2018年10月8日月曜日

発酵式CO2のデメリットと対策(噴出・CO2発生不安定を解決する

①. 発酵式CO2の諸問題は創意工夫で乗り越えられる


どーも、こんにちは。ごん太です。

今回は発酵式CO2についてテーマにしていきたいと思います。
実はごん太、発酵式CO2をやめてもうかれこれ3年以上は経過しており、

色々忘れかけているのですが、今回はその当時の記憶を頼りに、、、

発酵式CO2添加のメリットとデメリット。
そして、その解決策について紹介していきたいと思います。

なお、今回は培地のレシピについては紹介いたしません。

というのは、

紹介するからには実際に培地を作成して写真を撮って記事にしたいのですが・・・

ごん太の水槽では、新たに発酵式CO2のボトルを作ったところで現状CO2を添加する水槽はこれ以上無く、、、
またその材料そのものが食材ですから、無駄にするわけにはいかないからです。

発酵式CO2添加の培地レシピをお探しの人は他サイト様を当たっていただければ幸いです。

というわけで、まずはメリットについてから話していきたいと思います。
今回もやや長めな記事ですから、お忙しい人は↓目次リンクよりジャンプしてくださいね。



②. 発酵式CO2のメリット


では早速ですが、発酵式のメリットのについ紹介していきたいと思います。
発酵式のメリットは大きく3つあります。


メリットその1: 発酵式CO2添加は安い



発酵式は安い!そのスターティング費用は?


今回は「実際に作成した」発酵式CO2添加を一から紹介する記事ではないので詳しくは書きませんが、、、、

発酵式CO2添加(寒天培地利用時)を行うための材料とその費用は、、、

・ペットボトル ¥150
・エアチューブ ¥300
・3方分岐 ¥300
・エアチューブコネクター ¥250
・お菓子用寒天 ¥400
・砂糖(1kg) ¥350
・イースト菌 ¥300
・発酵式対応CO2ディフューザー ¥700
・逆止弁 ¥150


すごくざっくりな計算となりますが、3000円弱でCO2を添加の第一歩を踏み出せるわけです。

これって、、、

他のCO2添加方法に比べると破格なほど安価です。


小型ボンベ式CO2添加と値段を比較してみると・・・


じゃあどれくらい発酵式CO2添加は安いのか?

これを説明するために、ここでは小型ボンベ式CO2添加の一例を紹介したいと思います。

・・・実際には小型ボンベ式と発酵式ではCO2ガスの圧力が違いますし(小型ボンベ式は高圧、対して発酵式は低圧)、、、

さらには利用できる期間も違いますが(小型ボンベ式は1か月半~3か月、発酵式は半月~1か月半)、、、

とりあえずここでは、、、

物品を購入してからCO2添加できるまでの値段を比較してみたいと思います。

・CO2添加セット一式 ¥10,000
 ↑(含むCO2ディフューザー・カンター・レギュレーターなど)
 ・電磁弁 ¥7,000
・タイマー ¥1,000


↑の例は最小限の物品の購入で済ませていますが、、、

おおよそ18,000円ぐらいと、単純に発酵式CO2添加と比較して小型ボンベ式では6倍も初期費用が掛かります。

これにお気に入りにディフューザー(これが1,000~10,000円とピンキリ!)、お気に入りのCO2カウンターにスピードコントローラー、さらには耐圧チューブに小型CO2ボンベなどなど・・・

さらに費用が18,000円以上にかさむ要素があります。

もしCO2添加の道具沼にはまった場合、その器具にかなりの金額を投資することになるでしょう。高圧ボンベを利用した添加方式はそれが怖い!!。

対して、発酵式CO2添加はそれほど圧力がかからないので専用器具を利用する必要が無く(もしくは利用できないので)、

必然的に「エアストーンでのエアレーション」の道具の中から流用することになるので、万が一道具沼にはまっても被害はすくないです。。。

(それでも古式ゆかしい方法ですから、「懐かしい器具」が多く、こだわりを見せると圧倒間に沼にはまっていることもありますが・・・)

そんなわけなので、、、

発酵式CO2添加は、学生さん(場合によっては生徒さん)でも簡単に始められる二酸化炭素添加方式となっています。


発酵という工程が生物好きにはたまらない!


