発酵式CO2添加装置の作り方-水草水槽のCO2ボンベ代用法

発酵式CO2添加装置の作り方-水草水槽のCO2ボンベ代用法

植物の光合成には水・光・CO2(二酸化炭素)が必要だということは、小学校か中学校の理科の授業で習いますね。アクアリウムで大きな役割を担う水草も、当然ながら植物の1種であり、生きていくためには光合成が欠かせません。しかし空気中と水中、水槽と屋外では環境が違うため、アクアリウムでは水草がうまく光合成出来るように少し手を加えてやる必要があります。

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具体的には、水中の溶存二酸化炭素量(水に溶けているCO2の量)を増やすため、エアレーションのようにしてCO2を水に溶かします。エアレーションは魚などの生体が酸欠にならないように酸素を溶かすのが目的ですが、CO2添加は水草が光合成できるように二酸化炭素を溶かすのが目的というわけです。

この記事では、水槽にCO2を添加する方法として、最もハードルの低い発酵式という方法について解説します。ちなみにこの記事は以下の記事のアップデート版となっています。

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上の記事を書いてから1年以上経ち、深まった知識でより分かりやすく内容の充実した記事を書きなおすことにしました。気になる方は前の記事にも目を通してみてくださいね。

発酵式CO2添加とは?

発酵式CO2添加装置の概要

発酵式CO2添加とは、その名の通り発酵(=酵母菌(イースト菌、乳酸菌など)がエネルギーを得るために有機化合物を酸化して、アルコール・有機酸・二酸化炭素などを生成すること)によって発生させたCO2を水槽に添加して飼育水に溶かす方法です。逆に発酵式以外にはどんな方法があるのかというと、あらかじめ二酸化炭素が充填されたボンベをレンタルまたは購入し、専用の器具を使用して量を調節しながら水槽に添加するという方法があります。

むしろアクアリウムではCO2ボンベを使用して二酸化炭素を添加するほうがスタンダードで、発酵式はどうしてもコストが掛かるボンベでのCO2添加を、気軽に始めるための方法というような位置付けです。

ボンベを使用したCO2添加には、酒屋などで液化炭酸ガスが充填された大型ボンベ(緑色をしていることから通称ミドボン)をレンタルする方法と、使い捨てのカートリッジ式小型ボンベを購入して使用する方法の、大きく分けて2つの方法があります。ランニングコストが安く多くの水槽に添加できるが場所をとるミドボンと、コストは掛かるが小さくてオシャレな小型ボンベの2択という構図です。

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ここでは発酵式がメインなのでこれ以上詳しくは解説しませんが、上のリンク先ではボンベを使った方法も含め、アクアリウムにおけるCO2添加についてより幅広い内容を解説しています。

CO2の発生原理

発酵式CO2添加で利用されるアルコール発酵の代表的な例は、以下の化学反応式で表されます。

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2

グルコース(C6H12O6)からエタノール(C2H5OH)と二酸化炭素(CO2)ができる反応を起こし、そこで生成される二酸化炭素を水槽に添加するというわけです。

実用上では、ペットボトルなどの容器に砂糖で作った糖のゼリーなどを入れ、そこにイースト菌(市販のドライイーストなど)と水を入れて発酵を起こします。発生した二酸化炭素はエアチューブ等を通って水槽に添加されるという仕組みです。

CO2添加の効果

水槽に二酸化炭素を添加することで、水草の光合成にどれくらいの影響があるかについては、やはり実際にCO2添加をしみないと分からないと思います。ネット上で調べたとしても、定量的な評価をしている人はほとんどいませんしね。しかし一度CO2添加をやってみれば、そのほぼ確実に効果を感じられると思います。

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例えばこのサムライモスのように、CO2添加なしでは上手く育てるのが難しい水草はたくさんあります。むしろサムライモスはまだマシな方で、アクアリウムで利用される水草の中には、CO2添加なしではほぼ確実に育たないような種類もあります。

