La chimica del ferro in acqua

 

Il ferro è tra gli elementi più importanti per le piante in acquario. La sua disponibilità, a causa della sua chimica sfavorevole, è sempre piuttosto scarsa e deve essere rifornito frequentemente. Al contempo, però, è un nutriente chiave anche per le alghe e la sua presenza deve essere sempre strettamente controllata; un eccesso di ferro, spesso, è una causa importante di esplosione algale.

 

La chimica del ferro in acqua

Il ferro è un elemento che, al contrario di quanto si pensi, non è molto stabile in soluzione acquosa. Questo non significa, però, che scompaia in tempi rapidissimi dall'acqua come, spesso, si sente dire.

Come molti sapranno, il ferro si presenta, nei suoi composti, con due stati di ossidazione principali, quello ossidato [Fe3+, o Fe(III), o ferrico] e quello ridotto [Fe2+, o Fe(II) o ferroso]. La presenza di uno o dell'altro di questi stati è legata, in primo luogo, al potenziale redox dell'acqua; in acqua fortemente ossigenata (situazione ossidante) il ferro tende a ossidarsi a Fe(III), mentre in acqua a basso tasso di ossigeno (ambiente riducente) la sua forma principale sarà quella ridotta. In genere, i sali di queste due forme hanno diverse solubilità in acqua; questo significa che i sali ferrosi sono, in genere, più solubili dei sali ferrici, che tenderanno, perciò, a precipitare nel fondo. Questo fenomeno ha delle conseguenze importanti per il nostro sistema acquario; per tenere il ferro in soluzione (e renderlo, quindi, più facilmente disponibile per le piante) è necessario o mantenerlo nella sua forma ridotta o rendere la sua forma ossidata più solubile.

Come tenere il ferro nello stato più ridotto, lo abbiamo visto (ambiente riducente ottenuto con un lento movimento dell'acqua, fondo poco pulito che agevoli i fenomeni di denitrificazione, nessuna fornitura supplementare di aria), ma non è mai ben chiaro come tenere in soluzione il ferro ossidato che, tra le altre cose, è la forma più diffusa tra i fertilizzanti per acquario in quanto è la più stabile. Questo, in genere, lo si ottiene bloccando lo ione ferro con particolari molecole organiche dette chelanti; il più famoso chelante è l'acido etilendiamminotetraacetico, o EDTA, che blocca tutti gli ioni bi e trivalenti (usato, quindi, per chelare anche magnesio e calcio, ad esempio). In questo modo il ferro viene sottratto all'attacco dell'acqua che ne produrrebbe l'idrossido, forma altamente insolubile ai normali pH dei nostri acquari. Parlo di pH perché la solubilità del ferro, ovviamente, è legata al pH della soluzione in cui si viene a trovare: pH acidi favoriscono la sua solubilizzazione che viene, invece, contrastata dai pH alcalini. Tornando ai nostri chelanti, ne sono noti anche altri che presentano una maggior stabilità in ambiente debolmente acido, come il DTPA (acido dietilentriamminopentacetico), l'EDDHA (acido etilendiammino o-idrossifenilacetico) o l'HEDTA (acido N-idrossietil etilendiamminotriacetico), senza contare prodotti più sofisticati che usano, come chelanti, amminoacidi o carboidrati.

Un altro sale insolubile è quello che lega il ferro ai fosfati; ricordo che questo tipo di legame è alla base della tecnica Dupla che utilizza un cavetto sotto sabbia di potenza adeguata per permettere all'acqua della vasca di attraversare il fondo, composto in gran parte da laterite, un minerale ricco di ferro, facendo sì che i fosfati presenti in acqua si possano legare al ferro della laterite, sottraendoli alla disponibilità delle alghe.

 

L'assorbimento delle piante

Questo punto è molto importante in quanto, fino ad oggi, si è fatta molta disinformazione da parte di chi aveva tutto il vantaggio di spingere un certo modo di condurre l'acquario e che poi è stato ripreso e sostenuto da personaggi del tutto all'oscuro dei più elementari processi chimici e biologici che regolano i meccanismi di assorbimento dei vegetali.

Fatta questa premessa, chiariamo subito che il ferro può essere assorbito dalle piante sotto QUALSIASI forma esso si presenti, sia ossidata che ridotta, chelata o, addirittura, anche se presente come ossido nel terreno.

Quindi, per chiarire il punto, NON E' VERO che le piante possono assorbire SOLO il ferro ridotto. E' una falsità clamorosa. Anzi, vi sono alcune piante che hanno meccanismi di assorbimento che richiedono espressamente il ferro ossidato che viene ridotto una volta entrato nella cellula.