アクアリウムが好きな人の中には、、、
ごん太のような生物学という分野が狂ったように好きな人が少なからず含まれるように思います。

これは、、、

アクアリウムは動物・植物・微生物に関するすべての知識をフルに動員して楽しめる趣味だからです。

そして「生物学」ですからフィールドワークに似たような経験を得ることができますし、さらには一筋縄ではいかない奥深さも味わう事ができます。

5年やっても10年やっても飽き足らないスルメ系な趣味なわけですが、、、

そんな生物学大好きなアクアリストにぜひ体験してほしいのが、イースト菌(酵母)を発酵させるという過程です。

これは、高校生物を学んだ「呼吸」の分野のアルコール発酵という教科書のなかの遠い知識を、自分の手で実際に有用に活用できる機会でもあり、

寒天培地で酵母を培養しその代謝産物であるCO2を取り出すという行為は、微生物学へのさらなる知的好奇心が満たされる方法だからです。

 また、容器をペットボトルから三角フラスコとシリコン栓に変えるだけで野暮ったい雰囲気から白衣の似合う実験テイストな雰囲気になります。

そんなわけなので、、、

生物が好き!実験が好き!そんな人に向いている方法です。


発酵式には創意工夫する楽しさがある!


発酵式は、何から何まで自分で考えて工作をしないとCO2を添加できない方法です。

DIYが楽しい!
自分で考えて答えを見つけるのが楽しい!
調べるのは苦にならない!
トライアンドエラーが好き!

そんな人に向いている添加方法です。
以上が簡単ではありますが、発酵式CO2添加のメリットです。

では、反対にデメリットは?。
そのデメリットを打ち消す解決策とは、どんなものがあるのでしょうか?。



③. 発酵式CO2添加のデメリットとその解決策


この章では自作が絡んできますので、まずはお約束の注意事項から紹介したいと思います。


!注意事項!


以下より、発酵式CO2添加にまつわる工夫やDIYを紹介いたしますが、CO2を利用しているので何をするにもそれなりのリスクがあります。

当記事を参考にこれらの工夫やDIYを実施し、生体の死亡など損害があっても当ブログは一切の責任を負いません。

必ず、ご自身の責任の下実施してください。


かなり、おどろおどろしい注意文章となりましたが、発酵式CO2はボトルの爆発やCO2中毒からの生体死亡、さらには白濁・・・

というように、なにかとトラブルの多い方法ですので、上記のような文章を記しました。

それでは、
↓では発酵式CO2添加のデメリットとその解決策について紹介していきたいと思います。


デメリットその1:培地噴射の危険性


発酵式CO2添加培地が噴射することも?


発酵式CO2は、その方法にに差はあれど、イースト菌を液体で培養することになります。

ですから、発酵で生じるCO2が水に溶け込むわけで、結果としてアルコールを含む「強めの炭酸水」ができるわけです。

そして、ほぼ密閉されている空間に炭酸水が入っているわけなので、これに強い衝撃を与えると・・・

溶け込んでいた炭酸が一気に気体になり噴射され、砂糖を含んだ培養液と共に水槽へまっしぐら!!

こうなると、その処理はちょっと厄介で、培養液は糖類が含まれていますから、水槽の水はそれを目当てとした微生物が繁殖し真っ白に濁ることになります。


培地が噴射してしまったらどうする?まず換水すべし。


ではその対処方法はというと、目下培地が噴射してしまった!という人はまず、、、

1/3~1/2換水を生体のダメージにならないように適宜複数回換水を繰り返し、濁りと水槽外に培養液を排出しましょう!!。

噴射させないためにはどうするべきか?考える前に、まずは水替えでアルコールと糖分を水槽内から取り除きましょう。

それができて改めて噴射対策をとることになります。


噴射させないためにトラップを。(自作手順編)


そんなわけなので、培地の噴射が起きると換水に追われ大変面倒なことになります。
なので、、、

ペットボトルを加工してトラップを作り水槽内への培地の噴射を防ごう!

