Aquaponik: Gemüse trifft Fisch

Aquaponik kann eine Alternative sein, um die Ernährung im urbanen Raum sicherzustellen. Wir nehmen die Symbiose von Fisch und Pflanze für Sie unter die Lupe.

Aquaponik ist eine Kombination aus AQUAkultur und HydroPONIK. Aquakultur bezeichnet die kontrollierte Aufzucht von Wasserlebewesen – vor allem Fischen – zum Beispiel in Teichen oder Beckenanlagen. Dieser Form der Fischerei kommt insbesondere durch die kritische Überfischung der Weltmeere eine große Bedeutung zu. Hydroponik ist ein spezielles Kulturverfahren von Pflanzen. Dabei werden diese nicht in organischen Substraten aus Torf oder auf Kompostbasis herangezogen. Für die Aufzucht werden in der Hydroponik anorganische Materialien wie Steinwolle oder Blähton verwendet, oder aber die Pflanzen wurzeln direkt in Wasser. In der Aquaponik werden die beiden eigenständigen Produktionsverfahren von Fischen und Pflanzen kombiniert.

Eine Symbiose, bei der es nur Gewinner gibt

Wieso kann die Produktion von Fischen mit der von Pflanzen (vornehmlich Gemüse) kombiniert werden? Die Antwort ist eigentlich recht einfach: Weil beide Organismen zum Leben Wasser benötigen. Doch in der Aquaponik sind Fisch und Pflanze nicht nur auf Wasser angewiesen – die beiden Partner können auch gegenseitig nicht aufeinander verzichten. Die Funktionsweise von Aquaponik ist nämlich so simpel wie genial: Die Fische verunreinigen das Wasser aufgrund ihrer Exkremente. Das macht eine Aufbereitung des Wassers erforderlich, um die Wasserqualität aufrecht zu erhalten. Das wiederum hält die Fische am Leben. Grundsätzlich kann eine Aquaponikanlage mit jeder beliebigen Fischart betrieben werden. Jedoch sind vor allem Buntbarsch-Arten sehr beliebt, da diese eine hohe Wachstumsrate sowie einen günstigen Futterquotienten aufweisen. Die stickstoffhaltige Verbindung Ammoniak (NH₃), die über Fischkot aber auch teilweise durch Futterreste in das Wasser eingetragen werden kann, ist zwar schädlich für die Fische, hat aber gleichzeitig das Potential, als Dünger für die Pflanzen zu fungieren. Jedoch ist Ammoniak noch nicht direkt pflanzenverfügbar. Sogenannte nitrifizierende Bakterien, die sich an speziellen Filtermedien ansiedeln, sorgen für die Umwandlung des Ammoniaks zu Nitrat (NO₃) – eine Stickstoffverbindung, die nun von den Pflanzen aufgenommen werden kann. Mit Hilfe der wichtigen nitrifizierenden Bakterien sorgen die Pflanzen durch ihre Stickstoffaufnahme für eine Aufreinigung des Wassers und sichern somit einen Lebensraum, in dem die Fische überleben können. Während die Pflanzen also von den Fischen Dünger bekommen, reinigen die Pflanzen mit der Stickstoffaufnahme das Wasser für die Fische. Durch die Symbiose zwischen Fisch und Pflanze, entsteht also eine Win-win-Situation für alle Beteiligten.

Aquaponik: der technische Aufbau

Die Technologie Aquaponik, deren Grundsystem bereits in der ehemaligen DDR bekannt war und erforscht wurde, funktioniert in einem Kreislaufsystem. Das Wasser wird zu den Pflanzen gepumpt und fließt von dort wieder zurück in den Fischtank. In diesem Kreislauf integriert oder aber parallel geschaltet muss zwingend eine Filtereinrichtung installiert werden. In dieser findet die essentielle Nitrifikation der Stickstoffverbindungen durch Bakterien statt. Diese Filtereinrichtung ist sozusagen das Herz einer jeden Aquaponikanlage. Deshalb sollte diesbezüglich mit großer Sorgfalt geplant werden. Die Größe des Filters ist natürlich nach der Fisch-Besatzdichte und der Futtermenge zu berechnen. Die Größe der Pflanzenbeete sollte ebenfalls in Abhängigkeit von der Besatzdichte sowie der individuellen Nährstoffbedarfe der kultivierten Pflanzenarten ermittelt werden. Einen großen Nachteil hat die dargestellte Form von Aquaponik, in der Fisch und Pflanze direkt über einen Wasserkreislauf miteinander verbunden sind: Es ist nicht möglich, gleichzeitig die spezifischen optimalen pH-Werte für Fische und Pflanzen einzustellen. Außerdem werden die Pflanzen nur mit Stickstoff in ausreichender Menge versorgt. Eine ergänzende Gabe weiterer Nährstoffe ist auf Grund einer zu hohen Belastung der Fische nicht möglich. Die Lösung ist ein Zweiwege-Kreislauf, bei dem ein eigener Wasserkreislauf für die Pflanzen besteht, welcher jedoch stets mit Wasser aus dem Fisch-Kreislauf gespeist wird. Dank der zwei getrennten Kreisläufe ist eine Ergänzungsdüngung der Pflanzen möglich.

