011 г)
Какво са биопелетите?
Биопелетите ,които любителите срещат днес на пазара се състоят от един или два органични полимера,като и двата са полиестери.Това звучи зловещо и като нещо направено от нефт,но не е така.Първо ,поли-3-хидроксибутират (
P3HB) първоначално е бил разработен като биоразградима пластмаса ,за да се конкурира с полипропилена в потребителските приложения, като опаковъчен материал.Тези полимери са резултат от метаболизма на бактерия на основата на захар или алкохол.При производството се използват различни бактериални видове въпреки,че
Alcaligenes eutrophus е най-често използваната.Полимерите се синтезират от тези бактерии при определени условия тъй като те са "съблазнителна" храна за тях.Всъщност биопелетите са бактериална храна направена от бактерии.Тези така наречени биополимери напълно се разграждат до въглероден диоксид и вода чрез бактериално действие.
По-голямата част от продуктите с биопелети на пазара се състоят от Р3НВ.Най-малко два от продуктите се състоят от втория вид полимер Р3НВ
V.Разликата в ефективността на тези два полимера остава все още неясна.Някои акваристи са отчели леко по-стабилен спад в нивата на фосфатите използващи
P3HBV,но това все още не е доказано.В допълнение към полимера някои биопелети съдържат други материали,като пълнители- включително едно керамично ядро (прахообразна керамика смесена с полимер,която трябва да увеличи порьозността на биопелетите).
Рекламирани и предполагаеми предимства на биопелетите
Един от предимствата на използването на биопелети в реактор (за разлика от дозирането на течен въглероден изтоник, като оцет,глюкоза или водка) е,че позволява на аквариста да има повече контрол върху добавянето на въглерод в системата с морска вода : той или тя не трябва постоянно да добавят източник на въглерод в цялата система.Така е намален рискът от предозиране с източник на въглерод ,като твърдата форма позволява съществуващите бактериални популации да имат достъп до него само в известна степен,като по този начин те сами се ограничават.Популацията на бактериите ще се увеличи само до такава степен ,че да е в състояние да се поддържа от наличното (достъпно) количество въглерод.
Друга полза е че полимерния бактериопланктон (подобно на зеолит базираните системи),който се откъсва от биофилма от силата на водния поток през реактора освобождавайки се отива в системата и служи за изхранване на различни корали,които могат да се хранят с него ,напр. от семействата Акропора и Поцилопора.
Все повече и повече акваристи експериментират с биопелети и реактори,но ефективността на тези продукти в сравнение с други органични методи за дозиране на въглерод остава под въпрос.Тук ще разгледаме някои ограничения на този нов подход за контрол на нитратите и фосфатите,а също и насоки за бъдещи подобрения и усъвършенствания.
Потенциални недостатъци на биопелетите
След като експериментирах с пет различни биопелет продукта в множество системи , аз лично установих ,че биопелетите не винаги толкова добре намаляват хранителните вещества , както други методи за дозиране на въглерод. Има някои системи,в които те са много ефективни,но това изглежда е системно-специфично.
"Няколко седмици след инсталиране на реактора с биопелети в моето 29-галона нано"-казва един напреднал рифкипър,"нитратите и фосфатите ми паднаха до неоткриваеми нива".
Друг обаче заявява:"Аз не можах да видя реална разлика ,когато добавих реактор с биопелети в моята система".
Една от възможните причини за успеха или провала на биопелетите е,че хетеротрофните бактерии генетично способни да произвеждат ензими,които позволяват ефективното използване на даден полимер не са налице във всяка система.Бактериалния модификатор специално създаден за определени биопелети може да бъде полезен,но все още няма да говорим за това.
Забелязал съм малко по-добър ефект с намаляване на фосфата при използване на продукти с
P3
HBV ,като източник на полимер.
Kато цяло обаче съм имал по-добри резултати в моите собствени системи използвайки други методи. Било то комерсиални или тип"направи си сам" и със смесен източник на въглерод,отколкото при използването само на биопелети.Също имах по-голям успех с добавянето на течен източник на въглерод (в този случай смес от етанол (водка),оцетна киселина (оцет) и буфериран с аскорбинова киселина (витамин С)) заедно с биопелети, в сравнение само при използването на биопелети.Въпреки това аз все още не мога да задържа едно и също ниво и стабилност в намаляването на биогенното замърсяване ,както това сторих с други лесно модифицирани биологични методи на въглеродно дозиране. Разговаряйки с други акваристи,научих , че променливите резултати с биопелетите е широко разпространено в това хоби.Някои ги обичат,някои не са сигурни колко са полезни,а трети са готови да опитат нещо друго.
Има и други възможни обяснения за разликата в ефикасността, която се наблюдава при биопелетите в сравнение с други методи за дозиране на въглерод.Първо,методът на биопелетите няма същото ниво на контрол, както други методи за дозиране на въглерода(например ,като течното дозиране на органичен въглерод).Тук аквариста може да регулира само количеството на медията в реактора и дебита на морска вода през него.Тази липса на контрол обаче може да бъде смекчена до известна степен от факта ,че бактериалните съобщества,които живеят върху полимера и го консумират ще бъдат ограничени от други фактори.Сред тях са присъствието на други (без наличие на въглерод) хранителни вещества ,а така също и хищничеството на други микроорганизми.
Втората възможност,непосредствено свързана с първата е ,че ефективността на биопелетите при редуцирането на хранителните в-ва и контрола,който има аквариста над целия процес се определя в значителна степен от хидродинамиката.Посоката и силата на потока на морска вода в камерата на реактора през прилежащия биофилм,който се развива върху медиите в реактора.Освен с увеличаване или намаляване на потока или количеството на медиите,аквариста не разполага с друго по-ефективно влияние върху хидродинамичните условия в реактора при използването на наличното в момента оборудване.
