Aquaponik – Fische und Pflanzen im Kreislaufsystem

Aquaponik, Bild: Pixabay, CCO

Kreislaufwirtschaft liegt im Trend, da damit Ressourcen und Geld gespart werden können. Aber stimmt das auch? Die bESSERwisser haben sich ein Beispiel angeschaut: die Aquaponik.

Was ist Aquaponik?

Fisch ist gesund und Bestandteil einer ausgewogenen Ernährung und Expert:innen empfehlen den wöchentliche Verzehr von mindestens zwei Portionen Fisch als Grundlage für Gesundheit und Wohlbefinden. Die Überfischung der Meere ist jedoch aktuell ein großes Problem, daher müssen ökologisch nachhaltige Alternativen gefunden werden. Ein gutes Beispiel dafür ist die Aquaponik, die in Kreislaufwirtschaft ressourcensparend Fisch und Pflanzen produziert.

Aquaponik setzt sich aus den Begriffen Aquakultur und Hydroponik zusammen. Aquakultur ist die Aufzucht von Wassertieren wie beispielsweise Fischen, Muscheln oder Krebsen in Zuchtbecken unter (teilweise) kontrollierten Bedingungen. Hydroponik steht für die Kultivierung von Nutzpflanzen wie Kräutern oder Gemüse in Wasser statt in Erde oder Substrat. In der Aquaponik werden diese beiden Verfahren gekoppelt, um in einer Kreislaufwirtschaft auf wenig Raum Lebensmittel herzustellen und Ressourcen zu sparen [1]. Die Größe kann von Hobbyvarianten wie einem Aquarium mit Pflanzeneinsatz zu kommerziellen Unternehmungen mit ganzen Glashäusern reichen.

Wie funktioniert Aquaponik?

Das Kreislaufsystem funktioniert vereinfacht gesagt folgendermaßen: In einem Aufzuchttank werden möglichst viele Fische gehalten und durch Futterzugabe ernährt. Die Ausscheidungen der Fische werden verwertet: Feststoffe wie nicht aufgenommene Nahrung oder Exkremente werden aus dem Wasser gesiebt und können kompostiert werden. Das restliche Wasser wird durch einen Biofilter geleitet. In diesem verwandeln Bakterien im Wasser gelöste Ausscheidungen und den ausgestoßenen Kohlenstoff der Kiemenatmung in Nitrate, also verwertbare Nährstoffe für die Pflanzen. Die Pflanzen nehmen diese über ihre Wurzeln als Dünger aus dem Wasser auf und säubern dieses ebenfalls. Die Pflanzen können zusätzlich durch Sand oder Kies stabilisiert werden, gleichzeitig dient dieser auch als Filter. Das gesäuberte und gefilterte Wasser wird dann wieder den Fischtanks zugeführt und der Kreislauf setzt sich fort. [2]

Das Kreislaufsystem einer Aquaponikanlage, credit: Open Science – Lebenswissenschaften im Dialog, nach [1]

Nutzen für die Umwelt

Aquaponik zeichnet sich im Vergleich zu konventioneller Landwirtschaft und Nutztierzucht vor allem durch Vorteile für die Umwelt aus: Durch die hohe Effizienz der Wassernutzung im Kreislaufsystem ist nur eine geringe Zufuhr von Frischwasser notwendig, um etwa den Wasserverlust durch Verdunstung aufzufüllen. Somit kann sowohl im Vergleich zu reinen Aquakulturen als auch im Vergleich zur konventionellen Landwirtschaft bis zu 99% Wasser eingespart werden [4]. Genauso wird die Entleerung von verschmutztem Abwasser in die Umwelt minimiert, da dieses gereinigt und wiederverwertet wird.

Pestizide können im Kreislaufsystem nicht verwendet werden, da diese für die Fische giftig sind. Umgekehrt ist es auch nicht möglich, Medikamente wie etwa Antibiotika gegen Erkrankungen der Fische zu verwenden, da die Pflanzen diese aufsaugen und konzentrieren würden und somit nicht mehr verkauft werden könnten. Es muss also auf nichtgiftige Alternativen zurückgegriffen werden, was nicht nur den gezüchteten Tieren und Pflanzen und ihren späteren Konsument*innen zugutekommt, sondern auch der Umwelt.

Da die Fischausscheidungen den Pflanzen als Nahrung, entfallen auch die Verwendung und der Zukauf von Düngemittel. Dadurch trägt die Aquaponik zur Reduzierung des Abbaus von Phosphaten zur Erzeugung von Dünger bei, und die Ausgaben für Kunstdünger werden eingespart.

Sparen auf vielen Ebenen

Aquaponische Systeme sind des Weiteren platzsparend und reduzieren den Landverbrauch. Sie funktionieren sogar in geschlossenen Räumen, sind somit ideal auch für städtische Gebiete. So sind sie auch vor Umwelteinflüssen wie Schädlingen, Dürre oder Hitze, Umweltkatastrophen wie Überflutungen oder Hagelstürmen geschützt und reduzieren dieses Risiko des Ernteausfalls.

