Aquaponik

Aquaponik - eine Übersicht

Was ist Aquaponik?

Der Begriff Aquaponik ist eine Kombination aus "Aquakultur" und "Hydroponik", wobei Hydroponik für die Aufzucht von Pflanzen ohne Erde steht. Die kultivierten Pflanzen wurzeln dabei in anorganischem Substrat (wie z.B. Kies, Blähton oder Mineralwolle) und erhalten ihre Nährstoffe ausschließlich in Form von nährstoffreichem Wasser, welches die Wurzeln erreicht. Aquaponik steht damit für Fische und Pflanzen, die in einem gemeinsamen geschlossenen Wasserkreislauf kultiviert werden. So wie auch in einem natürlichen Gewässer der Fall, leben die Pflanzen von den im Wasser gelösten Nährstoffen, in Form von Fischkot, der durch Bakterien mehrfach verstoffwechselt und dadurch für die Pflanzen aufbereitet wird. Aquaponik verbindet als "Polykultur" die klassische Aquakultur mit dem Gemüseanbau, wobei die Planzen aus der Perspektive der Aquakultur gleichzeitig den Filter darstellen. Aus ökonomischer und ökologischer Sicht arbeitet eine solche Kreislauf-Lösung wirtschaftlicher als die Systeme, die nur einen kleineren Ausschnitt des biologischen Kreislaufs nutzen. Schließlich gehen dabei keine Nährstoffe verloren. Die Gemüsekultur kommt dabei völlig ohne Schadstoffe in Form chemischer Zusätzen o.ä. aus. Selbst wenn die Effektivität einer Anlage voll ausgenutzt wird, sind keine chemischen Zusätze notwendig und es entstehen nebenbei weitere nützliche Stoffe, wie etwa Klärschlamm für Biogasanlagen. Sollte es mittelfristig, etwa aufgrund spezieller Bedürfnisse der Pflanzen, doch einmal einen Mangel an Nährstoffen (wie z.B. Spurenelemente, Mineralien oder Eisen) geben, so lassen sich diese auch in natürlicher Form, etwa mit dem Futter (z.B. als Rohasche) ergänzen.

Wie funktioniert Aquaponik?

An die Kulturfische, wie z.B. an Tilapia mariae wird pflanzliches Pelletfutter verfüttert. Der Fischkot wird nach der Ausscheidung durch die im Substrat/Kies lebenden Bakterien in Nährstoffe umgewandelt, welche die Pflanzen über die Wurzeln aufnehmen. Fische, Bakterien und Pflanzen leben zusammen im geschlossenen Kreislauf. Im Gegensatz zur klassischen "Aquakultur" kommt dabei auch einer erheblichen Menge an Bakterien eine wichtige Rolle zu, weil sie die Äbfälle der Fische durch ihre Verstoffwechselung so aufbereiten, wie es die Pflanzen am Ende brauchen, quasi in Form von "Flüssigdünger", bestehend aus Nitrat, Phosphaten und Spurenelementen, der so auch in jedem ökologisch gesunden Gewässer vorkommt. Es ist also der natürliche Nährstoffkreislauf, den die Aquaponik ausnutzt, indem sie sich des kompletten Stickstoff-Stoffwechsels bedient, in Form einer kombinierten Planzen-, Bakterien- und Fischkultur. Bezogen auf eine landwirtschaftliche Nutzung, macht dies die Sache nicht nur einfacher sondern auch preiswerter. Da sich Aquaponik schon mit einfachsten Mitteln, wie z.B. mit einem Ausgedienten IBC-Tank und wasserdichten Pflanzkästen, Pumpen und Siphonen im eigenen Garten durchführen lässt, gibt es bereits viele Anleitungen für so genannte "Backyard Aquaponics"-Systeme. Kommerzielle Anlagen sind ebenfalls bereits in vielen Ländern verbreitet (s. unten), allerdings nicht in dem Maße, wie dies heutzutage möglich wäre.

[Illustration Nitrifikation/Denitrifikation]

Echtes Synergiepotenzial

Im Gegensatz zur konventionellen Aquakultur, bei der das Wasser bislang unter hohem Aufwand gefiltert werden musste, entsteht bei der Kombination der beiden Methoden Aqua- und Planzenkultur in einem geschlossenen Wasserkreislauf ein echtes Synergiepotenzial. Da dieses System dem natürlichen biologischen Kreislauf nachempfunden ist, werden die beteiligten Nährstoffe durch sämtliche Stufen ihrer Umwandlung hindurch ohne Verluste voll ausgenutzt.

