Kurs Aquaponik – 05: Biofilter: Funktion

Hier entsteht gerade ein kleiner Online-kurs aquaponik. Wenn Du Lust hat, darfst Du dem Entstehungsprozess gerne zuschauen. Für Feedback bin ich sehr dankbar! Benutze bitte das Kommentarformular unten.

Die Biofilter filtern das Wasser aus dem Fischtank mechanisch und chemisch. Außerdem bilden die Biofilter als Pflanzbeete den Lebensraum für die Pflanzen in der Aquaponik.

Mechanische Filterung

Aus dem Fischtank werden neben Wasser auch feste Ausscheidungen der Fische, Futterreste oder Algen in die Pflanzbeete gepumpt. Damit das Substrat der Filter nicht verstopft, müssen entweder Würmer dafür sorgen, dass diese Feststoffe umgesetzt werden oder die Feststoffe müssen vorab mechanisch entfernt werden.
Die einfachste Methode sind Absetzbecken, in denen die Wassergeschwindigkeit so herabgesetzt wird, dass sich Schwebstoffe am Grund absetzen. Von dort können sie mit einem Mulmsauger entfernt werden.

Verwertung der Schwebstoffe durch Würmer

Da auch in den Schwebstoffen Nährstoffe enthalten sind, ist es natürlich besser (und einfacher), diese auch zu nutzen. Deshalb setzt man in die Pflanzbeete Würmer ein. Nicht alle Würmer sind zu diesem Zweck gleich gut geeignet. Die typischen „Regenwürmer“ aus dem Garten brauchen andere Bodentiefen, als wir sie in der Aquaponik bereitstellen können. Gut geeignet sind Rotwürmer (Eisenia foetida, Eisenia andrei, Dendrobena veneta), die für Wurmkompost oder als Angelköder verkauft werden.
Wurmkompost werden dabei besonders gute Eigenschaften nachgesagt. So soll er die Abwehrkräfte gegen Pflanzenkrankheiten und Parasiten stärken (1).
Dauergeflutete Pflanzbeete mit einfachem Überlauf eigenen sich nicht für die Verwendung von Kompostwürmern. Die regelmäßige Überflutung in gepumpten Systemen hingegen schadet den Würmern nicht.

Chemische Filterung

Das Substrat bildet auch den Lebensraum für die Bakterien, die in einem zweistufigem Prozess von den Fischen ausgeschiedenes Ammoniak in Nitrat umwandeln. Der erste Schritt dieser sogenannten Nitrifikation läuft aerob (in sauerstoffhaltiger Umgebung) als Oxidation des Ammoniak zu Nitrit durch Nitritbakterien ab. (Oxidation = Verbindung eines Stoffes mit Sauerstoff; z.B. Eisen zu Rost/Eisenoxid)
Im zweiten Prozessschritt wandeln Nitratbakterien Nitrit durch Oxidation in Nitrat um. Auch diese Bakterien leben aerob, brauchen also Sauerstoff. Hier wird wieder deutlich, welchen wichtigen Beitrag die Würmer leisten. Verstopfen die Filter durch Schwebstoffe, entstehen anaerobe Zonen, in denen die Bakterien des Nitrifikationsprozesse sterben und anaerobe Fäulnisprozesse einsetzen. Den Sauerstoff erhält das Wasser durch das Pumpen in das Substrat.

Wirkung von Nitrat

Nitrat ist ein wichtiger Pflanzendünger, der vor allem Blattwachstum erzeugt. Bei Salaten ist dieses im gewissen Umfang wünschenswert. Zu hohe Nitratmengen lagern sich in den Blättern ab und werden beim Verzehr im Körper aufgenommen. Nitrat und Nitrit stehen im Verdacht durch Umwandlung in Magen und Darm zu u.a. Nitrosaminen  krebserregend zu sein (3).
Darüber hinaus führt ein Überangebot an Nitrat bei fruchtbildenden Pflanzen (z.B. Tomaten) zu übermäßigem Blattwachstum und Verkümmern der Fruchtansätze. Daher ist auf ein ausgewogenes Verhältnis von Biofiltern zu Biomasse Fisch zu achten.

Umweltbedingungen

Ein Produkt der Nitrifikation ist Säure, daher kann das Wasser im Kreislauf zunehmend versauern. Die Bakterien im Biofilter benötigen aber eher eine basische bis neutrale Umgebung, weshalb im Rahmen der regelmäßigen Wartung Gegenmaßnahmen zur Stabilisierung des pH-Wertes zu ergreifen sind.

Ein weiterer wichtiger Parameter für den Prozess der Nitrifikation ist die Temperatur. Unter 12° C verlangsamt sich die Nitrifikation (4). Bei unter 0° C sterben die Bakterien der Biofilter ab (1). Verzichtet man in mitteleuropäischen Breiten auf eine Beckenheizung, so muss das System jedes Jahr von neuem Eingefahren werden! Alternativ zur Beckenheizung könnte es klappen, die gut isolierten Fischtanks bis unter die frostfreie Zone im Erdreich einzugraben. Das habe ich allerdings nicht getestet. Erfahrungen dazu wären sehr willkommen!

Test zur Funktion der Biofilter

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Inhaltsverzeichnis

Teil 1

Einführung in den Kurs

Unterschiede konventionelle Aquakultur und Aquaponik

Kreislaufsysteme: Futter – Fisch – Bakterien – Pflanzen

Wasserkreislauf: Tanks, Pumpen und Pflanzbeete

Biofilter: Funktion

Biofilter: Aufbau und Aktivierung

Fische

Pflanzen

Wartungsarbeiten

Teil 2

Bauanleitung IBC Aquaponik

1) Bernstein, S. (2011). Aquaponic gardening. Gabriola, BC: New Society Publishers.

2) Nitrifikation. (2016). [online] de.wikipedia.org. Available at: https://de.wikipedia.org/wiki/Nitrifikation [Accessed 5 Mar. 2016].

3) Fragen und Antworten zu Nitrat und Nitrit in Lebensmitteln – BfR. (2016). [online] Bfr.bund.de. Available at: http://www.bfr.bund.de/de/fragen_und_antworten_zu_nitrat_und_nitrit_in_lebensmitteln-187056.html [Accessed 5 Mar. 2016].

4) Nitrifikation. (2016). [online] Wasser-wissen.de. Available at: http://www.wasser-wissen.de/abwasserlexikon/n/nitrifikation.htm [Accessed 5 Mar. 2016].

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