また、ミクロソリウムのようなCO2添加が必須ではない水草でもCO2を添加した方がよく育つということもよく知られています。CO2の添加により水草が活発に光合成を行うと、葉に気泡を付ける様子も確認できるので、見た目にもより美しくなります。水草を育てるのであれば、一度はCO2添加を試してみるべきでしょう。

メリット

発酵式とCO2ボンベを比較して、そのメリット・デメリットを考えてみます。

初期投資が少ない

発酵式を利用するメリットはこの一点に尽きます。CO2ボンベを利用する場合には、水槽に添加するために二酸化炭素を減圧したり添加量を調節したりするために色々な機器が必要になり、それらを合わせると小型ボンベでなるべく安くしても一万円近く、大型ボンベならそれ以上の初期投資が必要となります。

特に水草水槽を始めたばかりだと、色々とお金がかかり二酸化炭素にまでそんなにお金を使えないという状況は容易に想像できます。そんな時に初期投資がほとんど必要ない発酵式はとても重宝する存在です。とりあえずCO2を添加してみたい、というような場合にはオススメの方法です。

発酵式はCO2を添加する上で必要最低限の能力はありますが、初期投資が少ないという点以外ではCO2ボンベに勝る点はほとんどありません。ランニングコストが安いという意見もよくありますが、それも小型ボンベよりは安いという程度で大型ボンベには及びません(安いのは安いですが)。お金に余裕があるならCO2ボンベ(特にミドボン)を利用したほうが色々と捗りますよ。

デメリット

メリットに比べてデメリットは多いです。しかしそれを補って余りある初期投資の少なさであるところが、初めてCO2を添加する人を中心に発酵式が支持される理由でもあります。

添加量を調節できない

上でも説明したように、発酵式で発生するCO2は化学反応によって得られるものなので、その量は反応速度に依存します。反応速度は外気温などによって変化し、人為的に調整することはできません。

そのため、暑い夏はCO2の添加量が多くなって寒い冬は少なくなったり、水槽のサイズが違っても添加量を調節できなかったり、植物が光合成しない夜間は生体が酸欠になるのを防ぐためCO2添加を停止したり、ということができません。(夜間にCO2添加を停止しなければ必ず生体が酸欠になるというわけではなく、念のためや無駄を省くという意味合いも強いです。)

こういった添加量の調整が全くできないのは大きなデメリットです。

圧力が低い

ボンベから添加されるCO2は高圧ですが、発酵式はそれに比べるとかなり圧力が低いです。そのため、CO2を添加するエアチューブの先端を水槽の底の方にすると、水圧でCO2が出ないことがあります。また、外部フィルターの配管の途中に発酵式のチューブを接続し水槽の見栄えを良くする「インライン化」という方法があるのですが、圧力不足でこの場合にもおそらくCO2が出ません。

細かいところに手が届かない不便さを味わうことになります。

水槽にアルコールが混ざる可能性がある

上に書いた化学反応式でも分かるように、発酵式では発酵させている容器内にエタノール(C2H5OH)が溜まっていきます。何かのはずみでこれが水槽に入ってしまうと悲惨なことになってしまいます。

そう簡単に混入するものではありませんが、危険性はあります。

見栄えが悪い

一般的に発酵式ではペットボトル容器内で発酵を行い、そこで発生した二酸化炭素をエアチューブで水槽内に添加するので見栄えが悪いです。どれだけ水槽がキレイにレイアウトされていても、近くに汚いペットボトルが置いてあるとかなり残念です。発酵式では二酸化炭素の圧力が低いのでペットボトルをあまり遠くに配置することもできません。

水槽と周囲の美観・インテリア性まで考えると、発酵式ではちょっと厳しいですね…。

管理が面倒

発酵式で一番の問題となるのはとにかく管理が面倒だという点です。下で発酵式CO2添加装置の作り方を解説しますが、この装置で二酸化炭素が発生するのは2~3週間程度です。二酸化炭素が発生する化学反応が終わってしまったらもう一度作業をやり直さないといけません。