Aus der Sicht der Landwirtschaft (und Binnenfischerei) werden gleich zwei Bereiche abgebildet, die in unserer bisherigen Nahrungsmittelproduktion in dieser Form noch nicht kombiniert wurden. Dies liegt aber nicht daran, dass sie nicht für den Produktionsalltag geeignet ist. Die Leistungsbilanz der Aquaponik kann sich im Vergleich zur klassischen Landwirtschaftlich mehr als sehen lassen. Erträge mit über 10Kg pro Tomatenpflanze und Saison sind mit Aquaponik möglich und bereits vielfach nachgewiesen. Augenscheinlich hat die "natürliche Methode" hier sogar Vorteile, weil die Nährstoffe direkt im Kreislauf zueinander stehen und so nicht etwa unabsehbarer Einflüsse ausgesetzt sind, wie auf dem Feld mit "natürlichem" Boden. Oft macht das Wetter dem biologischen Anbau von Gemüse einen Strich durch die Rechnung, da die Felder unabsehbaren Wetterereignissen ausgesetzt sind, welche die Bedingungen, unter der die Pflanzenkultur aufwächst, nicht selten alles andere als optimal werden lassen.

Und damit nicht genug, die Kosten für Aquaponik liegen weit unter dem Niveau der Kosten konventionellen Aquakultur, wenn man sie richtig plant. Es ist kaum aufwändige Technik notwendig. Sie kann größtenteils mit Materialen durchgeführt werden, die im Haushalt üblich sind, bis auf spezielle Einrichtungen, wie Siphon, Pumpen und Heizer. Im Gegensatz z.B. zur Seewasser-Aquakultur, die im geschlossenen Kreislauf nur schwer realisierbar ist (bzw. nur unter Einsatz großer Eiweißabschäumer als Filter und Umkehrosmose-Anlagen zur Wasseraufbereitung), schafft die Aquaponik auf einfachste Weise Synergien, indem mit vegetarischem Fischfutter per Aquakultur anstatt nur Filterschlamm auch Gemüse erzeugt wird. Darüber hinaus kann der entstehende Filterschlamm zum Beispiel für die Fermentation von Biomasse zur Erzeugung von Biogas genutzt werden. Alternativ kann die wertvolle Rest-Biomasse auch mit Hilfe von Wurmkulturen (Vermikulturen) zur Erzeugung von wertvollem Humus, verwendet werden.

Aquaponik damals und heute

Angeblich sollen schon die Azteken gewusst haben, dass ihr Reis besser wächst, wenn Fische im Reisfeld leben, die gut genährt sind. Das Prinzip der Aquaponik und den Zusammenhang zwischen im Wasser lebenden Fischen und deren Auswirkungen auf Pflanzen bzw. deren Produktion von "Pflanzendünger" ist in der Tat lange bekannt. Die Nitrifikation bzw. Denitrifikation und der gesamte Stickstroffkreislauf ist seit langem bekannt und wird längst in biologischen Kläranlagen verwendet. Ebenso werden seit langer Zeit Sumpffilter zur Klärung von Schwimmteichen eingesetzt. Trotzdem hat die Kombination der Technologien, die Wasser klärt und dabei auch noch Gemüse erzeugt, bisher hierzulande noch keinen rechten Anklang gefunden. Möglicherweise liegt es auch daran, dass die Landwirtschaft bisher noch völlig auf Bodenkultur und eigener Nährstoffzufuhr ausgerichtet ist. Ökobauern können sich von Verbänden (wie Naturland, Bioland, etc.) zertifizieren lassen, allerdings ist die Zertifizierung von Aquaponik nach den Vorgaben dieser Verbände bislang nicht möglich. Die reine Aquakultur findet in Deutschland bislang nur sehr spezialisiert statt. Oftmals in Form von Seewasser-Systemen und mit hohem Aufwand, mit dem Zweck der Produktion hochwertiger Produkte (wie etwa Störe, Kaviar oder Garnelen). Die in Deutschland verbreitete Teichwirtschaft wiederum, verfolgt nicht etwa das Ziel, direkt Lebensmittel zu erzeugen, sondern es werden zum Beispiel Besatzfische für die Fischereiwirtschaft produziert, die in Fischgewässern ausgesetzt werden.

