Aquaponik – Fisch- und Pflanzenzucht unter einem Dach
Fisch ist einer der nachhaltigsten Lieferanten tierischen Eiweißes. Nun wird die Fischzucht mit der Gemüseproduktion ressourcensparend kombiniert.
Immer mehr Verbraucher wünschen sich gesunde und regional erzeugte Lebensmittel. Neue Konzepte der nachhaltigen Lebensmittelproduktion im städtischen Raum auf kleinen Flächen, wie Urban Farming, stoßen dabei auf großes Interesse. Bereits in den 1980er Jahren experimentierten US-Wissenschaftler mit einem Ansatz, bei dem zwei Produktionssysteme auf kleinstem Raum unter einem Dach miteinander kombiniert werden.
Aquaponikanlagen verbinden Fischzucht (Aquakultur) mit Pflanzenzucht in erdlosen Substraten bzw. ganz ohne Substrate (Hydroponik) durch einen gemeinsamen Wasser- und Nährstoffkreislauf innerhalb eines Gebäudes. Ein ideales Konzept also, um regionale Landwirtschaft im städtischen Raum ressourcen- und flächeneffizient zu betreiben.
Ressourcen effizient einsetzen
Verschiedene Synergien zwischen den beiden Bewirtschaftungsformen bilden die Grundlage der nachhaltigen Lebensmittelproduktion. Das von den Fischen ausgeschiedene Ammonium im Nutzwasser der Aquakultur wird in Biofiltern durch Bakterien in Nitrat umgewandelt. Dadurch kann das Abwasser aus den Fischbecken für die Bewässerung und Düngung der Pflanzen wiederverwertet werden und bildet den natürlichen Stickstoffkreislauf auf technische Weise ab. Damit entfällt auch die ökologisch problematische Überdüngung natürlicher Gewässer bei ungeregelter Entsorgung von Abwässern aus der Aquakultur.
Schon heute ist eine nachhaltige und regionale Lebensmittelproduktion in Aquaponikbetrieben möglich. Dazu hat maßgeblich das in Berlin ansässige Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) beigetragen: Das Projekt „Tomatenfisch“ einer Forschungsgruppe um Professor Werner Kloas wurde rasch bundesweit bekannt und führte zur Entwicklung und Patentierung eines eigenen Aquaponiksystems.
Im geschlossenen Wasserkreislauf leben dort Tilapia, Speisefische aus der Familie der Buntbarsche. Bei Bedarf reguliert ein Einwegventil die Wasserentnahme aus dem Fischkreislauf in Richtung Tomatenzuchtanlage. Nach der Wasseraufbereitung durch einen Biofilter erhalten die auf Substrat wachsenden Pflanzen eine ideale Nährlösung mit richtigem pH-Wert. Das über die Blätter verdunstende Wasser wird von einer Klimaanlage aufgefangen und zurück in den Fischkreislauf geführt.
Energiekosten entstehen in erster Linie für die Klimatisierung der Anlage. Doch in einem Gewächshaus kann im Vergleich zum Freilandanbau das Fünf- bis Zehnfache produziert werden. Mit dem Aquaponik-System des IGB lassen sich mit 100 Litern Wasser ein Kilogramm Fisch erzeugen sowie zusätzlich 5 Kilogramm Tomaten. Zum Vergleich: In der spanischen Gemüsehochburg Almeria werden für ein Kilogramm Tomaten rund 180 Liter Wasser verbraucht – mit weitreichenden ökologischen Folgen wie einem sinkenden Grundwasserspiegel und versalzten Böden.
Laut dem World Wildlife Fund (WWF) entfallen rund 70 Prozent des globalen Süßwasserverbrauchs auf Landwirtschaft und Weiterverarbeitung. Demgegenüber ermöglichen Aquaponikfarmen eine Lebensmittelproduktion mit einem um 50 bis 90 Prozent verringerten Wasserverbrauch: 50 Prozent beträgt die Ersparnis bei den alten Einkreislaufsystemen – schlicht aufgrund der Doppelnutzung des Wassers. Ein Zweikreislauf-System mit Wasserrückgewinnung kommt sogar auf eine Ersparnis von 90 Prozent. Frischwasser muss bei diesem Produktionssystem nur Verluste durch Verdunstung und die Entnahme von Biomasse aus dem System ausgleichen.
