Ballingmetoden. Jonas Roman. En genomgång av Ballingmetoden i teori och praktik. Utgåva 2.0

Transkript

1 Ballingmetoden Jonas Roman En genomgång av Ballingmetoden i teori och praktik Utgåva 2.0

2 Innehållsförteckning Inledning 3 Teoretisk bakgrund 4 Uträkning av doseringarna 6 Recept 10 BALLING CLASSIC 10 BALLING PLUS 11 BALLING MAGNESIUM 13 MAGNESIUMDOSERING 13 Praktiska anvisningar 15 APPENDIX TABELL ÖVER BALLINGSALTERNAS EGENSKAPER 17 Ansvarig utgivare och författare: Jonas Roman Copyright Jonas Roman Inget av innehållet får dupliceras eller distribueras utan författarens tillåtelse Utgåva 2.0, juli

3 Ballingmetoden INLEDNING En av de viktigaste processerna i ett korallrevsakvarium är korallers och kalkalgers bildning av kalk. Kalk är kalciumkarbonat (CaCO 3 ) och bildas genom att kalciumjoner förenas med karbonatjoner enligt formeln nedan: (1) Ca 2+ + CO 3 2- CaCO 3 Större delen av den totala karbonathalten befinner sig dock i formen som vätekarbonat, HCO 3 -, varför formeln för kalkbildning även kan skrivas som: (2) Ca HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Vi ser alltså att det går åt 2 HCO joner alternativt 1 CO 3 2- jon för att bilda 1 molekyl kalciumkarbonat. I och med korallernas ständiga tillväxt sker förstås en kontinuerlig förbrukning av kalcium och karbonater. I ett välbefolkat akvarium med mycket stenkoraller kan förbrukningen vara ganska hög. Om inte kalcium och karbonater tillförs utifrån uppstår därför ganska snart en brist på dessa joner. Vi ser på formel (1) ovan att förbrukning av kalcium (Ca 2+ ) respektive karbonater (CO 3 2- ) vid bildandet av kalk är i 3

4 proportionerna 1:1. När vi då skall kompensera för kalcium och karbonatförlusterna måste detta ske med en metod som tillsätter kalcium och karbonater i just dessa 1:1 proportioner. Sådana metoder, när vi tillsätter lika många kalciumjoner som karbonatjoner, kallas för balanserade metoder. De metoder som tillför kalcium och karbonater på detta balanserade sätt är: kalkreaktor, kalkvatten och tillsättning enligt Ballingmetoden. Denna skrift avhandlar teorin samt praktiken bakom Ballingmetoden. TEORETISK BAKGRUND Ballingmetoden är när man ersätter kalcium och karbonatförlusterna med salter som innehåller dessa joner. Namnet kommer ifrån Hans Werner Balling, som är uppfinnaren till metoden. Beträffande kalcium så använder man kalciumkloridsalt, CaCl 2, (behållare 1 i figuren nedan), och beträffande karbonaterna så använder man sej av natriumvätekarbonatsalt, NaHCO 3, (behållare 2 i figuren nedan). De två salterna tillför förutom de avsedda kalcium (Ca 2+ ) och vätekarbonatjonerna (HCO 3 - ), även natrium (Na + ) och kloridjoner (Cl - ), till akvariet. Ett naturligt havssalt består till 70 % av just natriumklorid, NaCl. Resterande 30 % består av en uppsjö joner och spårelement, som tillsammans med natriumkloriden utgör ett komplett sammansatt havssalt. Genom att nu tillföra natriumkloridfritt salt (behållare 3 i figuren nedan) i rätt proportion till den bildade natriumkloriden, så får vi som 4

5 restprodukt till Ballingsalterna, 1 del perfekt sammansatt havssalt. Därmed blir det i slutändan inga som helst restjoner eller någon jonobalans vid tillsättandet av Ballingsalterna. Den enda bieffekten man får är att salthalten stiger i akvariet, vilket kompenseras av att man tar bort en ungefär lika stor mängd akvarievatten som man doserat Ballinglösningar, och ersätter denna mängd med osmosvatten. Schematiskt kan man förklara det så här: Kalciumklorid (CaCl 2 ) Natriumvätekarbon at (2 NaHCO 3) Ca 2+ 2 HCO 3 - Behållare 1 Behållare 2 NaClfritt salt 2 NaCl 70 % NaCl - fritt salt Behållare 3 Komplett sammansatt havssalt 5

