Pflanzen benötigen als Nährstoff CO₂. Bei Licht nehmen die Pflanzen CO₂ auf und geben Sauerstoff ab. Im Dunkeln nehmen auch Pflanzen Sauerstoff auf und geben CO₂ ab, aber nur in geringeren Mengen.

CO₂-Erzeugung in der Natur

In der Natur entsteht CO₂ auf verschiedene Arten.

CO₂ im Aquarium

Auch im Aquarium entsteht durch die Atmung der Fische ständig CO₂. In aerob arbeitenden Filtern entsteht ebenfalls CO₂. Die dort lebenden Bakterien verbrauchen Sauerstoff und erzeugen CO₂. In Aquarien ist aber nicht immer sichergestellt, dass so viel CO₂ erzeugt wird, wie die Pflanzen für ein gutes Wachstum benötigen. Wie viel CO₂ zusätzlich zur Düngung der Aquarienpflanzen benötigt wird, hängt dabei von verschiedenen Faktoren ab:

CO₂-System nur bei konkretem Bedarf anschaffen

In Aquarien mit starkem Pflanzenwuchs kann eine zusätzliche CO₂-Zufuhr sinnvoll sein. In einem fast unbepflanzten Malawibecken macht eine CO₂-Zufuhr keinen Sinn. In schwach mit Fischen besetzten Aquarien, in denen schnellwüchsige Pflanzen wachsen, entsteht oft weniger CO₂ als die Pflanzen benötigen.

Vor dem Kauf eines CO₂-Systems sollte zunächst der CO₂-Gehalt im Aquarienwasser gemessen werden. Es wurden schon häufiger teure CO₂-Anlagen gekauft und dann festgestellt, dass auch schon vorher genug CO₂ vorhanden war. Schlechter Pflanzenwuchs wird nicht immer durch zu wenig CO₂ verursacht. In vielen Aquarien gibt es auch ohne CO₂-Düngung prächtigen Pflanzenwuchs.

Erst wenn nach einem entsprechenden CO₂-Test sicher ist, dass zu wenig CO₂ im Wasser ist, sollte eine CO₂-Anlage beschafft werden.

In schwach und normal beleuchteten Aquarien reichen 10 bis 20 mg/Liter CO₂ aus. In sehr stark beleuchteten Aquarien mit entsprechend starkem Pflanzenwuchs kann evtl. ein Wert bis 30 mg/Liter sinnvoll sein. Mehr CO₂ verarbeiten die meisten Pflanzen nicht, so dass zusätzliches CO₂ verschwendet ist. Wichtiger als die absolute Höhe des CO₂-Werts ist, dass immer CO₂ zur Verfügung steht und dieses durch eine leichte Wasserbewegung an die Blattoberflächen transportiert wird und dann aufgenommen werden kann.
Ohne Wasserbewegung nehmen die Pflanzen bei guter Beleuchtung das CO₂ schneller auf als es durch Diffusion wieder aus dem freien Wasser zur Blattoberfläche gelangen kann, weil die Diffusion ein sehr langsamer Prozess ist. Die Pflanzen können dann zu wenig CO₂ bekommen obwohl im freien Wasser noch genug CO₂ vorhanden ist.
Genau so wichtig ist, dass alle anderen Bedingungen, z. B. Licht und Nährstoffangebot dem CO₂-Gehalt angepasst sind, der den Pflanzen zur Verfügung steht. Bei wenig Licht sind auch nur wenig CO₂ und andere Nährstoffe notwendig. Bei viel Licht ist mehr CO₂ und mehr Dünger notwendig.

Der CO₂-Gehalt kann z. B. am Morgen 20 mg/Liter und am Abend 10 mg/Liter sein. Ideal ist es, wenn die CO₂-Zufuhr 2 Stunden bevor das Licht angeht beginnt und 2 Stunden bevor das Licht ausgeht beendet wird. Wenn das Licht angeht, beginnt recht schnell die Photosynthesse der Pflanzen. Morgens steht den Pflanzen dann genug CO₂ zur Verfügung, das im Laufe des Tages verbraucht wird. Auf diese Weise verändert sich auch der pH-Wert in Grenzen, die die Fische vertragen.

Am Besten wird der CO₂-Wert mit einem Tropfentest überwacht. Die Berechnung des CO₂-Werts aus pH-Wert und Karbonathärte ist nur korrekt, wenn die Karbonathärte auf 0,5° genau bestimmt und der pH-Wert elektronisch und mit gut kalibrierter Elektrode gemessen wird.