Um die Pflanzen in einem hydroponischen System wie der Aquaponik anzubauen, bieten sich verschiedene Formen an. Eine Möglichkeit ist es, große Beete, sogenannte „grow-beds“, mit Kies oder Blähton anzulegen. Die Pflanzen wurzeln in dieses anorganische Substrat, das in regelmäßigen Abständen mit dem Wasser aus dem Fischbecken geflutet wird.

Die Kultur des Gemüses mit Hilfe der „Nurtient Film Technique“ (kurz NFT) bietet sich in der Aquaponik als eine weitere Möglichkeit an. Hier stehen die Pflanzen in Rohrsystemen mit geringem Gefälle, durch welche ein ständiges Rinnsal mit dem Fischbeckenwasser läuft und die Pflanzen versorgt, bevor es wieder in den Fischtank zurückgeleitet wird. Ein weiteres Anbauverfahren ist die „Deep Water Culture“. Dabei wird das Wasser von den Fischen in ein anderes 15 bis 30 cm flaches Becken gepumpt. In diesem Becken liegen auf der Wasseroberfläche Styroporplatten mit Löchern. Die Pflanzen werden auf das Styropor gelegt und erhalten mit ihren Wurzeln über das eingelassene Loch Kontakt mit dem Wasser. Die Pflanzen wurzeln direkt in das Wasser. Dabei ist auf eine zusätzliche Versorgung der Unterwasserwurzeln mit Sauerstoff zu achten, damit die Wurzeln nicht absterben.

Aquaponik: ein System für die Zukunft?

Nicht nur Forschungseinrichtungen wie das Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) in Berlin beschäftigen sich intensiv mit der Thematik Aquaponik. Im Internet hat sich mittlerweile eine riesige kompetente Fangemeinde ausgebreitet, die in Foren einen regen Austausch zum Eigenbau und Betrieb von Heim-Aquaponikanlagen führt. Im Rahmen der Umweltdebatte kann die Symbiose von Fisch und Pflanze nämlich mit positiven Eigenschaften gegenüber der konventionellen Gemüseproduktion auftrumpfen: Deutliche Wasserersparnis, Einsparung mineralischer Dünger und die resultierende Entlastung unserer Ackerböden sind einige positive Effekte einer Aquaponikanlage. Zur regionalen Lebensmittelversorgung im urbanen Raum bietet sich dieses Anbausystem an, da situationsbedingt im Synergieeffekt die Abwärme von technischen Einrichtungen anderer Gebäude genutzt werden könnte, um das Gewächshaus und das Fischbeckenwasser zu beheizen. Die ersten kommerziellen Anlagen von mehreren hundert Quadratmetern wurden im städtischen Raum auf alten Fabrikgeländen oder auf Flachdächern bereits errichtet. Die aufwendige Technik einer kommerziellen Aquaponikanlage führt jedoch zu hohen Investitionskosten, die die Erzeugnisse nicht in preisliche Konkurrenz mit Fisch und Gemüse aus gewöhnlicher Produktion treten lassen. Im Zuge der voranschreitenden Urbanisierung bietet Aquaponik jedoch eine verbrauchernahe Möglichkeit zur Herstellung von frischen Lebensmitteln mit kurzem Transportweg. Trotzdem ist selbst in städtischen, dichtbesiedelten Gebieten die Aquaponik lediglich als Ergänzung zur konventionellen Produktion von Gemüse und Fisch einzustufen. Momentan kann diese Technik vor allem wegen der immensen Investitionskosten noch nicht in Konkurrenz treten. Aber dennoch: Zur Reinigung des heimischen Gartenteiches ist Aquaponik eine attraktive und innovative Alternative, die ganz nebenbei noch frisches Gemüse abwirft.

Eine weitere innovative Art Gemüse anzubauen, sind vertikale Gärten. Besonders in der urbanen Landwirtschaft wird gerne auf diese platzsparende Alternative gesetzt.