6 Med kemiska formler kan man beskriva vad som händer på följande sätt: CaCl NaHCO 3 2 NaCl + Ca HCO 3 - Vi vet sen tidigare att reaktionen för kalkbildning där vätekarbonat ingår är (se sid 3 formel 2): Ca HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Slår vi ihop dessa två formler blir nettoresultatet vid tillsättning av de två ballingsalterna kalciumklorid och natriumvätekarbonat: CaCl NaHCO 3 2 NaCl + CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Vi får alltså precis det som kännetecknar en balanserad tillsättningsmetod, nämligen lika många kalciumjoner som karbonatjoner! Som vi precis nämnt blir natriumkloriden en restprodukt. Eftersom vi istället vill ha ett naturligt sammansatt havssalt som enda restprodukt, måste natriumkloridfritt salt tillföras, där de bildade NaCl molekylerna skall utgöra 70 % av vikten av det kompletta saltet, och 30 % av vikten skall således utgöras av det natriumkloridfria saltet. UTRÄKNING AV DOSERINGARNA För att restprodukten skall bli enbart naturligt havsvatten, och för att det skall bildas lika många kalciumjoner som karbonatjoner, krävs förstås rätt doser av de ingående kemikalierna. Doserna räknas ut baserat på formlerna 6

7 ovan, samt kunskap om kemikaliernas molekylvikt (se appendix). För den intresserade redovisar jag här hur man räknar ut Ballingreceptet: Uträkning av CaCl 2 och NaHCO 3 dosen Låt oss än en gång ha formeln framför oss för hur Ballingsalterna reager när de kommer ner i akvariet: CaCl NaHCO 3 2 NaCl + CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Vi ser att vi alltså måste tillsätta dubbelt så många natriumvätekarbonatmolekyler (NaHCO 3 ) som vi tillsätter kalciumkloridmolekyler (CaCl 2 ). Den kalciumklorid som Ballingreceptet baseras på innehåller även 2 vattenmolekyler, och får därför beteckningen kalciumkloriddihydrat, med formeln CaCl 2 x2h 2 O. Molvikten för kalciumkloriddihydrat är 147 g/mol. Molvikten för natriumvätekarbonat är 84 g/mol. Så: För varje mol tillsatt kalciumkloriddihydrat (147 g), så måste vi alltså tillsätta 2 mol natriumvätekarbonat (84 g x 2 =168 g). D.v.s. viktrelationen mellan kalciumkloriddihydrat/natriumvätekarbonat i Ballingvätskorna skall vara 147g/168g=0,875 Man kan välja vilken koncentration som helst av kalciumkloriddihydrat/natriumvätekarbonat, så länge man bara bibehåller viktrelationen 0,875 samt håller sig inom salternas maximala lösningsförmåga. Det blir ju därför det mest svårlösliga saltet som får sätta standarden för den högsta möjliga koncentrationen. Lösligheten för kalciumkloriddihydrat är så hög som 1000g/l. Natriumvätekarbonat löser sig betydligt sämre, ca 95g/l, och får således vara riktmärket för ungefär vilka 7

8 koncentrationer vi skall välja. Det är klokt att inte lägga sig på exakt 95g/l, utan en bit under, så man inte får onödiga bekymmer med lösligheten vid blandning. Någonstans runt 82g/l för natriumvätekarbonaten är lagom. Då får vi inga bekymmer med att få saltet att lösa sig, men ändå nästan en så koncentrerad lösning det går. Om vi nu då blandar till en 2 liters lösning med natriumvätekarbonat, (behållare 2 i min inledande redovisning), så skall den alltså innehålla 82 g x 2=164 g natriumvätekarbonat. Då skall behållare 1, 2 literslösningen med kalciumkloriddihydrat, innehålla 164 g x 0,875=143,5 g kalciumkloriddihydrat. Uträkning av det NaCl fria saltets dosering Nu återstår att räkna ut hur många gram natriumkloridfritt salt vi skall blanda i den tredje 2 litersbehållaren: Vi vet från Balling formeln: CaCl NaHCO 3 2 NaCl + CaCO 3 + CO 2 + H 2 O att det bildas 2 mol natriumklorid per varje mol tillförd kalciumklorid. Vi har precis räknat ut att vi skall tillsätta 143,5 g kalciumkloriddihydrat i behållare 1 (se ovan). Detta är i mol räknat 143,5/147=0,976 mol. Det kommer alltså bildas 0,976 x 2=1,95 mol natriumklorid om vi använder de mängder av kalciumklorid och natriumvätekarbonat vi kommit fram till ovan. Molvikten för natriumklorid är 58,4 g/mol. Således bildas 58,4 x 1,95=113,9 gram natriumklorid. Natriumklorid skall utgöra 70 % av ett naturligt sammansatt saltvatten. Alltså skall den natriumkloridfria delen, d.v.s. det natriumkloridfria salt vi skall tillsätta, väga 30/70=0,43 ggr 8