という話をここでは紹介したいと思います。
実際の自作手順ですが、、、

①、下の画像のような感じに、炭酸用のペットボトルを用意
②、そのキャップに千枚通しもしくはドリルで2か所穴をあける
③、エアチューブコネクタを上側にはめ込む
④、さらにそのコネクター周囲から空気が抜けないようにバスコークで接着する。
⑤、キャップにボトル内側1か所のみとなるようにエアチューブを接続する
⑥、ストーンと培地の中間経路に挟み込んでできあがり!

とまぁ、その完成品は↓の図の通り。
エアチューブコネクタがあれば30分(実際にバスコークが硬化するまで利用できないので1日以上かかりますが)もあれば、サクッと完成できる自作品です。


発酵式CO2添加用の噴出防止トラップ
(キャップの穴を2つにし、発酵ボトル側にエアチューブを付ける)

これを利用すれば空気のみ水槽に送り、液体のみ重力方向に落とし込むトラップの設置で一応解決できます。


培地噴射防止トラップの利用の実際


で、実際に自作品がどんな風に噴射を防いでくれるのか?といいますと。。。

こんな感じのトラップを発酵式CO2のペットボトルとエアストーンの経路間に設置しておけば、噴射した培養液はボトルの下に溜まり、CO2のみボトルの上側を通ってエアストーンへと送られるというわけです。

発酵式CO2添加用の噴出防止トラップの仕組み


ただし、欠点もあります。

トラップを利用すると、ただでさえ難しい発酵式CO2のON/OFFのコントロールがより一層難しくなります。

というのは、

培養するボトルの他に、このトラップ内もCO2で満たされないとエアストーンからCO2が出ないからです。

ですから、

確かに安全にはなりますが、ただでさえ扱いづらい発酵式添加がより取り扱いづらくなるというわけです。


デメリットその2:添加不安定


発酵式CO2添加はCO2の反応速度をコントロールしづらい


CO2の発生は酵母の代謝速度次第です。
例えば酵母を取り巻く環境が低温すぎる場合、その反応速度は落ち込みます。

逆に、酵母にとって快適な環境であれば、その反応速度は加速します。
つまり・・・

夏は快調にCO2を生み出すので、水槽内ではCO2過多になりやすく
冬はCO2を生み出しづらいので、水槽内ではCO2不足になりやすい

ということになります。

さらに、春や秋のように気温が不安定な季節はCO2の供給も不安定になることを意味するのです。


CO2が培地より発生過剰な時はどうする?


さて、このように発酵式CO2添加は、供給が不安定という問題が常に付きまといます。

が・・・先人のおかげさまえで、それなりの対策方法はあります。

例えば夏などで気温が高く、CO2の発生が過剰な場合、
ストーンまで経路の途中(できればCO2カウンターより前が望ましい)に3方分岐を接続し、

過剰な分のCO2を大気に開放してあげれば簡単に調節することができます。
(但し部屋は少々日本酒のような香りに包まれるかもしれません)

また↑の方法を利用し、すべてのCO2を大気に出せば、基本的に停止することのない発酵式CO2添加を止めることもできます。


CO2が培地より発生しづらい時はどうする?


では冬で気温が低くCO2不足の場合はどうすればいいのでしょうか?。
さらに、春や秋などの気温が不安定な時期はどすればいいのでしょう?