そんなに大変な作業ではありませんが、面倒なのでついついサボりがちになってしまいます。そういったサボりが水槽に悪影響を与えることもあるのが発酵式の難点と言えます。

発酵式の種類

発酵式CO2の種類

発酵を起こすための糖を供給するベースの作り方により、発酵式にはいくつかの種類があります。ベースとは発酵の元になる砂糖などを加工して化学反応の速度を遅くし、長期間CO2を発生させるためのものです。

重曹式

発酵させる砂糖水に重曹を混ぜると、発酵が進むスピードが遅くなります。この方法を重曹式と呼んでいます。他の方法に比べると反応速度を低下させる効果は弱めです。

また、重曹と同分量の塩を加える事でも反応を阻害し、二酸化炭素を長期間発生させられるようになるそうです。塩の方が反応速度を低下させる効果が大きいらしいので、場合によっては塩を使うのも良さそうですね。

ゼリー式

砂糖をゼラチンで固めることで反応速度を遅くします。重曹式より反応速度は遅くなる傾向にあり、温度のせいで反応速度が上がるが夏場はこちらの方がオススメです。

反応が進むとゼリーが無くなっていくためベースの交換時期が分かりやすいのもメリットですが、ゼリーを作らなくてはいけないので重曹式より少し面倒です。私はこの方法を採用しています。

寒天式

ゼリー式とほぼ同じで、こちらはゼラチンではなく寒天を使って砂糖を固めて、反応速度を低下させます。

発酵式CO2添加装置の作り方

前置きが長くなりましたが、発酵式CO2添加装置の作り方を説明します。

用意するもの

上の方にも書きましたが、発酵式ではペットボトルの内部で砂糖で作ったベースをイースト菌により発酵させます。このときペットボトルの内部はCO2が発生した分だけ圧力が高くなるため、耐圧になっている炭酸飲料用のペットボトルを利用します。

逆流防止弁を使えば水槽の水がペットボトル内に逆流することを防げますが、余程のことがない限りそんなことは起きないので別になくてもかまいません。

エアーストーンはCO2を細かい泡にして水槽に添加するために使用します。泡が細ければ細かいほどCO2が水に溶けやすくなるなるので、細かい泡を出せることで有名ないぶきエアストーンがオススメです。

エアーストーンは以下に紹介するように割り箸で代用することもできます。泡の細かいエアストーンとして、ウッドストーンという木製のものがあるくらいなので、割り箸エアストーンでも意外に細かい泡が出せます。

添加用ペットボトルの作成

まずは発酵が行われるペットボトル周辺を少し改造します。

発酵式CO2発生装置のペットボトルキャップ

まずペットボトルのフタに穴をあけ、チューブジョイントを指し込んで瞬間接着剤で固定します。フタが明らかに炭酸飲料でないのはご愛嬌。ペットボトル本体は炭酸飲料のものを使っています。接着が甘いと中で発生したCO2が漏れてしまうのでしっかりと隙間のないように接着します。

発酵式二酸化炭素発生装置の割りばしエアストーン

エアーストーンがない場合は短く切った割り箸で代用できます。(写真は何回か水槽に入れて使った後のものなのでちょっと汚れてます。)エアチューブと割り箸の間に隙間が生じないよう、円柱に近い形にするのコツです。隙間があると隙間からCO2が漏れて泡が細かくならず、添加の効率が悪くなってしまいます。

私は最初から丸い割り箸を使用しました。四角い割り箸を削って丸くするより圧倒的に楽です。

発酵式CO2発生装置のエアチューブとウッドストーン代わりの割り箸エアストーン

改造したフタと割り箸で作ったウッドストーンもどきをエアーチューブで接続すればペットボトル周辺の改造は完成です。逆流防止弁を使用する場合はフタと割り箸ウッドストーンの間に接続して下さい。ここまでの作業は発酵式のタイプに関わらず共通です。

発酵ベースの作成

発酵式の容器関連の作業が終わったので、次に発酵させるベースを作ります。

ゼリー式(寒天式)

まずは発酵ゼリーを作る場合(ゼリー式)の方法を説明します。ゼリーに使う材料の分量は以下の表の通りです。発酵に使用するペットボトルのサイズに合わせて調節して下さい。寒天式も手順はほぼ同じなのでこの項目でまとめて説明します。