9 den bildade natriumkloriden, d.v.s. 0,43 x 113,9g = 49,0 g natriumkloridfritt salt. Uträkning av mängden akvarievatten som måste ersättas med osmosvatten Som enda bieffekt vid Ballingmetoden är som nämnts att salthalten stiger i akvariet, och detta på grund av att det bildas som biprodukt vid dosering av Ballingsalterna ett naturligt sammansatt saltvatten. Den stigande salthalten åtgärdas enkelt genom att man byter ut en del av akvarievattnet med osmosvatten. Mängden akvarievatten som skall avlägsnas beror på vilken ursprungssalthalt man har i akvariet. Man skall ju avlägsna lika mycket salt som Ballingdoseringen tillfört. Om vi utgår ifrån det Ballingrecept vi härlett ovan så låt oss räkna ut hur mycket salt vi tillfört till akvariet när alla 2x3 liter Ballinglösningar till slut tillförts akvariet: Vi har redan räknat ut ovan att det bildas 113,9 gram natriumklorid när alla Ballinglösningarna á 2 liter förbrukats. Till detta har vi dessutom tillfört 49 g natriumkloridfritt salt. Så den mängd naturligt salt som tillförts akvariet när alla tre 2 liters lösningar gått in i akvariet är: 113,9g + 49g = 162,9g naturligt sammansatt salt. Alltså skall vi under samma tidsperiod ha avlägsnat så mycket akvarievatten att vi fått med 162,9 gram salt i detta vatten. Om vi utgår ifrån att vi har en salthalt på ungefär 3,5 %, behöver vi ta ut 162,9/0,035 = 4654 g akvarievatten. Om vi bortser ifrån att saltvatten är något tyngre, så är detta med andra ca 4,7 liter akvarievatten. Den mängd Ballingvätskor som doserats totalt är ju 6 liter. Förhållandet då mellan Ballingdosen och den mängd akvarievatten som måste avlägsnas blir ca 4,7/6 = 0,8. 9

10 Slutsats: Den mängd akvarievatten som skall avlägsnas och ersättas med osmosvatten för att bibehålla salthalten är: Ballingdosen x 3 x 0,8. Om vi t.ex. doserar 100 ml från vardera flaska per dygn behöver man dagligen avlägsna 300 x 0,8 = 240 ml akvarievatten (och ersätta detta med osmosvatten). Ovanstående formel är mest för fullständighetens skull. Rent praktiskt brukar man inte behöva tänka så mycket på vilken mängd akvarievatten som behöver avlägsnas, eftersom man ändå mäter salthalten och justera därefter då och då, samt att en del saltvatten försvinner ju med proteinskummaren. RECEPT Balling classic Balling classic är det första och ursprungliga receptet skapat av Hans Werner Balling Receptet ersätter kalcium och karbonatförbrukningen på ett helt balanserat sätt, och ger inte upphov till några som helst restjoner. Som tidigare nämnts bildas endast som biprodukt en enhet perfekt sammansatt havssalt, vilket kompenseras med att en lika stor del akvarievatten ersätts med osmosvatten. Följande recept är baserat på 2 liters-lösningar, men man kan naturligtvis blanda vilka volymer som helst. Lösningarna har i princip evig hållbarhet. 10

