¿Qué es un filtro biológico?
Antes de explicar lo que es un filtro biológico, quisiera aclarar lo que es la filtración biológica en un filtro biológico, a las personas que aun no tengan en claro lo que es o como funciona. Un filtro biológico no es sino un simple sistema con un flujo de agua continuo, que atraviesa por un medio “estático” en donde se cultivan unas colonias de bacterias denominadas nitrificantes, que son conocidas también como aeróbicas, compuestas por dos géneros de bacterias llamadas nitrosomonas y nitrobacter, los cuales convierten el amonio en nitrito y posteriormente en nitrato, a través de un proceso bioquímico denominado nitrificación que ocurre espontáneamente en la naturaleza.
En la nitrificación el amoniaco (NH3) o el amonio (NH4) se combinan con el oxígeno (O2) en un proceso biológico denominado oxidación, para convertirse en nitrito (NO2), el cual se vuelve a oxidar para convertirse finalmente en 
nitrato (NO3). La nitrificación ocurre de forma espontánea en el suelo y en el agua, ya que las bacterias nitrificantes están presentes de forma natural en el medio ambiente, pero su actividad es más intensa y evidente en donde exista una mayor concentración de nutrientes, como en los suelos de cultivos y en los vertederos de aguas residuales. La nitrificación y posterior desnitrificación que puede ocurrir en estos últimos dos casos que acabamos de mencionar, es un proceso más complejo denominado biogeoquímico, en donde intervienen bacterias aeróbicas y anaeróbicas en su última fase o etapa anóxica.
Filtro biológico en los acuarios
En los acuarios, el proceso de la nitrificación puede ocurrir en las paredes del acuario, en el sustrato y en cualquier superficie en donde se puedan establecer las bacterias aeróbicas o nitrificantes, pero para que el proceso de la nitrificación pueda ser eficiente, tiene que haber un flujo constante de agua con suficiente oxigeno disuelto, y una fuente continua de nutrientes para mantener o sostener la colonia de bacterias.
Un filtro biológico en un acuario, es un dispositivo, por llamarlo así, que permite el paso de nutrientes y oxigeno a través de un medio o “material filtrante biológico”, el cual ofrece una superficie para el establecimiento de las bacterias nitrificantes. La capacidad o cantidad de bacterias nitrificantes en el filtro biológico, dependerá entonces de la cantidad de oxigeno disuelto disponible en el agua, del tamaño de la superficie que contenga el medio, y del flujo de agua que pueda pasar de forma ininterrumpida por dicho material filtrante.
Medio o material filtrante biológico
Existen muchos tipos de medios para filtros biológicos, y la capacidad del mismo se cuantifica de acuerdo a la cantidad de superficie que contenga el medio, y se cualifica según la estructura y textura de su superficie. En teoría, mientras más áspero y poroso sea un medio, mejor será para el establecimiento o cultivo de las bacterias.
La textura del material facilita el asentamiento de las bacterias en su superficie, y la porosidad o micro estructuras internas del material permite que el medio pueda ser colonizado también en su interior, pudiendo aumentar de esta manera la superficie de cultivo por cientos o miles de veces según el material que seleccione. Como ejemplo de extrema eficiencia en algunos medios de filtración biológica, tenemos que tan solo 1 litro (1000 ml/0.001 m³ = 0.01 m²) de anillos de cerámica expandida de la marca Sera conocida como siporax, puede contener hasta 270 m² de superficie de cultivo.
Queda en claro entonces que mientras más denso sea un medio o material filtrante, más eficiente será, pero dicha eficiencia tiene un costo, y es su tendencia a tupirse o taparse con facilidad cuando no están protegidos por un prefiltro. Mencionamos los anillos de cerámica expandidas en esta oportunidad, solo como ejemplo, para entender el mecanismo de funcionamiento de un medio filtrante, pero cabe mencionar que su uso no es indispensable en un acuario convencional de cría para bettas, y su uso o implementación podría ser poco práctico o inviable sin la ayuda de un prefiltro, debido a la inmensa cantidad de detritus que se genera constantemente en estos tipos de acuario.
Diseños de filtros biológicos
Un filtro biológico en un acuario de cría tiene que tener fácil acceso para su mantenimiento, y su diseño tiene que ser tan simple como sea posible para facilitar esta labor.