Quindi, primo punto: il ferro è assorbito in qualunque forma si trovi, basta che sia in soluzione.

Secondo punto: il ferro può essere assorbito, da quelle piante che abbiano un apparato radicale molto sviluppato, anche se celato nel fondo in forma insolubile; meccanismi complessi di acidificazione locale producono riduzioni e solubilizzazioni nello stretto spazio che circonda le radici, favorendo l'assorbimento del ferro attraverso questo apparato.

Terzo punto: il ferro in acqua, come chelato, viene assorbito con difficoltà dipendente strettamente dalla stabilità fisico-chimica del complesso chelato. Quindi, un complesso stabile tiene in soluzione il ferro per un tempo maggiore, ma richiede più energia da parte delle piante per utilizzarlo.

 

Il ferro nel fondo

Come detto, molto del ferro presente in acqua si deposita, dopo un certo periodo, nel fondo. Questo fenomeno è dovuto alla scarsa stabilità, come si è detto, del ferro in acqua. Il ferro, col passare del tempo, si ossida e forma degli idrossidi, o dei fosfati, che precipitano nel fondo. Qui, sia per azione della flora batterica presente che per il complesso equilibrio che porta ad averne, comunque, una minima parte sempre presente in acqua, ritorna nell'acqua per ristabilire la quantità dettata dalle leggi della chimica che lo regolano. Perciò, in presenza di forti quantità di ferro nel fondo (materiali di fondo non adatti, eccessive fertilizzazioni, decomposizione di vegetali o animali ecc.), anche abbondanti cambi d'acqua potrebbero, apparentemente, non procurare alcun beneficio per una sua diminuzione in acqua.

 

La somministrazione del ferro

Questo punto è molto importante in quanto ancora non è ben chiaro a molta gente, anche "esperti" del settore, come agisca il ferro in acquario. Come detto, la sua presenza stimola molto rapidamente la crescita delle alghe e, forse, è ancora più responsabile della loro comparsa di quanto non siano nitrati e fosfati. Quindi, è di fondamentale importanza non eccedere nella sua somministrazione (ricordo che il ferro ha anche una discreta tossicità nei confronti dei pesci). Come regola generale posso dire che il ferro non dovrebbe mai oltrepassare la soglia dei 0.1-0.2 mg/L di ferro totale seppur per un breve periodo.

Infatti, se somministriamo ferro e, a distanza di alcuni giorni, lo ritroviamo presente nell'acqua significa che la quantità che abbiamo aggiunto è troppa anche per le piante che non lo possono assorbire. A che scopo, quindi, metterne tanto?

 

Come regolare la somministrazione del ferro

L'esatta quantità da fornire dipende rigorosamente dal tipo di attività metabolica delle nostre piante; un metodo empirico per stabilire quanto fertilizzante a base di ferro possiamo dare è di recuperarne uno in commercio, di provata qualità (evitiamo, per questa operazione, di usare prodotti di scarsa qualità o di dubbia provenienza; i guai che ci potrebbero causare li pagheremmo molto più cari di qualsiasi confezione di ferro presente sul mercato...) e iniziare a somministrare una dose pari a circa la metà di quanto dichiarato nelle istruzioni. Poi, come seconda cosa, si deve acquistare un kit che ci permetta di dosarlo; su questo argomento vi rimando al paragrafo successivo. Fatto questo, somministriamo il fertilizzante e monitoriamo la quantità di ferro che abbiamo aggiunto a distanza di 5-6 ore. Continuiamo così fino a quando non lo vedremo sparire del tutto dall'acqua. A quel punto avremo una chiara idea di quale sia il fabbisogno di ferro per le nostre piante. Se una concentrazione di ferro pari a 0.1 mg/L scompare in circa 24 ore, allora poteremo fare delle aggiunte settimanali pari al doppio della quantità che ci ha consentito di ottenere questo risultato. In questo modo saremo sicuri di fertilizzare in maniera corretta e senza pericolosi eccessi il nostro acquario.

 

La misura del ferro in acquario

Non tutti i kit per acquariofilia sono in grado di misurare TUTTO il ferro presente in acqua. I più comuni misurano solo il ferro ridotto e non chelato. Quindi, il mio consiglio è di recuperare un kit, come il Tetra o il Dupla, al momento gli unici che siano in grado di darci una lettura del ferro TOTALE e usare quelli per determinare quanto ferro abbiamo realmente in acqua.

 

 

Milano, 25 Settembre 2001

 

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