Das interdisziplinäre Landwirtschaftskonzept der praktischen Aquaponik steckt in Deutschland, was die Verbreitung anbetrifft, noch in den Kinderschuhen. Die vorhandenen Anlagen sind allerdings auch hier mitunter schon ausgereift. So etwa die Forschungsanlage am Leibnitz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (Berlin Müggelsee), die bereits seit Jahren erfolgreich betrieben wird (Quelle, siehe unten). Die Projektleitung des Aquaponik-Projektes ASTAF-Pro am IGB-Berlin sieht in der Aquaponik ebenfalls großes Potenzial. Seit etwa 2009 scheint das Thema daher auch in Deutschland zunehmend entdeckt zu werden. Die Zahl der Hobby-Aquaponiker steigt rasant und es formieren sich erste kommerzielle Projekte, wie etwa "Frisch vom Dach" bzw. "Rostlaube". Dass dieses System bisher noch nicht überzeugen konnte, mag daran liegen, dass die Bauweise dieses Systems bislang noch nicht überzeugt. Folgt man den Stimmen des deutschen Aquaponik-Forums, so wurde das Anlagenkonzept durch die Einbauweise in modifizierte Standard-Container mit Gewächshaus-Aufsatz unnötig verteuert, was vermutlich eher dem Marketing-Konzept als der biologischen Notwendigkeit geschuldet war. Zudem zweifelt die Community an der Effektivität von "kalten" Systemen, da bei den hiesigen Temperaturen sämtliche Stoffwechselprozesse (von Fischen, Bakterien u. Pflanzen) deutlich langsamer ablaufen, als dies bei einer Betriebstemperatur von 26 Grad der Fall ist. In den USA gibt es kommerzielle Aquaponik schon seit über 10 Jahren gibt. Dort und in Asien wächst die Anzahl kommerzieller Anlangen und solcher, die dem Hobby oder der Selbstversorgung dienen (weitere Infos, siehe unten) stetig.

Umweltschonende Nahrungsmittelproduktion für eine postfossile Landwirtschaft

Die Aquaponik könnte in unsere Gesellschaft künftig eine wichtige Rolle in der Produktion von Lebensmitteln spielen. Schließlich muss die kombinierte Kultur von Fischen und Pflanzen noch nicht mal einen nennenswerten CO2-Fußabdruck haben. Hohe Effizienz in der Umsetzung der Nährstoffe vom Pelletfutter in Fische u. Gemüse und ein Minimum an Logistik, da verfügbare Räume wesentlich besser ausgenutzt werden. Es sind keine weiten Zulieferwege nötig, selbst der Nachwuchs an Jungfischen lässt sich durch eine Fischzuchtanlage innerhalb der Anlage ohne großen Aufwand realisieren, so dass letztlich nur die Logistik für die Futterversorgung gelöst werden muss. Aber auch die Produktion vegetarischen Pelletfutters lässt sich in die direkte Nähe der Aquaponikanlage verlegen, sofern es im Umfeld reichlich Platz für Mais, Erbsen, Raps und die entsprechenden Anlagen zur Herstellung von Pelletfutter gibt. In diesem Fall wäre eine aquaponik-basierende Landwirtschaft umsetzbar, die zwar hochrentabel arbeitet, aber die völlig ohne schwere Landmaschinen auskommt, welche wiederum Dieselöl benötigen. Vor diesem Hintergrund präsentiert sich Aquaponik sogar als ein oder gar DER "Problemlöser", welcher uns einen Ausweg aus der prekären Situation zeigt, in der alle landwirtschaftlichen Vorgänge bisher leider noch von fossilen Brennstoffen abhängig sind.

Aquaponik für Hobbyisten, Selbstversorger und Gartenfreunde

Die Herstellung von Gemüse im eigenen Garten erfreut sich in Deutschland ungebrochener Tradition und Beliebtheit. Dabei verläuft die Grenze zwischen Hobby und Selbstversorgung fließend und ist statistisch so gut wie nicht erfassbar. Die Erfahrung der letzten Jahre zeigt, dass auch Hobby-Gärtner durchaus auch Interesse an der Aquaponik haben. Da Aquaponik für jedermann ohne große Investition möglich ist, können auch Hobby-Gärtner von der kombinierten Fisch- und Pflanzenkultur profitieren. Der Selbstbau von Anlagen und die Weitergabe von Plänen sollte daher grundsätzlich unterstützt werden. Es ist zudem erfreulich, dass Aquaponik bisher kaum mit Patenten "belastet" ist und die Betreiber von Anlagen und Forschenden sich gegenseitig helfen, ohne sich dabei zu beeinträchtigen oder gar zu bekämpfen, wie etwa in anderen Disziplinen. Sämtliches Wissen zur Aquaponik sollte frei verfügbar sein, um entstehenden Initiativen keine Steine in den Weg zu legen.

