PERCIPONIE
Das Projekt
Das Projekt PERCIPONIE ist ein grenzüberschreitendes Kooperationsnetzwerk im Bereich Forschung, Entwicklung und Innovationen. In einer grenzüberschreitenden Kooperation bündeln Projektpartner aus Hochschulen und Wirtschaft ihre vielfaltige wissenschaftliche und praktische Expertise.
Das Projektziel ist die Entwicklung eines Aquaponik-Verfahrens als ein nachhaltiges landwirtschaftliches Produktionssystem in der Region Grand Est. Außerdem soll diese neuartige Technologie der gekoppelten Produktion von Fischen und Pflanzen einer breiten Öffentlichkeit in der Grande Region zuganglich gemacht werden.
Spezifische Ziele sind:
- die Erhebung wissenschaftlicher Daten und die numerische Beschreibung (Modellierung) eines Aquaponik-Systems.
- Verbesserung der Produktivität und Rentabilität der Fischzucht durch beste Produktionsbedingungen (besseres Tierwohl) durch innovative Verfahtrenstechnik. Polykultur von Fischen in Becken und Integration von Pflanzen im Aquakultursystem.
Integration einer Pflanzenproduktion in den Wasserkreislauf der Fischzucht
Ein SEAWATER Cube für die Kultivierung von Meeresfisch (z. B. Wolfsbarsch) ist ein in sich geschlossenes, kleines Ökosystem. Wie in den Ozeanen exkretieren Fische aber auch in Kreislaufanlagen organische und anorganische Reststoffe in das Wasser. Im Meer werden diese Reststoffe von anderen Organismen (z.B. Algen) verwertet. In Kreislaufanlagen werden solche Reststoffe mit verschiedenen technischen Verfahren aus dem Wasser entfernt. Sie können jedoch auch sinnvoll genutzt und weiter verwertet werden.
Drei Ausscheidungsstoffe sind besonders interessant als Grundlage für die Primärproduktion:
- Kohlenstoff in der Form von Kohlenstoffdioxid (CO_2)
- Stickstoff in der Form von Nitrat (NO_3)
- Phosphor in der Form als Phosphat (PO_4)
Im Meer nutzen Mikroalgen, Algen und auch höhere Pflanzen diese im Meerwasser gelösten Nährstoffe, um sich mit der Energie, die sie aus dem Sonnenlicht beziehen, zu vermehren und zu wachsen. Der biologische Prozess ist die Photosynthese. In ganzheitlich geschlossenen Kreisläufen können die Nährstoffe aus den Ausscheidungen der Fisch auch von Pflanzen genutzt werden. Hierfür stellt sich die Aufgabe, die Photosynthese und das Wachstum der Pflanzen in einem technischen System abzubilden und in den Fischkreislauf einzubinden. Die Kopplung von Fisch- und Pflanzenproduktion wird als Aquaponic bezeichnet.
Team und Projektaufbau
Das Forschungsteam des Perciponie Projektes setzt sich zusammen aus Experten im Bereich Biologie (Prof. Dr. Uwe Waller), Ingenieurwesen (Kai Wagner, Christian Steinbach), Fischwirtschaft (Hauke Peters) sowie einer Studierenden aus dem Bereich Engineering & Management (Laure Donfack Tadongmo). Zusätzlich unterstützt haben Studierende, zum Beispiel aus Frankreich und Mexiko, die als Praktikantinnen bei SEAWATER Cubes neue Bioverfahren kennenlernen wollten.
Als Ziel des Projektes wurde festgelegt, eine Datengrundlage für die spätere Entwicklung eines Pflanzencontainers zu legen. Dafür soll ein Regalsystem konstruiert werden, das in einem Übersee-Container eingebaut werden kann. Das Sonnenlicht soll durch eine spezielle LED-Beleuchtung ersetzt werden, damit Betreiber unabhängig von Wetter und Jahreszeit Pflanzen produzieren können.
