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Aquaponik: Ökologische Wasserreinigung in Aquakulturen – mit weniger Aufwand!

Forschende der Hochschule Hof wollen den Arbeits- und Materialeinsatz unter anderem bei der Bewirtschaftung von geschlossenen Aquakulturanlagen senken. Gelingen soll dies mit Hilfe biologisch abbaubarer, sogenannter „Aufwuchskörper“ zur Wasserreinigung. Diese könnten konventionelle Reinigungselemente aus erdölbasierten Kunststoff schon bald ersetzen und somit die Umweltverträglichkeit erhöhen. Das Forschungsprojekt dazu läuft seit April 2021.

Aufwuchskörper – der Schlüssel für eine biologische Wasserreinigung in Aquakulturen; Bild: Hochschule Hof;

Die Aquakultur gehört zu dem am schnellst wachsendem Lebensmittelsektor mit einer jährlichen Produktion im Wert von 250 Milliarden US-Dollar. Aufwuchskörper sind dabei nicht wegzudenken: Durch ihre große Oberfläche auf der Bakterien siedeln, helfen sie giftige Stoffwechselprodukte in eine unbedenklichere Form zu überführen. So wird Wasser gespart und die Umwelt geschützt. Doch bestehen Aufwuchskörper in der Regel aus erdölbasierten Kunststoffen, wie z.B. PE und PP.

Ihr Recycling ist aufwändig und Plastik in den Weltmeeren und Gewässern stellt die Menschheit vor eine große Herausforderung – aus Plastik kann schließlich Mikroplastik entstehen, das wir über unser Essen selbst wieder zu uns nehmen und das in jedem Fall schädlich auf die Umwelt und ihre Organismen einwirkt.”

Dr. Harvey Harbach, Verantwortlicher Forschungsbereich Aquaponik

Gefördert wird das bis 2023 laufende Projekt durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des zentralen Innovationsprogrammes Mittelstand (ZIM).

Biokunststoff statt Plastik

Generell gilt es deshalb Stoffe zu finden, welche konventionelle Kunststoffe ersetzen können. Im Fall der Aufwuchskörper bietet sich als Werkstoff der Einsatz von Biokunststoff an.  In enger Kooperation der beiden an der Hochschule Hof ansässigen Institute für angewandte Biopolymerforschung (ibp) und für Wasser und Energiemanagement (iwe) beschäftigt sich ein Forscherteam genauer mit dieser Thematik.  In Zusammenarbeit mit einem Wirtschaftsunternehmen aus Franken werden seit Anfang April 2021 unter dem Projektnamen „BioBioCarrier“ vollständig biologisch abbaubare Aufwuchskörper für die biologische Wasseraufbereitung entwickelt.

Kreislaufsysteme an der Hochschule Hof; Bild: Hochschule Hof;

Test verschiedener Materialien

„Die Schwierigkeiten im Projekt liegen bei der richtigen Auswahl der Biopolymere und der damit verbundenen Abbaubarkeit im Wasser. Der neue Aufwuchskörper darf sich nicht zu schnell im Süßwasser abbauen“, erklärt Projektmitarbeiterin Frau Christin Baumgart (ibp). Durch die Kombination von verschiedenen Polymeren miteinander sollen neue Eigenschaften generiert werden: Das bedeutet, dass die biologische Abbaubarkeit in Wasser angepasst werden kann. Die bisherigen Ergebnisse sehen vielversprechend aus. Entsprechend konnten bereits Fortschritte erzielt und Lösungswege identifiziert werden. Bis zur Marktreife müssen jedoch noch einige Hürden genommen werden. Projektmitarbeiter Sebastian Kanne (iwe) erläutert:

Da die Anwendung in der Aquaponik stattfindet, müssen die Stoffe auch für die Fische und Pflanzen geeignet sein. Die eingesetzten Stoffe müssen unbedenklich sein, biologisch abbaubar und idealerweise biobasiert. Ferner muss aber auch die biologische Abbaubarkeit noch ausführlich betrachtet werden, damit sich die Aufwuchskörper auch wirklich in dem vorgegebenen Zeitrahmen zersetzen.”

Sebastian Kanne, Projektmitarbeiter

Neuentwicklung winkt

Eine entscheidende Herausforderung im Projekt, die aber einen Durchbruch innerhalb der betroffenen Industrie bedeuten könnte, könnte letztlich eine Neuentwicklung liefern, an der man derzeit in Hof arbeitet: „In aquaponischen Systemen müssen in regelmäßigen Abständen manuell Nährstoffe zugegeben werden, ohne die Pflanzen nicht oder nur schlecht wachsen können. Dies erfordert vorangegangene Messungen, folglich Labortechnik somit Arbeitszeit und ist letzten Endes äußerst kostenintensiv.

Unsere Idee ist es, den biologischen Abbau des Produktes mit dem Freisetzen der für die Pflanzen benötigten Stoffe zu kombinieren. Dies würde folglich die Arbeitszeit und notwendige Laborausstattung reduzieren und entscheidend die Wirtschaftlichkeit verbessern.“

Dr. Harvey Harbach

Und weiter: „Zurzeit sind keine vergleichbaren Produkte auf dem Markt. Hier würde es sich um eine echte Innovation handeln, welche dem Partnerunternehmen eine hervorragende Marktposition bieten, Geld in die Region holen und Arbeitsplätze ausbauen würde. Wir arbeiten auf Hochtouren und rechnen schon bald mit dem Durchbruch, dass dieses Produkt zwischen Fischen und Pflanzen nicht mehr wegzudenken ist.“


Dr. Harvey Harbach
Sebastian Kanne
Rainer Krauß

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