Und letztlich produzieren sie Pflanzen und Fisch als Nahrungsmittel und sparen gleichzeitig bei den Ausgaben für Land, Dünger, Pestiziden, Medikamenten, Wasser und Wasserentsorgung. Bei gekonntem Betrieb und Nutzung der Kreislaufwirtschaft kann das aquaponische System Gewinn sowohl aus Fisch als auch aus Pflanzen machen und somit die Rentabilität erhöhen. [1, 3, 4]

Laut einem Aquaponik-Unternehmen schlägt 1 Kilo Wels bis zum endgültigen Verzehr mit nur knapp 3 Kilo CO2 zu Buche, im Vergleich zu 1 Kilo Rind mit 26 Kilo CO2. Ein Kilo Fisch benötigt außerdem nur 120 Liter Wasser im Vergleich zu 15.455 Liter für ein Kilo Rind. Ein starkes Argument für die weitere Verbreitung von Aquaponik als Anbausystem. (www.blün.at)

Nachteile der Aquaponik

Damit sich Aquaponik allerdings rentiert, sind Technologie und Wissen gefragt. Die anfänglichen Anschaffungskosten und die fortlaufenden Betriebsausgaben sind relativ hoch und die Kapazität ist begrenzt. Außerdem wird hochqualifiziertes Personal benötigt, das die Anlage betreiben und warten kann. Das System muss ständig auf höchster Intensität laufen, damit diese Kosten durch den Fisch- und Pflanzenertrag ausgeglichen werden können und Profit gemacht wird [3]. Der Ertrag aquaponischer Systeme verglichen mit entkoppelter Fisch- oder Pflanzenproduktion ist geringer, muss aber mit den oben genannten Vorteilen aufgewogen werden.

Es können außerdem nicht alle Pflanzen- und Fischarten in der Aquaponik gezüchtet werden. Buntbarsche werden am häufigsten gezogen, aber auch andere Süßwasserfische können verwendet werden. Auf der Pflanzenseite ist der Anbau von Küchenkräutern wie Basilikum, Koriander, Petersilie oder Schnittlauch am profitabelsten, da diese schnell wachsen und relativ hohe Marktpreise erzielen. Der Anbau verschiedener Gemüsesorten wie Tomaten, Gurken, Melanzani oder Okra ist schwieriger. Sie wachsen langsamer und sind deshalb auch anfälliger für Krankheiten und Schädlinge. Die präferierten Pflanzen für hydropone Systeme sind Blattgemüse wie Salate, Mangold, Pak Choi, Chinakohl, Kohl oder Brunnenkresse. Diese wachsen gut im stickstoffreichen Wasser, haben eine relativ kurze Wachstumsphase, haben keine hohen Nährstoffansprüche und es gibt weltweit hohe Nachfrage. Auch der Anbau von Blumen liefert gute Ergebnisse, hierzu muss aber noch weiter geforscht werden. [1, 3, 4]

Ein wachsender Markt

Die Aquaponik boomt: 2018 wurden 46% der weltweiten Fischzucht in aquaponischen Systemen erzielt (Baganz et al., 2022). Die jährliche Wachstumsrate des Marktes für Aquaponik ist mit durchschnittlich 12% bis 2030 prognostiziert. Den größten Teil des Marktes machen kommerzielle Unternehmen aus (60%). Aber auch im Forschungs- und Bildungsbereich (ca. 27%) sowie in Heimproduktion (ca. 13%) werden Fische und Nutzpflanzen in Aquaponik aufgezogen. Der größte Markt ist momentan Nordamerika, da dort einige der größten Aquaponik-Unternehmen sitzen. Die pazifisch-asiatische Region wird als der am schnellsten wachsende Markt gesehen [2].

In Österreich bieten mehrere Unternehmen Beratungen, Schulungen und individuelle Konzepte zu Aquaponik-Anlagenbau und -betrieb sowie Bauanleitungen und modulare Komponenten an. Neben unterschiedlichen Aquaponikanlagen, die oft bestehende Landwirtschaften ergänzen, betreibt ein Wiener Unternehmen eine Aquaponikanlage (noch) im Nebenberuf am Rande der Stadt und verkauft seine Produkte lokal bzw. beliefert Gastronomiebetriebe mit Wels, Tomaten, Gurken, Melanzani und daraus entstandenen Produkten.

Abgesehen von Großstädten mit limitierten Platzkapazitäten, in denen ein platzsparendes Kreislaufsystem gut integriert werden kann, bietet es auch die Chance, Ernährungssicherheit und -unabhängigkeit vor allem in ärmeren Teilen der Welt zu verbessern, wenn einfache und billige Varianten in lokalen Communities verbreitet werden. Gerade auch in Ländern mit Wasserknappheit bietet dieses System einen Vorteil. [1]

Quellen

[1] Baganz, G. F. M., Junge, R., Portella, M. C., Goddek, S., Keesman, K. J., Baganz, D., Staaks, G., Shaw, C., Lohrberg, F., & Kloas, W. (2022). The aquaponic principle—It is all about coupling. In Reviews in Aquaculture (Vol. 14, Issue 1, pp. 252–264). John Wiley and Sons Inc.

[2] Grand View Research. (2023). Aquaponics Market Size, Share And Trends Analysis, By Equipment, By Component, By Facility Type (Greenhouse, Building Based Indoor Farms), By Growing Mechanism, By Produce, By Application, By Region, And Segment Forecasts, 2023-2023.

[3] Rakocy, J. E., Masser, M. P., & Losordo, T. M. (2016). Recirculating Aquaculture Tank Production Systems: Aquaponics-Integrating Fish and Plant Culture. http://osufacts.okstate.edu

[4] Yep, B., & Zheng, Y. (2019). Aquaponic trends and challenges – A review. In Journal of Cleaner Production (Vol. 228, pp. 1586–1599). Elsevier Ltd.