Pflanzenzucht und Projektverlauf
Marktanalysen zeigen, dass der Meeresspargel (auch Queller oder Salicornia genannt) als Pflanze besonders interessant ist. Der europäische Seespargel, den man zum Beispiel an der Nordseeküste findet, ist essbar. Er ist eine Delikatesse und schmeckt salzig. In der Gastronomie sorgt er für das besondere Geschmackserlebnis. Das Gemüse kann blanchiert, kurz angebraten oder auch roh gegessen werden. Die besondere Küche bietet Seespargel beispielsweise zusammen mit Fisch und auf Salat an.
Die ersten Queller-Pflanzen wurden im Frühjahr 2022 aufgezogen. Zunächst wurden aus gekauften Samen in einer Erdkultur kleine und sehr empfindliche Setzlinge bis auf eine bestimmte Größe vorgezüchtet. Diese wurden dann in Boxen im Aquaponic Regal umgesetzt. Die Queller-Pflanzen finden Halt in einem Kunststoffblock über dem Wasser. Dort durchziehen die Wurzeln der Pflanzen dann nicht mehr den Erdboden sondern ragen in Wasser hinab, das aus der Fischkultur kommt. Stickstoff und Phosphor, wichtige Nährstoffe, werden über das Wurzelwerk aus dem Wasser extrahiert. Das Wasser ist zudem temperiert, bietet also ideale Bedingungen für die Pflanzenzucht. Die Pflanzen wachsen, in dem sie die Lichtenergie der LED Beleuchtung für die Photosynthese nutzen.
Konkrete Aufgabenstellungen im Rahmen des Projektes waren:
- Welches ist die richtige LED Beleuchtung, damit die Pflanzen schnell und stark wachsen?
- Wieviel Wasser benötigt die Pflanze und wie kann dieses Wasser energiesparend zugeführt werden?
- Wie sind die Arbeitsabläufe zu gestalten, damit die Pflanzen möglichst personaleffizient kultiviert werden können?
Erste Forschungsergebnisse
Erste Forschungsergebnisse zeigen, dass die Anzucht der Samen nicht auf jedem Untergrund gleich gut gelingt. Es wurden verschiedene Substrate getestet. Ein Erde-Sand-Gemisch stellte sich als fruchtbare Grundlage heraus. Außerdem haben wir in verschiedenen Versuchsreihen über die letzten Monate gemerkt, dass extreme Außentemperaturen die Wachstumsleistung der Pflanzen stark negativ beeinträchtigen. Zudem ist es nicht trivial, das Sonnenlicht durch eine LED Beleuchtung zu ersetzen. Die Wachstumsleistung des Quellers erreichte mit den eingestellten Lichtverhältnissen noch nicht die Erwartungen.
Zahlenmäßig können bereits folgende Abschätzungen getroffen werden:
- Aus den Nährstoffströmen des SEAWATER Cubes können ca. 1000 m² an Gewächshausfläche versorgt werden, also die 8‑fache Anbaufläche an Pflanzen im Vergleich zur Aquakulturfläche.
- Mengenmäßig lässt sich im Vergleich zum Fischoutput eines Cubes auf Phosphorbasis das 11-fache an Pflanzenbiomasse hervorbringen, auf Stickstoffbasis das 18-fache.
EINDRÜCKE
ECKDATEN
Programm: INTERREG
Fördermittelgeber: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung
Laufzeit: 01 | 2020 bis 12 | 2022
Gesamtfördersumme: 1.260.906,36 €
Projektpartner: Universität Lothringen (Projektleitung), Das Labor für Agronomie und Umwelt Lorraine, Universität Lüttich, Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes, CERER-Pisciculture, Agronomisches Technologiezentrum Stree, Aquaponikfarm der Abtei Voges Frankreich, Aquakultursektor des Grand Est, Lux Innovation, SEAWATER Cubes
Offizielle Projekt Homepage: http://perciponie.eu/
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