Für den Eigenbau einfacher und preiswerter Aquaponik-Anlagen gibt es bereits zahlreiche Pläne im Internet. Sie beschreiben den Bau von Fischbehältern, Growbeds (Pflanzkästen) und deren Installation mit einfachen verfügbaren Mitteln. Ein Beispiel für eine kleine Eigenbau-Hinterhofanlage inkl. Bauplan findet sich unter: http://www.senfberg.de/?p=251

Kommerzielle Anlagen - intensive Nutzung der Aquaponik in der Landwirtschaft

Aquaponik hat nicht nur den Vorteil, dass sich im Gewächshaus nahezu CO2-neutral hochwertige Nahrungsmittel produzieren lassen. Sie löst überdies noch einige Probleme, die uns im Bezug auf die globalisierten Märkte in ihrer ganzen Schärfe erst noch bevorstehen. So würde eine mögliche nächste Ölkrise nicht nur den Transport vom Hersteller zum Verbraucher verteuern (oder schlimmstenfalls sogar lahm legen) von dem unsere heutige Fisch- und Gemüse-Versorgung durch LKW- und Flugverkehr abhängt. Sie würde auch die Gemüseproduktion selbst immens verteuern, da auch die Landwirtschaft selbst bisher nicht ohne fossile Brennstoffe auskommt. Daraus folgt, dass schon jede weitere Steigerung des Ölpreises die regional (und ohne Einsatz fossiler Brennstoffe) produzierten Lebensmittel marktfähiger macht. Damit scheint es also nur noch eine Frage der Zeit zu sein, wann die Rentabilität der konventionellen Landwirtschaft hinter der von neuen Konzepten wie der Aquaponik zurück fallen wird. Denn im Gegensatz zur Elektromobilität im Individualverkehr, bei der es zumindest einige wenige Konzepte für Elektroautos gibt, fehlen die Ansätze für alternative Landmaschinen, welche ohne fossile Brennstoffe auskommen, bislang noch völlig. Eine Aquaponikanlage hingegen, käme selbst bei großer Auslegung mit Elektrofahrzeugen aus, ja ihre Nutzung käme schon deshalb nicht in Frage, da innerhalb von Gewächshäusern bereits jetzt schon alternative Mobilität in Form von Gas- oder Elektrofahrzeugen gefordert ist. Vergleichbar mit der Logistik in großen Lagerhallen, gelten für Fahrzeuge und deren Nutzung in geschlossenen Räumen bereits jetzt schon enge Richtlinien für den Immissionsschutz.

Aquaponik und dezentrale Energieversorgung: Erfolg mit Modellcharakter

Prüft man die Eignung von Aquaponik auf Ihre Einbindbarkeit in neue Konzepte der dezentralen Energiewirtschaft, so stellt man fest, dass diese sprichwörtlichen Lehrbuch-Charakter hat. Getreu dem Motto "alles ist verwertbar" endet die Produktion einer Aquaponik-Anlage nicht mit der Fisch und Gemüseproduktion. Es folgt eine Darstellung, welche die Schnittstellen zur Einbindung der Aquaponik in eine dezentrale Energiewirtschaft illustriert.

- Biomasse (in Form von Pflanzenschnitt) als Zellulose-Quelle für die Energiegewinnung durch Biogasanlagen

- Klärschlamm zur Fermentierung von Biomasse für die Energiegewinnung durch Biogasanlagen

- Klärschlamm UND Biomasse zur Herstellung von Wurmkulturen und hochwertigem Humus

- Die große thermische Masse des Wasserkreislaufs legt als Speichermedium die Ergänzung um Solarthermie nahe

- Photovoltaik und Windkraft können den Energiebedarf der Anlage ergänzen

[Illustration Anlage u. Einbindung in Energiewirtschaft]