11 Behållare 1 o 2 liter osmosvatten o 144 g Kalciumkloriddihydrat Behållare 2 o 2 liter osmosvatten o 164 g Natriumvätekarbonat Behållare 3 o 2 liter osmosvatten o 49 g Natriumkloridfritt salt Balling plus Runt 1995/1996 tillsatte Hans Werner Balling spårelement till sitt original-recept ovan. Han utgick ifrån mängderna som kunde uppmätas i korallernas skelett. De positivt laddade spårelementen är strontium, barium, bor, krom, kobolt, koppar, mangan, nickel och zink. Dessa tillsätts till kalciumkloridlösningen (behållare 1). De negativt laddade spårelementen är brom, fluor, jod, litium, vanadium, molybden och selen. Dessa tillsätts till natriumvätekarbonatlösningen (behållare 2). Runt 2001 lade Hans Werner Balling även till magnesiumsalter (i huvudsak magnesiumklorid) till lösningen innehållande det natriumkloridfria saltet (behållare 3). Detta recept, med både spårelementstillsatserna samt magnesiumtillägget, kallas för Balling plus. Det är viktigt att påpeka att Balling plus receptet i och med dess tillsatser av magnesiumklorid, och utan samtidig 11

12 höjning av natriumvätekarbonatdosen i behållare 2, ger upphov till ett överskott av kloridjoner! Balling plusreceptet är alltså inte helt balanserat. Vän av ordning kanske frågar sig varför man inte bara kan höja natriumvätekarbonat-dosen i behållare 2 i motsvarande grad som man tillsätter magnesiumklorid? Tyvärr är det inte lösningen på kloridöverskottet, eftersom ett sådant recept höjer alkaliniteten för mycket i förhållande till kalcium! Därför är tanken med Balling-plus receptet att endast korrigera en från början för låg magnesium halt, upp till naturliga nivåer (ca 1300 ppm Mg). När man sedan uppnått denna nivå, så bör ytterligare magnesium-tillsatser ske med en metod som inte ger ngr överskottsjoner (se nedan). Så här ser Balling plus receptet ut: Behållare 1 o 2 liter osmosvatten o 144 g Kalciumkloriddhydrat o 10 ml Strontium-Barium komplex o 10 ml Heavy metal komplex Behållare 2 o 2 liter osmosvatten o 164 g Natriumvätekarbonat o 10 ml Iodine-Fluorine komplex Behållare 3 o 2 liter osmosvatten o 49 g Natriumkloridfritt salt o 110 g Magnesiumkloridhexahydrat o 16 g Magnesiumsulfatheptahydrat 12

13 Balling Magnesium Som redan nämnts så ger Balling plus receptet upphov till ett överskott av kloridjoner, och bör endast användas vid ett betydande underskott av Magnesium. Om vi vill konstruera en blandning som skall ersätta akvariets själva magnesiumförbrukning, så måste vi skapa ett recept som inte ger upphov till några restjoner. Ett sådant åstadkoms om man utgår ifrån Balling classicreceptet, men ersätter kalciumkloriden med magnesiumklorid. Nackdelen med detta recept är dock att vi får en alkalinitetshöjning utan samtidig höjning av kalcium, vilket på sikt kommer leda till ett skevt förhållande mellan kalcium/karbonater. Därför är detta recept endast användbart i en situation där vi vill ersätta en magnesiumförbrukning, med samtidigt för lågt dkh i förhållande till kalciumhalten. Behållare 1 o 2 liter osmosvatten o 199 g Magnesiumkloridhexahydrat o 25 g Magnesiumsulfatheptahydrat Behållare 2 o 2 liter osmosvatten o 164 g Natriumvätekarbonat Behållare 3 o 2 liter osmosvatten o 49 g Natriumkloridfritt salt Magnesiumdosering Det råder inte samma behov för magnesium som för kalcium/karbonater, med en daglig automatiserad tillsättning, eftersom magnesium inte förbrukas i särskilt 13

14 stor utsträckning! De flesta joner befinner sig i fri form, och mycket liten del tas upp av de levande organismerna. Detta återknyter till det vi redan berört, nämligen att magnesiumtillsatser är mest intressanta i början när det handlar om att kompensera upp ett vatten med ett initialt lågt magnesium, (vilket då görs med Balling plus-receptet). Sedan, när magnesiumhalterna är optimala, behöver man endast tillsätta magnesium motsvarande den mkt låga konsumtion som sker i akvariet. Då bör man använda sig av en helt balanserad magnesiumblandning, dvs. inte plusreceptet. Det ovan beskrivna magnesium receptet (Balling Magnesium) är balanserat, men kan sällan användas, då det samtidigt höjer alkaliniteten. Mitt råd är därför att istället använda en av de färdiga fabrikslösningar som finns, som ersätter akvariets magnesiumförluster på ett helt balanserat sätt utan att samtidigt höja alkaliniteten. Nedan listas några sådana magnesium-lösningar. Benämning Bio Magnesium Liquid Magnesium Tillverkare Tropic Marin Salifert Magnesium supplement Read Sea Tabell I: Ovanstående produkter är bara några exempel på balanserade Mglösningar. Dom flesta kända tillverkare har diverse Mg - höjande preparat, men tyvärr bristfällig redovisning för att kunna avgöra om dom är balanserade eller ej. Där får den medvetne akvaristen ta kontakt med aktuell tillverkare och kräva bättre specifikationer. 14

