Het succes van recirculerende aquarium- en afvalverwijderingssystemen hangt deels af van hun vermogen om metabolisch visafval om te zetten. Stikstofhoudend visafval in deze systemen wordt geëlimineerd door nitrificerende en denitrificerende biologische filters. Hoewel nitrificerende filters relatief eenvoudig te beheren zijn, is het biologische evenwicht in denitrificerende filters veel kwetsbaarder. Door het proces van denitrificatie worden nitriet (NO2-) en nitraat (NO3-) gereduceerd tot elementaire stikstof (N2). Het proces wordt aangedreven door anaerobe micro-organismen, die donoren nodig hebben uit organische of anorganische bronnen. Zowel ethanol als methanol kunnen worden gebruikt als bronnen voor het denitrificatieproces.
Denitrificerende bacteriën
- Denitrificerende bacteriën zijn facultatieve anaeroben die nitraat gebruiken als eindige elektronacceptor in zuurstofarme omgevingen. Heterotrofe denitrificerende bacteriën, die organische koolstofverbindingen gebruiken als bron van elektronen, zijn de meest voorkomende denitrificerende bacteriën in de natuur. In omgevingen die arm zijn aan opgeloste koolstof, gebruiken autotrofe denitrificerende bacteriën andere materialen, zoals methanol en ethanol, als hun elektronbron.
Methanol
- Methanol was oorspronkelijk de eerste keuze als koolstofverrijkingsbron om stikstof te verwijderen, waarbij 2,0 tot 2,5 delen methanol nodig waren voor elk deel nitraat dat werd denitrificeerd. Wat betreft de chemische kosten per hoeveelheid verwijderde stikstof, was methaan oorspronkelijk de goedkoopste keuze en de meest gebruikte koolstofbron voor denitrificatie bij afvalwaterzuiveringsinstallaties. Methanol resulteert ook in lage biomassa-opbrengsten, zodat er meer methanol werd gebruikt om het nitraat te reduceren dan om biomassa te produceren. Ethanol, vanwege een aantal belangrijke criteria, gestaag methanol aan het overtreffen als vervanger voor koolstof.
Ethanol
- Methanol is doorgaans aan denitrificerende filters toegevoegd als alternatieve bron van koolstof. Ethanol, dat ook wordt gebruikt voor de denitrificatie van rioolwater, vervangt methanol echter, omdat het een gemakkelijk verkrijgbaar en relatief goedkoop product is. Ethanol is een zeer geschikte vervangende koolstofbron en de snelheid van denitrificatie in aanwezigheid van ethanol is twee tot drie keer groter dan in aanwezigheid van methanol. Ethanol wordt gemakkelijker gemetaboliseerd dan methanol, wat resulteert in hogere denitrificatiesnelheden, vooral bij lagere temperaturen, waarop methanol minder gemakkelijk wordt benut.
Overeenkomsten
- Er moet een zuurstofarme omgeving worden gecreëerd en de opgeloste zuurstofniveaus in dit gebied moeten bijna nul zijn voor zowel methanol als ethanol om te worden gebruikt als vervanger voor koolstof. Wat betreft biologische filtratie in aquaria, kunnen zowel ethanol als methanol worden gebruikt als koolstofbron in de denitrificatiekamer of -filter.