当然ですが、発生するCO2が少なかったり不安定なわけですから、栓の開け閉めだけではどうにもなりません。

ではその解決策とは・・・

ペットボトルごと水槽用ヒーター(冷却ファン)を設置した小型水槽へ沈めること!。

発酵式CO2添加装置をボトルごと水槽で保温する

 
なんとも荒療治な気もしますが、ごん太も実際にやったことがあります。

ヒーターと夏場は冷却ファンにより、通年を通し培地の温度は一定になるので、CO2の排出も一定になるわけです。


培地を水槽内に沈め加温することの問題点


しかし、わざわざ水槽とヒーターやファンを用意するぐらいなら、小型ボンベのセット一式購入した方が良いのではないでしょうか?

そんな疑問に苛まれることになるでしょう。

というのは冷却ファンに水槽にヒーターにと・・・それなりに金額とスペースが必要となるからです。

それを回避するために、、、

「CO2を添加する水槽で培地のボトルを加温する」

という必殺技ありますが、これははっきり言って奥の手です。
水景がこの上なく最悪な状態になるでしょう。

どちらにせよ、水にボトルを浮かべるわけですから、
常時ボトル浮いており不安定になるわけなので噴出事故が起きることも多くなります。
ですからトラップ必須な方法です。

そんなわけなので、

ごん太としてはこの方法はあまりお勧めできたものではありません。。。

この対策を取らないと水草がうまく育たない!となったら、それは素直にCO2ボンベにした方が良いということなのかもしれません。。。

もしくは、、、

冬は「寒天培地」をやめ「液体培地」にするのも一つの手でしょう。


デメリットその3:タイマーを利用しづらい


発酵式CO2添加のON/OFFの実際


発酵式CO2の添加を停止させる場合どうすればいいのでしょうか?

一番やってはいけないのが、CO2の経路を塞ぐことです。

発酵式CO2添加の場合、電磁弁や3方分岐でエアストーンへと向かうCO2の経路に栓をしてしまうと、ペットボトル内部ではCO2が作られ続けますので爆発します。

ですから、CO2を栓で止めるということはできないわけです。

なので、

実際にON/OFFしたい場合は、CO2の経路の途中に三又分岐を挟み、その分岐でCO2を大気に直接開放します。

こうすれば多少お酒臭いですが、安全に水槽への添加を止めることができます。

しかし、残念ながらこの大気開放という方法はタイマーでは制御できないわけです。

(通電時に閉まるような電磁弁を利用すれば、同様のことはできますが、水草水槽で利用する通電時に開くタイプの電磁弁だと停電時爆発の可能性が大変危険です。また、高価な電磁弁を購入するぐらいなら、発酵式CO2を選んでないと思います。。。)


タイマーで制御するためにはエアポンプでエアレーション?


ですが・・・

何とかタイマーで簡単に制御したい!!。

そんな人のために、爆発はしないけれどもそれなりに危険な制御方法を記しておきます。

それは・・・

CO2の濃度をエアレーションで調節すること!

水中のCO2は酸素と違い簡単に逃げていくことを利用します。

つまり、

CO2を添加したくない時間はエアポンプのエアレーションで水に溶け込んだCO2を逃し、
CO2を添加したい時間ははエアポンプを止め逃げないようにすればいいわけです。

こうすれば、高価な電磁弁を使用せずともエアポンプとタイマーという比較的安価な道具で済むわけです。

ただし、問題点もあります。


発酵式CO2添加をエアレーションで制御することの問題点


↑この方法では常時CO2が添加されるわけです。
さらに発酵式のCO2添加量はムラがあるわけです。ですから、

結果、急激な気温の変化で、エアレーションで曝気できないほどのCO2が大量添加された場合、水質(pHやKH、そしてCO2濃度)も急激に変化するので、それなりにリスクがあります。