Бактериите в т.нар. биофилм,образуван върху повърхностния слой на пелетите влияят върху собствения си растеж,метаболитна активност и структура.Това се случва, когато външни сили,предизвикват откъсване на парче от него,т.нар. струпеи.Например при превишаване капацитета на биофилма способен да се задържи върху пелетата или подпомогнати от процеси на ерозия и абразия.Абразията е непрекъснато откъсване на малки частици вследствие на сблъсък на суспендирани частици с биофилма.Ерозията е постоянното отделяне на малки частици от биофилма причинени от непосредствено близкото движение на течност.Разбирането на тези различни процеси и откриване на възможности за тяхното регулиране ще бъде от решаващо значение за усъвършенстване на този метод за внасяне на твърд въглерод в морските системи.Тук има широко поле за екперименти -усъвършенстване на полимерите и реакторите.
Трето,износът на бактерии и бактериални агрегати,които се отделят от скимърите,потреблението от други организми или по друг начин са само част от хранително-редукционната картина.Няма съмнение,че хранителните в-ва,които се отделят в бактериите се изнасят до известна степен чрез протеин скимъра.Значителна част от намаляване на биогенното замърсяване,което се случва с всеки метод за дозиране на въглерод се дължи на обмяната на веществата и последваща минерализация на разтворените частици и органична материя от самата биомаса.
Чрез поставяне на биопелети в определен обем на системата в рамките на един реактор,биофилмите растящии в други области на същата система може да бъдат обект на същото ограничение на въглерода,който е съществувал преди използването на метода.Използването на биопелети в реактора може да повлияе на ефективността на други подходящи области за развитие на здрав биофилм в системата,като пясък,камъни и корали.
На четвърто място,биофилмите, в които протича значителна хранителна обработка са оптимално населени от различни видове и щамове бактерии,плюс още много различни други микроорганизми.Всички те са генетично кодирани да отделят различни ензими ,които се използват за асимилация на хранителните вещества.В резултат на това, коренно различни бактериални видове преференциално използват различни източници на органичен въглерод .Това е в основата на принципа при методът на дозиране на смесени източници на въглерод.
Използването само на един органичен източник на въглерод може да инхибира различни бактериални форми обитаващи тези биофилми.Въздействието на свързващи вещества и пълнители използвани при производствения процес също още не е напълно изследвано.
И на края ефикасността на тази методология ,като хранителна стратегия за определени корали не е определена.Размерът и честотата на бактериална транслокация от полимерните медии към системата е вероятно зависима от интензивността и хидродинамиката на силите участващи при срязване на биофилмите.
Бъдеще на биопелетната методология
Тези потенциални недостатъци могат да бъдат компенсирани от напредък в проектиране на полимери и реактори,в които те се използват.Например знаем,че хидродинамиката влияе върху растежа на биофилма,включително неговата структура,плътност и дебелина,но ние не знаем точните резултати от конкретна промяна на тази хидродинамика.Следователно повече изследвания и подобрения в технологията на реакторите може да разреши на аквариста да има по-голям контрол над тези хидродинамични процеси.Промяната на съществуващите режими на потока може да позволи подобряване на възможностите на бактериалната биомаса за хранителна обработка.Подобрения като тези ще са сравнително прости.Може би бихме могли да използваме помпа с програмиран променлив дебит,който периодично ще има пик предизвикващ максимална срязваща сила за да отстранява съществуващия биофилм.Това може да увеличи количеството откъснат бактериален агрегат,изнесен от дисплея и да се насърчи по-бърз растеж и разнообразие в рамките на биофилма в дългосрочен план.С променлив дебит в течение на 24- до 48-часов период също може да се увеличи метаболитната активност на бактериалната биомаса върху пелетите.
Друга потенциална сфера за развитие би било изменение формата на самата медия,за да се оптимизира връзката течност/биофилм за хранителен трансфер.Откриването на тази форма може да бъде трудно и изследванията в тази област трябва да вземат под внимание формата на медиите за определен режим на потока.Някои производители предлагат на пазара сферични гранули за разлика от най-често срещаните цилиндрични гранули,но не е ясно дали това влияе положително върху обработката на хранителните вещества.
Накрая смесването на различни полимери или други източници на органичен въглерод в същите медии може да намали негативния ефект от използването на един единствен източник.Обаче комбинацията от уникални полимери в една биопелета представлява производствено предизвикателство,защото различните материали имат различни точки на топене,което прави трудно комбинирането на полимери преди екструдирането.Други полимери,различни от
P3HB и
P3HBV,като
poly-4-hydroxybutyrate (P4HB),polyhydroxyhexanoate (PHH),polyhydroxyoctanoate (PHO),както и съполимери на тези материали могат също да работят добре.Може да бъде възможно интегрирането на друг източник на органичен въглерод ,като изомер на глюкозата например.В момента най-малко един производител предлага на пазара пелети от смесен полимер.Остава само да се види дали смесените полимерни биопелети са способни да поддържат по-разнообразен биофилм в сравнение с тези с един полимер.
Въпреки съществуването на различни проблеми с пелетизираните полимери,лекотата в използването на този метод и предимствата ,които има в дозирането на органичен въглерод най-вероятно ще печели още по-голяма популярност в рамките на морската акваристична общност.С повече изследвания в състава на продуктите и въздействието на хидродинамиката,може да се развие един изключително ефективен метод за хранителен контрол.