Moderne Aquaponikanlagen nutzen ein gemeinsames Heizsystem sowohl für die Fisch- als auch für die Pflanzenzucht. So werden Wärmeverluste verringert und Energie effizienter genutzt. Da für die Wärme- und Energiezufuhr im Treibhaus Energiequellen wie Sonne und Biogas genutzt und die Tomaten das von den Fischen abgegebene Kohlendioxid fixieren, kann die Aquaponik-Anlage des IGB nahezu CO₂-neutral und emissionsfrei betrieben werden.
Fische sind darüber hinaus sehr gute Futterverwerter und deshalb einer der nachhaltigsten Lieferanten von tierischem Eiweiß. Ein Kilogramm Fisch kann in Aquaponik-Farmsystemen mit ähnlichen Futterquotienten wie bei separaten Aquakulturkreislaufsystemen produziert werden: Ein Kilogramm Futter ergibt etwa 1 Kilogramm Fisch.
Fisch und Pflanze in Symbiose
Viele Aquaponikanlagen produzieren Tilapia. Die Süßwasserfische schätzen warme Wassertemperaturen und gelten als robust und wenig anfällig für Krankheiten. Als Allesfresser und gute Futterverwerter können sie vegetarisch ernährt werden, wodurch auf Fischmehl oder -öl von Wildfängen aus dem Meer weitgehend verzichtet werden kann. Tilapia werden schon mit einem halben Jahr geschlechtsreif und laichen mehrfach im Jahr. Auch weitere beliebte Speisefische wie Bach- und Regenbogenforelle, Hecht oder der afrikanische Raubwels werden in entsprechenden Haltungssystemen produziert.
Kulturfische mögen eher pH-neutrales Wasser, während einige Pflanzen besser bei einem leicht sauren pH-Wert gedeihen. Gewächse wie Kräuter oder Salat sind diesbezüglich pflegeleicht. Doch vor allem anspruchsvollere Pflanzen wie Paprika, Zucchini oder Tomaten reagieren empfindlich auf Unterschiede in der Nährstoffkomposition des Wassers. Dementsprechend aufwendig ist es bisher, ein breites Angebot an pflanzlichen Produkten in den Anlagen anzubauen.
Kommerzielle Nutzung steckt noch in den Kinderschuhen
Gegenwärtig ist die Erzeugung von Aquaponikprodukten in Deutschland noch überschaubar. Laut dem Bundesverband Aquaponik e.V. gibt es in Berlin und Brandenburg derzeit drei kommerziell betriebene Anlagen. Die ECF Farmsystems GmbH befindet sich in Berlin-Tempelhof-Schöneberg und begann vor einigen Jahren mit der Erzeugung von Barschen und Gemüse. Statt Gemüse wird inzwischen Basilikum produziert und über lokale REWE-Filialen in Berlin verkauft. Die TopFarmers GmbH aus Berlin-Friedrichshain hat bereits expandiert. In der bisherigen Stadtfarm werden afrikanische Raubwelse und unterschiedliche Gemüsearten kultiviert und an ausgewählte Berliner Restaurants veräußert. Parallel entstand eine kommerziell wirtschaftende Großanlage in Berlin-Herzberge, die ebenfalls Wels und Gemüse produziert. In der Aquaponikanlage der Fischerei Müritz-Plau GmbH in Wahren werden Raubwelse und Tomaten produziert. Beide Produkte werden in eigenen Produktionsstätten verarbeitet und vermarktet. Neben diesen größeren Anlagen gibt es deutschlandweit zahlreiche Selbstversorgersysteme und Forschungsanlagen.
