Borgmann Aquaponik Hydroponik
Das UASB-Effluent (Aufbereiteter Aquaponik-Abfall) kann nach einer gezielten weiteren Aufbereitung als Nährstoffquelle für die Hydroponik genutzt werden. Dieser Filter spielt eine wichtige Rolle in Aquaponiksystemen mit gekoppelter und entkoppelter Nährstoff-Rückgewinnung.
- Nährstoffgehalt: Nach der anaeroben Behandlung enthält das Effluent noch reichlich anorganische Nährstoffe wie Phosphat und Ammoniumsalze, die für das Pflanzenwachstum essentiell sind.
- Projekt HypoWave: Forscher des Fraunhofer IGB untersuchen im Projekt HypoWave und dessen Nachfolger HypoWave+, wie kommunales Abwasser, das u. a. in UASB-ähnlichen Verfahren behandelt wird, so aufbereitet werden kann, dass es als Bewässerungswasser für die hydroponische Pflanzenzucht dient.
- Vorteile: Dieses Konzept verbindet die Wasseraufbereitung mit der Nahrungsmittelproduktion, spart Trinkwasser und schließt Nährstoffkreisläufe. Pilotprojekte zeigen, dass nur eine geringe zusätzliche Nährstoffzugabe notwendig ist, um ein gutes Pflanzenwachstum zu erzielen.
- Herausforderungen: Eine entscheidende Voraussetzung ist die sichere Entfernung von Schadstoffen (organische Spurenstoffe, Schwermetalle) und pathogenen Keimen, um die Produktqualität und Lebensmittelsicherheit zu gewährleisten.
In Goddeks DAPS-Konzept liefert der UASB-Reaktor einen mineralisierten Effluat, der aber noch nicht direkt Hydroponik-tauglich ist. Er enthält:
| Fraktion (Untergruppe von Stoffen in einem Stoffgemisch) | Problem |
|---|---|
| NH₄⁺ (statt NO₃⁻) | Phytotoxisch in hohen Konzentrationen |
| Gelöster P (PO₄³⁻) | Oft überschüssig, Fällungsgefahr mit Ca²⁺ |
| Organische Reststoffe | Kann Pathogene/Hemmstoffe enthalten |
| Fehlende Elemente | K, Ca, Mg, Mikronährstoffe oft unzureichend |
| pH instabil | Oft >7,5 durch anaerobe Prozesse |
Diese Technik ist sehr komplex und umfasst (im Telegrammstil) folgende Schritte die zur Aufarbeitung und Wiederverwendung der Nährstoffe nötig sind:
1 – Ist-Analyse (UASB-Effluat)
Eingabe der Messwerte:
NH4-N, NO3-N, PO4-P, K, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo
pH, EC, Temperatur, Alkalinität (KH)
2 – Soll-Profil (Hydroponik-Ziellösung)
Referenzlösungen hinterlegen (z.B. nach Hoagland, Resh, oder systemspezifisch):
3 – Delta-Berechnung & Aufbereitungsschritte
Chemische Prozessschritte berechnen: Δ[Ion] = Soll - (Ist × Verdünnungsfaktor)
Dann je nach Delta (Ausschnitt & Beispiele):
| Situation | Maßnahme |
|---|---|
| NH₄⁺ zu hoch | Strippen (Lufteintrag + pH↑) oder Nitrifikationsstufe |
| PO₄ zu hoch | Fällung mit Ca(OH)₂ → Struvit/CaP berechnen |
| K fehlt | Dosierung KNO₃ oder K₂SO₄ |
| Ca fehlt | Ca(NO₃)₂ – aber Fällungsrisiko mit PO₄ beachten! |
| Mg fehlt | MgSO₄ |
| Fe fehlt | Chelat-Fe (EDTA/DTPA/EDDHA je nach pH) |
| pH falsch | HNO₃ / KOH / Ca(OH)₂ |
4 – Fällungsrisiko-Check (kritisch !)
Ionenprodukt vs. Löslichkeitsprodukt (Ksp):
5 – Dosierkalkulation
Umrechnung von Ionendefizit → Chemikalienmenge:
6 – Monitoring & Feedback
- Logging der Messwerte über Zeit
- Trendanalyse (z.B. K/Ca-Ratio-Drift)
- Alarm bei kritischen Abweichungen
Kommentar: Diese kurze Übersicht zeigt bereits den technischen Aufwand zur Einsparung geringer Nährstoffmengen. Die Anlagengröße bestimmt die Notwendigkeit bzw. die Sinnhaftigkeit dieses Prozesses. Oder der Dünge-Preis. Die notwendige Nährstoff-Vollanalyse kostet schnell 100–200 € - pro Aufarbeitungszyklus. Beispielpreise dazu hier.
HypoWave+ ist ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördertes Forschungsprojekt, das die großtechnische Umsetzung eines Verfahrens zur wassersparenden Pflanzenzucht mit aufbereitetem kommunalem Abwasser wissenschaftlich begleitet. Es ist der Nachfolger des Pilotprojekts HypoWave.
Das Projekt setzt sich mit der großtechnischen Realisierung eines hydroponischen Gemüseanbaus in Gifhorn auseinander, bei dem aufbereitetes Abwasser als vollständiger Ersatz für Trink- und Grundwasser dient. Die zentralen Ziele sind:
- Wissenschaftliche Begleitung: Die Umsetzung eines Reallabors mit einer Anbaufläche von einem Hektar (600–700 Tonnen Gemüse pro Jahr) wird wissenschaftlich begleitet.
- Integriertes Qualitätsmanagement: Entwicklung eines ganzheitlichen Qualitätsmanagements für die gesamte Prozesskette, von der Wasseraufbereitung über die Pflanzenproduktion bis zum Verkauf.
- Sichere Wasseraufbereitung: Gewährleistung der Produktsicherheit durch die Entwicklung und Etablierung einer hochwertigen Aufbereitungstechnik, darunter ein neuartiger Aktivkohle-Biofilter und ein molekularbiologisches Detektionssystem für Viren.
- Digitale Vernetzung: Aufbau eines biointelligenten Gesamtsystems durch die Vernetzung von Wasseraufbereitung und Gemüseproduktion mittels Sensorik und künstlicher neuronaler Netze.
- Marktreife: Die Erkenntnisse sollen dazu dienen, das Verfahren als tragfähige, ressourceneffiziente Innovation für andere Standorte übertragbar zu machen.
Hier sind die wichtigsten Links und weitere Quellen zu dem Projekt HypoWave+:
- Offizielle Projektseite am Fraunhofer IGB (deutsch): https://www.igb.fraunhofer.de/de/referenzprojekte/hypowave-plus.html
- Offizielle Projektseite am Fraunhofer IGB (englisch): https://www.igb.fraunhofer.de/en/reference-projects/hypowave-plus.html
- Pressemitteilung (2024): https://www.igb.fraunhofer.de/de/presse-medien/presseinformationen/2024/neuartiger-landwirtschaftlicher-anbau-mit-aufbereitetem-wasser-erstes-reallabor-in-betrieb.html
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