15 PRAKTISKA ANVISNINGAR Låt oss nu gå igenom hur man rent praktiskt går till väga. Först gäller det att välja mellan Balling Classic eller Balling plus - receptet. Huvudregeln är, enligt ovan, att om magnesium-nivåerna ligger betydande under 1300 ppm, kan man börja med en Balling-plus blandning. Så fort magnesium-nivåerna nått ca 1300 ppm, övergår man till en Balling classic blandning. Beträffande magnesiumtillskottet därefter, tillförs det enklast helt manuellt med någon dos i veckan, från en balanserad magnesium-lösning (se sid 14). Dosering Oavsett vilket recept man valt, så inleder man med en dygnsdosering på ca 20 ml från vardera behållare/100 liter akvarievolym per dygn. Doseringen skall alltså vara exakt densamma från alla tre behållare, för att bibehålla jonbalansen. Det bör gå minst 5 minuter mellan doseringarna från behållare 1 och 2, för att undvika utfällning av kalciumkarbonat. Regelbundet måste man också avlägsna en del akvarievatten för att motverka den ökning av salthalt som annars sker. Mängden akvarievatten som måste avlägsnas per dygn (och ersättas med osmosvatten) är ungefär: Ballingdosen per behållare x 3 x 0,8. Man justerar sedan dosen genom att i första hand mäta dkh värdet. Låt dig icke frestas av att justera dosen för mindre förändringar av kalciumvärdet. Kalcium svänger 15

16 nämligen betydligt mindre i förhållande till vad dkh värdet gör. Därför är en dosjustering utifrån dkh värdet att rekommendera. Om dkh är under 7.5, höj Ballingdosen, och om dkh är över 9.0, sänk Ballingdosen. Gör små justeringar, för att undvika för snabba svängningar. Efter ett par veckor har man som regel hittat den dos som krävs för att hålla dkh och Ca på någorlunda stabila nivåer. En ganska vanlig dos man hamnar på till slut i ett akvarium med en del stenkoraller är runt 40ml från vardera behållare/100 liter akvarievatten/dygn. Det går naturligtvis att dosera sina ballingvätskor helt manuellt, men när man kommer upp i lite högre doser kan det vara en vinst att fördela mängden på flera doseringstillfällen per dygn. I sådana fall är det klokt att införskaffa automatiska doseringspumpar, som går att ställa in i ml/dygn och valfritt antal doseringstillfällen. Detta ger förstås än mer stabila kalcium och dkh värden i akvariet. Akvariehandeln säljer flera sådana doseringspumpar, där det är värt att satsa på någon av de mer kvalitativa sorterna. En icke fungerande doseringspump kan ge tråkiga följder i akvariet. Dom som verkligen vill helautomatisera sitt system installerar även en doseringspump som avlägsnar akvarievatten enligt formeln ovan, och låter sedan nivåvakten fylla på med motsvarande mängd osmosvatten. Jonas Roman 16

17 REFERENSER En del av materialet rörande magnesiumavsnittet, samt de olika Balling recepten inklusive dess historik, urspringer ifrån en brevväxling mellan författaren och Hans Werner Balling själv APPENDIX Tabell över Ballingsalternas egenskaper Salt Formel Molvikt Löslighet Kalciumkloriddihydrat CaCl x 2 H 2 O 147,0 g/mol 1000 g/l Natriumvätekarbonat NaHCO 3 84,0 g/mol 95,5 g/l Magnesiumkloridhexahydrat MgCl 2 x 6 H 2 O 203,3 g/mol 1670 g/l Magnesiumsulfatheptahydrat MgSO 4 x 7 H 2 O 246,5 g/mol 710 g/l 17

18 18

19 19