Evite diseños de difícil acceso con distintas cámaras o capas de filtración, y diseños exageradamente complicados o elaborados con canales o conductos internos de circulación, que aclamen ofrecer una mejor distribución, ya que a la larga, el flujo se va a obstaculizar con el detritus que se acumula de forma continua en estos filtros cuando no son mantenidos con regularidad. La única forma de evitar una obstrucción en el filtro biológico es su mantenimiento, y para ello necesitamos que el diseño sea lo más simple o básico posible para facilitar dicha labor.
Los modelos de filtros biológicos que ofrezcan filtración mecánica para retención de partículas finas en el agua, pueden ser muy útiles y deseables en los acuarios ornamentales, en donde pueden ser bastante prácticos cuando no tienen que lidiar con una carga biológica tan pesada, pero deben ser evitados en los acuarios de cría debido al alto volumen de detritus que se producen en estas.
Filtros de esponja
Los filtros de esponja son los sucesores de los filtros de esquinas, y fueron diseñados tres décadas y media atrás como filtros mecánicos. Los primeros en adoptar el cambio e implementarlos en sus instalaciones fueron los importadores y proveedores mayoristas de peces ornamentales, debido a la facilidad de estos filtros para ser limpiados o desinfectados.
El concepto y los beneficios de la filtración biológica no eran conocidos o aceptados por todos en esa época, en donde la norma era limpiar y lavar los cristales, la grava, el filtro de fondo y todo lo que estaba dentro de los acuarios una vez al mes, como parte del mantenimiento mensual de los acuarios de esa época. Con el tiempo los escépticos comenzaron a darse cuenta que los acuarios desatendidos y sin los “mantenimientos mensuales” a los que eran sometidos; eran más estables y tenían el agua más clara, y quizás ante esa realidad o hecho irrefutable, comenzaron a concientizar para informarse mejor sobre el funcionamiento y la importancia de la filtración biológica.
Los filtros de esponja son extensamente utilizados hoy en día en los acuarios de cría de gambas Caridinas y Neocaridinas, en los acuarios de cría de peces ornamentales, y en las instalaciones de los proveedores, mayoristas y centros de acopio. La densidad de las esponjas en los filtros puede ser fina, media o gruesa para adecuarse a la cantidad y tipo de desechos orgánicos que se pueda generar en los acuarios, pero cualquiera de sus variantes pueden ser utilizados como filtro biológico, debido a la vasta cantidad de superficie interna que ofrece cada una de ellas, a pesar la diferencia en su densidad.
Avances en filtros biológicos de esponja
En años recientes ha habido un mayor entendimiento sobre la distribución de las capas de bacterias nitrificantes, y una mejor comprensión sobre el mantenimiento de estos cultivos, y al parecer, algunos fabricantes han comprendido también la importancia de los medios de cultivo para el incremento de la eficacia en los filtros biológico, y motivado quizás por sus hallazgos, han dado origen a numerosos diseños con soluciones puntuales para incrementar la capacidad biológica en los filtros de esponjas y para facilitar su mantenimiento.
Los nuevos modelos están diseñados para cultivar los nitrosomonas en las esponjas, los cuales sirven a su vez como prefiltros, para la cámara o compartimiento contiguo en donde están alojadas las cerámicas expandidas, que sirven como medio o cama de cultivo para los nitrobacter. Algunos modelos contienen doble esponjas para que se pueda alternar su limpieza o mantenimiento, con la intención de preservar una parte de la colonia de nitrobacter, mientras se limpie o se le de mantenimiento a la otra esponja. Por otro lado, las cámaras o compartimientos de las cerámicas expandidas en donde residen los nitrobacter, están diseñadas de tal forma que, impiden que estas sean perturbadas mientras se les de mantenimiento a las esponjas, ya que las mismas no requieren mantenimiento por estar protegidas del detritus por las esponjas que anteceden las cámaras y que sirven como prefiltros.
Otros filtros biológicos
La filtración biológica que hemos mencionado y revisado en este artículo está basado en los filtros de esponja, los cuales son los más utilizados por hobbistas y criadores artesanales de pequeña escala. Existen sistemas de filtraciones más avanzados y complejos para criaderos de mayor envergadura, los cuales no fueron mencionados acá en este artículo, pero serán analizados por separados en otros artículos que elaboraremos.
Como continuación de una serie de temas dedicados a la filtración biológica, hablaremos más adelante sobre; activación, instalación y mantenimiento de filtros biológicos, los cuales serán anunciados y enlazados desde este artículo.
