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.

Assemblage et fonctionnement

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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1. Concept du géocooling

La géothermie profonde, exploite la chaleur des couches souterraines à grande profondeur (chaleur résiduelle et issue des réactions internes), pour produire de l’énergie. Le géocooling, ou refroidissement géothermique passif, utilise simplement la fraîcheur naturelle des couches superficielles du sol, à faible profondeur, pour abaisser la température d’un local ou d’un fluide. En effet, à l’état naturel le sous-sol conserve une température relativement constante à partir d’une dizaine de mètres, de l’ordre de 10 à 14 °C en Europe occidentale. Elle varie selon les régions et les caractéristiques géologiques locales. Dans une région tempérée, en été on peut espérer une température d’environ 15 °C dès un mètre de profondeur et 16 à 19 °C à 50 cm (figure 1). Ce concept est depuis longtemps utilisé dans les puits canadiens (puit provençal) (figure 2) pour rafraichir l’air ambiant. Il retrouve un intérêt dans la production des pompes à chaleur géothermiques. Dans ce cas la terre préchauffe l’eau. (figure 3).

L’influence de la température extérieure augmente rapidement dans les faibles profondeurs. Dans la pratique on enfouit les installations à une profondeur hors gel : 30 à 50 cm dans le sud de la France, 50 à 80 cm au centre et 80 cm à 1 m dans le nord, voire plus dans les zones montagneuses.

2. Le contexte

2.1. La région

L’aquarium est situé dans le Sud-ouest de la France, à Montauban, en bordure de la grande plaine formée par la Garonne. Une situation géographique à l’abri des influences océaniques directes, avec un sol argileux et sec en été, emmagasinant la chaleur durant la journée. La température estivale atteint des niveaux importants avec quelques épisodes annuels de canicules (température > 30°C, plus de 3 jours, sans rafraichissement nocturne). Le dernier record en 2023 a enregistré à Toulouse une température de 42,4 °C, plusieurs jours, avec un pic nocturne exceptionnel à 34 °C. Chauds les animaux !

2.2. L’aquarium

Il s’agit d’un bac récifal de 1000 litres, abritant une population composée essentiellement de coraux durs (SPS et LPS), d’autres invertébrés variés (anémones, étoiles de mer, ophiures, escargots, holothuries) et quelques poissons tropicaux. Le bac est situé dans une pièce légèrement climatisée, orientée sud-est, proche d’une baie vitrée. La chaleur qui se dégage de la rampe d’éclairage LED de 600 W et des équipements immergés (pompes, écumeur, brassage) entraîne une élévation naturelle de la température ayant déjà dépassé 30 °C en période estivale.

2.3. L’expérience du passé

J’ai maintenu ce type d’aquarium durant 20 ans dans la même région, dans une maison ancienne, fraiche mais mal isolée, avec malheureusement quelques sueurs estivales pour les occupants. L’éclairage HQI aidant, au-delà de 3 jours à plus de 30 °C les coraux montraient des signes de faiblesse. Les bactéries se développaient à vive allure et, avec l’affaiblissement des coraux, les pathogènes prenaient le dessus se traduisant par des nécroses (STN et RTN) à répétitions. Un groupe froid de 650 W assurait (difficilement lors des canicules) la régulation au prix d’un fonctionnement de 15 heures par jour, de début juin à fin septembre, avec son lot d’inconvénients : le bruit, la température dégagée et la douloureuse note d’électricité.

J’ai déjà eu recours à des ventilateurs qui ont vite montré leurs limites. Un premier test de pseudo géothermie avec un tuyau installé dans un vide sanitaire trop tempéré, s’est révélé totalement inefficace avec un gain de 0,2 °C. Insuffisant pour compenser les sources de chaleur.

2.4. Les expérimentations

Fort de ces constats, l’opportunité de la construction de ma nouvelle maison, m’a permis de mieux envisager la géothermie. Cependant, je ne souhaitais pas refroidir directement l’eau de l’aquarium, craignant une action bactérienne au sein du tuyau enterré quelque peu hypoxique. La durée du passage est de l’ordre de 1,5 mn.

Avec l’option d’un échangeur et pour anticiper les besoins, j’ai tenté le calcul du bilan des échanges thermodynamiques : air ambiant / verre, propagation au sein verre, au contact verre / eau, l’inertie dans l’eau du bac, au contact eau / échangeur, dans le tuyau de rafraichissement enterré et contact tuyau / terre, en incluant les apports caloriques des pompes, de l’éclairage… et je me suis perdu. J’ai donc tenté l’expérimentation.

