Weni­ger Auf­wand bei der öko­lo­gi­schen Wasserreinigung

Bei der Bewirt­schaf­tung von Teich­an­la­gen wol­len For­schen­de des Insti­tuts für Was­ser- und Ener­gie­ma­nage­ment (iwe) der Hoch­schu­le Hof den Arbeits- und Mate­ri­al­ein­satz sen­ken . Gelin­gen soll dies mit Hil­fe bio­lo­gisch abbau­ba­rer, soge­nann­ter „Auf­wuchs­kör­per“ zur Was­ser­rei­ni­gung. Die­se könn­ten kon­ven­tio­nel­le Rei­ni­gungs­ele­men­te aus Plas­tik schon bald erset­zen und somit auch Mikro­plas­tik in Was­ser und Fischen redu­zie­ren. Das For­schungs­pro­jekt dazu läuft seit April 2021.
Die Aqua­kul­tur gehört zu dem am schnellst wach­sen­dem Lebens­mit­tel­sek­tor mit einer jähr­li­chen Pro­duk­ti­on im Wert von 250 Mil­li­ar­den US-Dol­lar. Auf­wuchs­kör­per sind dabei nicht weg­zu­den­ken: Durch ihre gro­ße Ober­flä­che auf wel­cher Bak­te­ri­en sie­deln, hel­fen sie gif­ti­ges Ammo­ni­um und Nitrit in weni­ger schäd­li­ches Nitrat umzu­wan­deln. Gleich­zei­tig wird so Was­ser gespart und die Umwelt geschützt. Doch bestehen Auf­wuchs­kör­per in der Regel aus Plas­tik oder ande­ren erd­öl­ba­sier­ten Kunststoffen.

„Ihr Recy­cling ist auf­wän­dig und Plas­tik in den Welt­mee­ren und Gewäs­sern stellt die Mensch­heit vor eine gro­ße Her­aus­for­de­rung — aus Plas­tik kann schließ­lich Mikro­plas­tik ent­ste­hen, das wir über unser Essen selbst wie­der zu uns neh­men und das in jedem Fall schäd­lich auf die Umwelt und ihre Orga­nis­men einwirkt.“
— Dr. Har­vey Har­bach, Ver­ant­wort­li­cher für den For­schungs­be­reich Aquaponik

Bio­kunst­stoff statt Plastik

Gene­rell gilt es des­halb Stof­fe zu fin­den, wel­che kon­ven­tio­nel­les Plas­tik erset­zen kön­nen. Im Fall der Auf­wuchs­kör­per bie­tet sich als Werk­stoff der Ein­satz von Bio­kunst­stoff an. Ein For­scher­team des Insti­tuts für Was­ser- und Ener­gie­ma­nage­ment (iwe) der Hoch­schu­le Hof um Pro­jekt­lei­ter und Ideen­ge­ber Dr. Har­vey Har­bach beschäf­tigt sich genau damit: In Zusam­men­ar­beit mit dem eben­falls an der Hoch­schu­le Hof ansäs­si­gen Insti­tut für Bio­po­ly­mer­for­schung (ibp) und einem Wirt­schafts­un­ter­neh­men aus Fran­ken wer­den seit Anfang April 2021 unter dem Pro­jekt­na­men „Bio­Bio­Car­ri­er“ voll­stän­dig bio­lo­gisch abbau­ba­re Auf­wuchs­kör­per für die bio­lo­gi­sche Was­ser­auf­be­rei­tung ent­wi­ckelt. Geför­dert wird das bis 2023 lau­fen­de Pro­jekt durch das Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Wirt­schaft und Ener­gie im Rah­men des zen­tra­len Inno­va­ti­ons­pro­gram­mes Mit­tel­stand (ZIM).

Test ver­schie­de­ner Materialien

„Die Schwie­rig­kei­ten im Pro­jekt lie­gen bei der rich­ti­gen Aus­wahl der Bio­po­ly­me­re und der damit ver­bun­de­nen Abbau­bar­keit im Was­ser. Der neue Auf­wuchs­kör­per darf sich nicht zu schnell im Süß­was­ser abbau­en“, erklärt Pro­jekt­mit­ar­bei­te­rin Frau Chris­tin Baum­gart. Durch die Kom­bi­na­ti­on von ver­schie­de­nen Poly­me­ren mit­ein­an­der sol­len neue Eigen­schaf­ten gene­riert wer­den: „Das bedeu­tet, dass die bio­lo­gi­sche Abbau­bar­keit in Was­ser ange­passt wer­den kann.“ Die bis­he­ri­gen Ergeb­nis­se sehen jedoch viel­ver­spre­chend aus. Ent­spre­chend konn­ten bereits Fort­schrit­te erzielt und Lösungs­we­ge iden­ti­fi­ziert wer­den. Bis zur Markt­rei­fe müs­sen jedoch noch eini­ge Hür­den genom­men wer­den: “Bei der Aus­wahl der Stof­fe wird dar­auf geach­tet, dass die­se nicht gesund­heits­schäd­lich sind. Da die Anwen­dung in der Aqua­po­nik statt­fin­det, müs­sen die Stof­fe auch für die Fische und Pflan­zen geeig­net sein. Das bedeu­tet, dass hier ein gro­ßes Augen­merk auf die Unbe­denk­lich­keit der Stof­fe gelegt wird, alle bio­lo­gisch abbau­bar und sogar bio­ba­siert sein soll­ten“. Fer­ner müss­te „aber auch die bio­lo­gi­sche Abbau­bar­keit noch aus­führ­lich betrach­tet wer­den, damit die­se sich in dem vor­ge­ge­be­nen Zeit­rah­men zersetzen.“

Neu­ent­wick­lung winkt

Eine ent­schei­den­de Her­aus­for­de­rung im Pro­jekt, die aber einen Durch­bruch inner­halb der betrof­fe­nen Indus­trie bedeu­ten könn­te, könn­te letzt­lich eine Neu­ent­wick­lung lie­fern, an der man der­zeit in Hof arbei­tet: „In aqua­po­ni­schen Sys­te­men müs­sen in regel­mä­ßi­gen Abstän­den Nähr­stof­fe zuge­ge­ben wer­den, ohne die Pflan­zen nicht oder nur schlecht wach­sen kön­nen. Unse­re Idee ist es, den bio­lo­gi­schen Abbau von des Pro­duk­tes mit dem Frei­set­zen der für die Pflan­zen benö­tig­ten Stof­fe zu kom­bi­nie­ren. Dies wür­de folg­lich die Arbeits­zeit redu­zie­ren und die Wirt­schaft­lich­keit ver­bes­sern“, so Dr. Har­bach. Und wei­ter: „Zur­zeit sind kei­ne ver­gleich­ba­ren Pro­duk­te auf dem Markt. Hier wür­de es sich um eine ech­te Inno­va­ti­on han­deln. Wir arbei­ten auf Hoch­tou­ren und rech­nen schon bald wei­te­ren Ergebnissen“.