PERCIPONIE

Das Projekt

Das Pro­jekt PERCIPONIE ist ein grenz­über­schrei­ten­des Koope­ra­ti­ons­netz­werk im Bereich For­schung, Ent­wick­lung und Inno­va­tio­nen. In einer grenz­über­schrei­ten­den Koope­ra­ti­on bün­deln Pro­jekt­part­ner aus Hoch­s­cuhu­len 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/

 

WEITERFÜHRENDE INFORMATIONEN

Erfah­re mehr zu inno­va­ti­ver Aqua­kul­tur im Container.