Urban Farming und vertikal Gardening - wenn Industriebrachen zu modernen Bauernhöfen werden (Landwirtschaft 2.0) Auch was die Form anbetrifft, wie und wo Aquaponik einsetzbar ist, kann, im Gegensatz zur klassischen Landwirtschaft, stark variieren. Dank moderner Technologien wie z.B. LED-Pflanzenlicht oder Plasma-Lampen, deren Wirkungsgrad mit der Entwicklung der letzten Jahren enorm gestiegen ist, eröffnet nahezu unendliche Möglichkeiten, da die Produktion von Fisch und Gemüse mittlerweile vollkommen unabhängig vom Tageslicht stattfinden kann. Ob komplett unterirdisch oder in Räumen, die nur unzureichend Tageslicht bieten, spielt dabei nur noch eine untergeordnete Rolle, wobei der Nutzung der dritten Dimension hier eine große Bedeutung zukommt. Der Begriff "Vertical Gardening" steht für eine wirtschaftlichere Nutzung des Raums, verglichen mit der klassischen Anordnung von Nutzpflanzen auf der horizontalen Fläche. Dabei werden die Pflanzen so um die Lichtquelle angeordnet, dass die dritte Dimension von der Fläche her ausgenutzt wird. Dies beruht auf der simplen Tatsache, dass eine Diagonale im dreidimensionalen Raum weitaus mehr Oberfläche bietet, als seine reine Grundfläche. In der Praxis sieht dies so aus, dass um eine Lichtquelle herum die Pflanzbehälter in Stufenform, angeordnet sind. Der Form entsprechend heissen diese Systeme auch häufig "Coliseum", da ihre Form an die Zuschauerränge der gleichnamigen antiken Bauwerke erinnert. Mit dieser Bauweise geht noch ein weiterer Vorteil einher, nämlich der, dass die Pflanzen sich so um die Lichtquelle anordnen lassen, dass deren Abstand zur Lichtquelle nahezu gleich und damit optimal ist. Beleuchtet man hingegen eine horizontale Fläche mit künstlichem Licht, so ist der Abstand nur direkt unter der Lichtquelle optimal, während die für die Pflanzen nutzbare Lichtausbeute in der Fläche zu allen Seiten hin rapide abfällt.

Darüber hinaus sind sämtliche notwendigen Installationen, wie Fischbecken, Biofilter, Leitungsinstallationen etc. sehr flexibel, was ihre Auslegung und Unterbringung anbetrifft. Dies ist auch der Grund, warum sich nahezu jede Art von leer stehenden Gebäuden, ob ehemalige Fabrik, ungenutzte Büros, Supermärkte etc. zur städtischen Farm umbauen lassen.

Aquaponik-Ressourcen im Internet

Deutschsprachige Quellen: - Aquaponik-Forum: http://www.aquaponik-forum.de/ - Website der IGB-Berlin (Leibnitz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei), mit Beschreibung der ASTAF-PRO-Anlage: http://www.igb-berlin.de/astafpro.html - Tilapia-Züchter u. Pelletfutter-Bezugsquelle "Let´s gow": http://www.lets-grow.de/ - "Rostlaube" bzw. "ECF-Center"-Berlin: http://www.ecf-center.de - Hintergründe u. Funktionsweise auf ChemgaPedia: http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/26/igb/aquaponik/aquaponik.vlu.html - Schweiz - Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Wädenswil: http://www.aquaponic.ch

Englischsprachige Quellen (Auswahl): - USA - Milwaukee, Growing Power , Inc. (Will Allen) http://www.growingpower.org/ - USA - Aquaponics USA: http://www.aquaponicsusa.com - USA - Sweetwatter Organic: http://sweetwater-organic.com/ - USA - KP Simply Fresh: http://kpsimplyfresh.com/ - Malaya - Affnan´s Aquaponic: http://affnan-aquaponics.blogspot.de

Wissen und Hintergründe (englischsprachig) - The Aquaponic Source: http://theaquaponicsource.com - The Aquaponic Gardening Community: http://aquaponicscommunity.com/

Urban Farming bzw. vertical Gardening-Konzepte - "Volksgarden" von Omega Garden: http://www.omegagarden.com/ - Vertikale Pflanzbehälter: http://www.4hydroponics.com/hydroponics/coliseum.asp - Aquaponik-Initiative in Detroit zum Umbau von Industriebrachen in Aquaponik-Anlagen: http://www.aquaponicsearth.com/Aquaponics_Earth_Future_America.html