Konstanter CO₂-Wert unnötig

Es wird nicht angestrebt, immer einen konstanten CO₂-Gehalt im Wasser zu haben. Manuell ist das sowieso praktisch unmöglich. Mit einem pH-Regler und Magnetventil wäre es zwar möglich, würde jedoch zu ständigen Schwankungen des pH-Werts führen.
Wenn das Magnetventil abschaltet ist, sinkt der CO₂-Gehalt recht schnell. Bei offenem Magnetventil muss viel CO₂ nachgeliefert werden, weil auch die Verluste bei geschlossenem Ventil ausgeglichen werden müssen. Entsprechend stark schwankt der pH-Wert. Das Magnetventil muss ständig schalten.

Schädlichkeit für Fische

Ab welcher Höhe der CO₂-Wert für Fische schädlich ist, ist nicht genau bekannt. Man kann davon ausgehen, dass Werte bis 15 mg/Liter unschädlich sind. Darüber hinaus hängt die Schädlichkeit von der Fischart, dem Sauerstoffgehalt im Wasser und anderen Bedingungen ab. Amerikanische Zwergbuntbarsche und Regenbogenfische gelten z. B. als empfindlich gegen höhere CO₂-Werte. Der optimale CO₂-Gehalt im Aquarium kann deshalb nicht pauschal angegeben werden.

CO₂-Zufuhr abschalten

Ein Ausfall oder das Abschalten der CO₂-Zufuhr hat direkt keine negativen Auswirkungen auf die Fische, wenn dabei der pH-Wert nicht zu schnell zu stark steigt. Das wäre aber nur bei extrem hoher CO₂-Zufuhr der Fall.

Bei starker Beleuchtung und starkem Pflanzenwuchs kann es zur so genannten biogenen Entkalkung kommen, wenn nicht mehr genug CO₂ zur Verfügung steht. Die Pflanzen decken dann ihren Bedarf an Kohlenstoff aus Hydrogenkarbonat im Wasser. Dadurch steigt der pH-Wert.

Bei starker Beleuchtung sind dann pH-Werte über 10 möglich. Bei so hohen pH-Werten wandelt sich Ammonium in für Fische sehr giftiges Ammoniak um und die Filterbakterien stellen ihre Arbeit ein. Schon bei geringeren pH-Werten um 9 können die Pflanzen absterben. Die dabei entstehenden organischen Abfälle führen zu noch mehr Ammoniak. Das Abschalten der CO₂-Zufuhr könnte so sogar zum Tod von Fischen führen.

Damit die Pflanzen gesund bleiben, muss bei stark beleuchteten Aquarien mit der CO₂-Zufuhr auch die Beleuchtung reduziert werden. Zu viel Licht würde sonst zu Mangelerscheinungen wegen fehlendem CO₂ führen.
Die so verringerte Assimilation der Pflanzen führt dazu, dass die Pflanzen weniger Schadstoffe abbauen, z. B. Nitrat verbrauchen. Deshalb muss evtl. der Fischbesatz reduziert oder muss mehr Wasser gewechselt werden um Schadstoffe zu entfernen.

Änderung der Wasserwerte durch CO₂-Zufuhr

Die CO₂-Zufuhr verändert vor allem den pH-Wert. Die Gesamthärte GH bleibt unverändert.
Das zugeführte CO₂ löst sich weitgehend im Wasser. Nur ein kleiner Teil reagiert mit Wasser zu Kohlensäure. Die Kohlensäure zerfällt zu einem festen Prozentsatz in Wasserstoffionen und Hydrogenkarbonaten. Durch die Hydrogenkarbonate steigt das Säurebindungsvermögen SBV geringfügig an. Das SBV entspricht der in der Aquaristik gemessenen Karbonathärte KH.

Die Karbonathärte erhöht sich rechnerisch leicht. Der Effekt kann in der Praxis aber vernachlässigt werden.
Wenn der CO₂-Gehalt bei einem Wasser mit Karbonathärte 7 und 20 mg/Liter CO₂ auf 40 mg/Liter CO₂ verdoppelt wird, reagieren 0,0044 mg/Liter CO₂ zu HCO₃-. Die Karbonathärte erhöht sich damit um 0,00028° dH.
Erst bei pH-Werten unter 5 ändert sich die Karbonathärte messbar.

GH und KH ändern sich praktisch gar nicht, weil die Ca/Mg-Ionen an der Reaktion nicht direkt beteiligt sind. Auswirkungen ergeben sich nur indirekt über den pH-Wert.
Wenn ausgefällter Kalk im Aquarium ist, z. B. Kalkstein, reagiert das CO₂ direkt mit dem festen CaCO₃ zu Ca++ und HCO₃-. In diesem Fall steigt sowohl die GH als auch das SBV.