さらに最悪なのは停電時。

エアレーションも止まっていますし、フィルターからの水流もありません。
そんな状況でもCO2が常時添加されるわけですから・・・

魚たちはCO2中毒待ったなしです。

というわけで、

発酵式CO2添加のONOFFはタイマーに頼らずなるべく自分の手で行ったほうがいざという時は安全です。

だた、人の手でON/OFFしていると、開閉を失念して朝までCO2添加・・・なんてこともありそうですから、どちらにしろそれなりにリスクのある方法と言えそうです。


デメリットその4:手間暇かかり面倒


新たに培地を作るのも、使い終わった培地を捨てるのにも時間がかかる


最後のデメリットは、元も子もない話ですが、数か月発酵式CO2添加をしていると段々と培地作成がめんどくさく感じてきます。

特に作るより、使い終わった寒天培地の清掃がめんどくさく感じると思います。

というのは、培地はボトルの奥にあり、寒天は常温で溶けませんから、なんとも手間がかかかるからです。


作成と掃除に手間をかけないために


解決策としては、1.5Lペットボトルなど大きな容器を利用すれば作り替えの回数も抑えることが期待できるでしょう。

ただし、培地づくりに失敗するとお財布に響くので、まずは500mlのペットボトルで成功してから、1.5Lのペットボトルにチャレンジすることをお勧めします。

(ただまぁ、正しく管理するという面では、500mlの方がより適しているとは思います。)
 
また、コンタミ(コンタミネーション:培地が意図せず腐ること)の危険性もありますが、前もって培地のみ(酵母はいれず)作成しておき、冷蔵庫で保管というのも1つの手です。

清掃に関しては、、、

培地を取り除く前にボトルごとあらかじめ湯煎。
これが便利です。

お湯を使ってじゃぶじゃぶと洗うのも便利ですが、培地を大量に破棄する際は湯煎が便利です。

オートクレーブのような物で再加熱できれば滅菌もできて便利なんですが、、、
家庭にそんなものありませんしね。。。

というわけで、デメリットとその解決策はここまで!。
最後に簡単にまとめたいと思います。



④. 発酵式CO2添加はこんな人向け!!


発酵式CO2添加は人を選ぶ


正直発酵式CO2添加は面白いですが、やはりなんだかんだ言ってデメリットの方が目立ちます。

そういうわけですから、発酵式CO2添加をお勧めできる人は・・・

・CO2添加に興味がある初心者さん
・お金はないが時間と労力そしてガッツがある学生さん
・微生物を愛でるのが好きな人

かと思います。

そして、多くの人が発酵式CO2添加を経験すると、ボンベ式CO2添加に移行することになるでしょう。

では、発酵式CO2添加が全く持って無駄か?と問われると、まったくもってそうは思えません。


発酵式CO2添加は無駄なのか?


たしかに後々のことを考えればボンベ式に軍配が上がります。
また、発酵式にかかる費用や時間を考えれば、初手ボンベ式にした方がより効率的です。

しかし、アクアリウムという趣味を楽しむうえでの真髄は、、、
(水草を含めすべての生体の安全が保障されているならば)

効率に代表されるような理屈や理論よりも
楽しさや美しさ、さらには癒しといった体験を優先するべきです。

アクアリウムは感性に訴えかけてくるものが非常に多くあります。
そういった物や事で表せないことを効率の名のもとに「ぶった切って」もいいのか?ごん太は疑問に感じます。

そんななか、発酵式CO2添加方式は、アクアリウム自体初心者の人や、水草初心者の人が少ない費用で設置でき、
そしてそんな初心者さんをアクアのディープな世界にいざなう添加方法です。

趣味ですからちょっとぐらい遠回りしても良いですし、
ほかの分野とオーバーラップする分野も勉強できるわけですし、
生命の営みと神秘を感じることのできる添加方法でもあるわけです。

なので、

1回ぐらい経験しても決して損ではありません。

そういったちょっとした「生物学」的な経験を味わってもらい、奥の深いアクアリウムの世界にどっぷり浸かってもらおう!

というのがごん太の考えでもあり願いでもあります。

そんなわけで今回のネタはここまで!
長文読んでいただきありがとうございました。


(更新:2020/5/20)

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