分量(500mlペットボトル用)
砂糖 100g
100ml
ゼラチン 2.5g
(寒天) (100g(ml)が固まる量の2倍)

まず砂糖と水を鍋に入れます。500mlのペットボトル用なら鍋よりもフライパンくらいの大きさの方がやりやすいです。

砂糖と水を鍋に入れる

中火くらいで加熱しながらかき混ぜ、砂糖を全て溶かします。アメ色の液体になります。

鍋で温めて砂糖を水に溶かす

この砂糖水にゼラチンを加えます。ダマにならないように満遍なく全体に加えるとすぐに溶けてくれます。

CO2発生用ゼリーのためのゼラチンを用意

2.5gなんて測れない…という場合は、ペットボトルのキャップが大体3gらしいのでそれを目安に適当に加えて下さい。そんなにシビアな量の調整は要求されません。

ゼラチン使用料の目安

砂糖とゼラチンを加えた水を80℃くらいまで温めながら混ぜ、ゼラチンを完全に溶かします。大体沸騰する一歩手前くらいまで過熱する感覚です。ただし沸騰させてしまうとゼラチンが固まらなくなるので気をつけて下さい。

寒天式の場合は最初に砂糖ではなく先に寒天を入れ、静か煮立つ程度の火加減で寒天を溶かします。その後で砂糖を加えて溶かします。他の作業はゼリー式と同じです。

溶かした砂糖・ゼラチン溶液をペットボトルに移す

溶けたら粗熱をとってからからペットボトルに移します。熱いままで移すとペットボトルが溶けたり変形したりする場合があるので気を浸けて下さい。

粗熱を取る

さらにもう少し冷ましてからから冷蔵庫で冷やすと、ゼラチンの効果で固まり発酵ゼリーの完成です。秋以降なら屋外に一晩おいておくだけでも固まります。冬なら多分室温で放置しても固まります。

重曹式

重曹式はゼリー式よりも簡単です。使用する材料の分量は以下の通り。こちらも500mlペットボトル用の量です。

砂糖 100g
400ml
重曹 2g

上記の材料をペットボトルに入れ、よく振って混ぜます。混ざれば発酵ベースは完成です。とても簡単ですね。

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発酵式CO2添加装置の使い方

ここまでの作業で発酵式で二酸化炭素を添加する準備は整いました。いよいよ実際に使用する方法を説明します。

使い方

イーストと水を加える

発酵ゼリーにドライイーストを投入

作った発酵ゼリーや重曹入りの砂糖水にドライイーストを加えます。イーストを大量に加えても二酸化炭素がたくさん発生するわけではなく、二酸化炭素が発生するまでにかかる時間が短くなるだけです。私は500mlペットボトルで上の写真くらいの量を使用しています。

イーストは大量に加えル必要はありませんが、あまり少なすぎても全然CO2が発生しないので、発酵ゼリーの表面全体を覆うくらいの量がよいと思います。

イーストと水を加える

イーストを加えたら更に水を加えます。大体ペットボトルの8分目くらいになるまでの量で良いでしょう。あまり入れ過ぎるとペットボトルから溢れて水槽に混入してしまうので、それだけは絶対に避けれる程度の分量にしてください。

この時加える水の温度がCO2が発生するまでの時間を大きく左右します。あまり冷たい水だとなかなか発行が始まってくれません。30℃くらいのお湯だと一番発酵が進みやすいようです。

水槽に設置する

ペットボトルにイースト菌と水を加えたら、自作したチューブと割り箸ウッドストーンがついたフタをしめて水槽に設置します。

発酵式CO2添加装置を水槽に設置

あとはCO2の泡が出てくるまでじっくり待って下さい。状況にもよりますが、泡が出てくるまで丸一日位かかる時もあります。全然泡が出てこない場合はペットボトルを軽く揺すると効果がある時もあります。

交換

発酵が進みきった状態

発酵が完全に終わると、上の写真のようにゼリーが溶けてなくなります。このような状態になるともう二酸化炭素は発生しないので、発酵ゼリーや重曹砂糖水といった発酵ベースを作り直し、発酵式CO2添加装置を再度設置しなければなりません。この作業が面倒なんですよね…。

