Forscher haben kürzlich herausgefunden, wie man Algen nutzen kann, um Ammoniak und Nitrate in einen nährstoffreichen Dünger oder Fischfutterbestandteile umzuwandeln.
Ein Kreislaufaquakultursystem (RAS) ist eine Fischfarm an Land, die ihr Wasser wiederverwendet, indem sie es mithilfe aufeinanderfolgender mechanischer und biologischer Prozesse reinigt, bevor es in die Fischtanks zurückgeführt wird.
„Das Prinzip der Wasserwiederverwendung in einer RAS-Anlage besteht darin, dass wir nur sehr kleine Mengen neuen Wassers entnehmen können, um den Betrieb aufrechtzuerhalten“, erklärt die norwegische Forscherin Charlotte Volpe.
Volpe ist Teil eines Forschungsteams, das in Zusammenarbeit mit den Anlagendesignern Nofitech und dem Lachs-Smolt-Hersteller Hardingsmolt an einem Innovationsprojekt namens Wasteless teilnimmt. Im Rahmen des Projekts wurde untersucht, wie der Betrieb der RAS-Anlage noch kreislauforientierter gestaltet werden kann.
Natürliche Wasserreinigung
Derzeit ist es gängige Praxis, RAS-Aquarien mehr Wasser hinzuzufügen, wenn sich herausstellt, dass die Stickstoffkonzentration für die Fische zu hoch ist.
„Aber Süßwasser ist eine wichtige und begrenzte Ressource“, erklärt Volpe. „Aus diesem Grund haben wir daran gearbeitet, seinen Verbrauch zu minimieren, indem wir das bereits in den Systemen vorhandene Wasser reinigen und wiederverwenden. Unser Hauptaugenmerk lag auf der Untersuchung, wie wir das Wasser auf natürliche Weise reinigen können, indem wir die bereits in den Systemen vorhandene mikrobielle Gemeinschaft nutzen.“ „Diesen Prozess nennt man Bioremediation“, sagt sie.
Die Produktionsanlagen von Hardingsmolt verwenden Wasser, das hohe Konzentrationen an Nährstoffen enthält, darunter Phosphate, Ammoniak und Nitrate sowie Fischkot. Das Wasteless-Forschungsteam hat nach Möglichkeiten gesucht, dieses nährstoffreiche Wasser zu nutzen.
Düngemittel und Fischfutter
Volpe erklärt, dass ihr Team Tests durchgeführt hat, um zu sehen, ob Stickstoff und CO2 im Wasser in den RAS-Modulen (Tanksystemen) verwendet werden können, um einen Algenbiofilm in eine Biomasse umzuwandeln, die regelmäßig geerntet und verwendet werden kann entweder ein nährstoffreicher Dünger oder eine Fischfutterzutat.
„Wir haben die Biomasse aus den RAS-Becken geerntet und analysiert und festgestellt, dass sie von Kieselalgen, auch Diatomeenalgen genannt, dominiert wird“, sagt Volpe. „Diese Algen sind reich an Proteinen und Lipiden, und neuere Forschungen haben gezeigt, dass sie ein großes Potenzial als Fischfutter haben“, erklärt sie.
Identische Testergebnisse
Die Tests wurden im SeaLab-Labor des norwegischen Wissenschaftsinstituts SINTEF in Zusammenarbeit mit Forschern der NTNU durchgeführt, die die Experimente durchgeführt haben. Das Team entwickelte Laborpiloten, um sowohl die biologische Sanierung als auch das Algenwachstum unter kontrollierten Bedingungen zu simulieren und dabei die Auswirkungen verschiedener Nährstoffkonzentrationen und unterschiedlicher Ernteintervalle zu untersuchen. Gleichzeitig führte das Team auch Pilotversuche in den RAS-Einrichtungen von Hardingsmolt durch.
„Die Ergebnisse, die wir im Labor erhielten, waren genau die gleichen wie in den Einrichtungen“, sagt Volpe. „Dies bestätigte, dass wir bei SeaLab eine zuverlässige Testumgebung entwickelt haben, die wir für zukünftige Forschungen zu RAS-Systemen nutzen können“, sagt sie.
Aufbau eines neuen Moduls
Volpes Team arbeitet nun daran, das Pilotprojekt zu erweitern und etwas zu entwerfen, das in Zukunft zu einem neuen Typ von RAS-Modul werden könnte. Derzeit stellt die Wasserreinigung in RAS-Systemen Kosten dar, die mit der Einführung neuer Vorschriften höchstwahrscheinlich steigen werden. Ein Bioremediationsmodul, das nicht nur das Wasser „kostenlos“ reinigt, sondern auch eine verwertbare Biomasse produziert, wird daher sehr nützlich sein.
Das Wasteless-Projekt läuft bis 2025 und die Forscher diskutieren bereits über mögliche neue Projekte. „Der nächste Schritt wird der Aufbau eines hochskalierten Pilotprojekts sein, das ausreichend Biomasse produzieren kann, um die Durchführung eines Fischfütterungsexperiments zu ermöglichen“, sagt Volpe.