Dans un premier temps, j’ai opté pour un échangeur géothermie/bac, à placer dans la cuve technique. A l’heure où l’on fait la chasse aux microgrammes par litre de métaux dissous, il est difficile de trouver des matériaux suffisamment conducteurs et non oxydants dans l’eau de mer.
J’ai d’abord opté pour un tuyau PET d’adduction d’eau. Mauvais conducteur mais de faible épaisseur… pourquoi pas ? Après modélisation 3D, et quelques pièces imprimées il conservait sa forme en serpentin (figures 4 à 6). Échec, le gain s’est limité à 0,8°C !
J’ai donc tenté le serpentin en métal. Le titane étant trop cher pour un résultat incertain, j’ai opté pour de l’inox. L’inox 304 L (A2) s’oxyde dans l’eau de mer. Pour éviter son contact direct avec l’eau, j’ai réussi à le passer tant bien que mal dans un tuyau souple PVC cristal (figure 7). Le bilan n’a pas été meilleur.

Un récifaliste adepte depuis longtemps de la géothermie a levé mes craintes liées à une action bactérienne. J’ai donc abandonné l’idée de l’échangeur. Tout devenait plus simple et prometteur.

3. Réalisation du refroidissement géothermique

3.1. Enfouissement du circuit

L’enfouissement sous le vide sanitaire durant la construction de la maison a facilité l’opération. Pour autant il suffit de quelques saignées dans le sol sans besoin de creuser large et profond à la pelle mécanique. Cela peut se généraliser à de nombreuses situations.

J’ai profité du week-end précédant le montage du vide sanitaire et le coulage de la dalle pour entamer les saignées (figures 8 et 9). Je souhaitais réaliser deux saignées de profondeur 80 cm déportées l’une à côté de l’autre. La grippe et la fatigue du moment en ont décidé autrement : les deux enroulements du tuyau (50 m de tuyau alimentation PE dia. 32) seront superposés à 50 et 60 cm de profondeur. J’ai espéré que le circuit étant enterré sous le vide sanitaire, il serait moins soumis à la température extérieure.

Les deux bouts sont réservés dans le futur local technique (figure 10).

3.2. Dispositif dans l’aquarium

• Circulation : Des tuyaux PVC souple alimentaire sont emmanchés aux deux extremités du tuyau PE diamètre 32 mm. L’un vers la pompe de circulation 800 l/h de 15W, placée dans le compartiment arrivé en en aval du micron filtre. L’autre vers une canne de reflux à l’opposé de ce même compartiment, vers le débordement.
• Régulation de température : elle est confiée à un régulateur W3230 avec sonde thermistance NTC10K avec câble de 3 mètres. Il commute la prise d’alimentation (figure 11). La sonde en inox semble relativement sensible à l’eau de mer. Je la change dès que le régulateur donne des valeurs incohérentes. Privilégier un modèle tout plastique, ou alors l’isoler, incluse dans un tube fin en plastique contenant de la colle silicone.

3.3. Arrêt, mise en route

Arrêt et mise en route sont finalement plus rapide qu’avec le groupe froid.

Á l’arrêt :

1. Déconnecter le circuit de la cuve technique.
2. Introduire la pompe dans un seau d’eau douce (20 litres) jusqu’à évacuer l’eau de mer.
3. Laisser irculer environ 30 mn en circuit fermé dans un seau contenant un peu d’eau de javel.
4. Laisser le tuyau plein, en l’état pour l’hiver.

Á la remise en route :

• Remplacer le contenu d’eau douce traitée par de l’eau douce du réseau.
• Laisser rincer en circuit fermé 30 mn.
• Injecter de l’eau de mer issue de l’aquarium jusqu’à ce que le densimètre a aiguille indique l’absence d’eau douce.
• Immerger la pompe dans la cuve technique et positionner le rejet en aval.
• La sonde de température est placée entre entrée et sortie de géocooling, de telle sorte que les ajustements de température soient progressifs, sans délai.

3.4. Efficacité

Le système s’avère d’une redoutable efficacité depuis 3 ans de fonctionnement. Il a passé sans encombre les épisodes caniculaires, sans besoin de l’appui du groupe froid conservé en secours éventuel. Par exemple à température extérieure 40 °C (à l’ombre) et température intérieure 28 °C, la température du bac est maintenue à 26 °C avec une température de sortie de géocooling à 19°C, soit un gain de 7 °C. Le tout avec 18 W de consommation, sans bruit, sans surchauffe, sans encombrement… et plus écologiquement si ce n’est ma maigre contribution au réchauffement de la terre. Désolé !

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