重曹式では上の写真のように発酵の終わりを目で見て知るのは難しいかもしれません。その場合はCO2の泡の出方で判断するしかありません。

発酵が終わるまでの時間は季節にもよりますが、大体1~3週間といったところです。暑いと短期間しか保たず、寒い時期は長期間保ちます。発酵後のペットボトルの内部に残っているのは、化学反応式を見ば分かるようにエタノール(C2H5OH)です。要するにお酒ですが、あまり綺麗ではないですし飲まないようにしてくださいね。

使用した感想

使用してみると分かりますが、やはりCO2を添加するのとしないのでは水草の成長は全然違います。成長スピードも早くなりますし、根張りも良くなり葉の色艶や大きさにも変化が現れます。

CO2を添加すると、添加なしでは育たなかった水草が育つようになることも多々あり、植物にとっての光合成の重要さがよく分かります。上のほうでは発酵式のデメリットを色々書いたりもしましたが、発酵式であってもCO2の添加無しとは天と地の差があります。

すぐにはCO2ボンベを導入するのが難しいという方は、まずは発酵式で添加するのがベストな手段だといえるでしょう。

しかしながら長期間発酵式での添加を続けているとどうしても作業が煩わしくなってきます。他にも幾つか理由があり、私は一時期CO2の添加をやめていた時期がありました。

CO2を添加する?しない?発酵式の利用時に気をつけること
アクアリウムにおいて、水槽へのCO2添加方法として安価・手軽で便利な発酵式ですが、問題点もいくつかあります。今回は私が発酵式CO2添加を一度やめ、そして再開することになった経緯を、発酵式CO2添加の特徴を交えて説明します。

上の記事ではその辺りの考えを詳しく書いているので、興味があれば見て下さい。

アクアリウム用品の自作が面白い!

発酵式という方法は、水槽に二酸化炭素を添加するために、市販品に頼らず自分で工夫してやってみる、という方法です。アクアリウムではこのように、市販品が高かったり存在しなかったりする場合に、自分で色々なものを作ってみるのも楽しみの一つです。

自作・DIY
アクアリウムやカメ・爬虫類飼育に必要な用品・器具・ツールの自作・DIYに関連する記事のまとめです。市販されていない器具の自作方法や、コストダウン・高性能化に役立つ自作方法をまとめています。記事を読めば同じものを簡単に作ることができます。

こちらのページでは、アクアリウム用品の自作に関連する記事をまとめています。発酵式をやってみて自作魂に火がついた、という人は、このページを参考に色々なものを自作して楽しんで下さいね!

今回は発酵式CO2添加装置の作り方から使い方までを網羅した記事を書いたつもりです。お役に立ちましたか?1回の作業はあまり多くなく手も掛からないんですが、何週間かに1度作業をしなくてはいけないのが面倒なんですよねー。とはいってもCO2添加の効果は確実にあります。興味のある人は是非試してみてください!

コメント

  1. 鈴木雄大 より:

    はじめまして!CO2発生装置をこんなに気軽に作れるとは…。ところで、発生装置を氷を入れた小型のバケツなどの中に入れたら発酵期間をもう少し長くできるかもしれません。

    • K-ki K-ki より:

      鈴木雄大さん、はじめまして!
      コメントありがとうございます。

      CO2と言うととっつきにくいかと思いきや、やってみると案外簡単に作れてしまうんですよね。まあ面倒ではあるんですが…。

      氷水で冷やしたりするとたぶん反応はほとんど進まなくなり、発酵期間が長くなると言うよりはCO2が出なくなると思います。温度を適温に保とうと思えば24時間空調とかになり、そこまでして発酵式にこだわる意味もなくなってしまいます。

      このあたりの不便さは、発酵式からはなかなか取り除くのは難しいと思います。

      • 鈴木雄大 より:

        やはり本格的にやるにはボンベ式ですか…。わざわざ返信ありがとうございますm(_ _)m