Kreislauf-Aquakultursysteme:
Potenziale, Grenzen und der Weg nach vorn
Was RAS für Mensch und Umwelt leisten können – und wo ihre Grenzen liegen
Die Aquakultur spielt eine zunehmend zentrale Rolle bei der Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung. Gleichzeitig geraten Wildfischbestände unter Druck, und aquatische Ökosysteme sind immer stärker von Klimawandel, Umweltverschmutzung und Übernutzung betroffen. Von modernen Lebensmittelsystemen wird daher mehr erwartet: höhere Effizienz, bessere Umweltbilanz, erhöhte Biosicherheit und größere Resilienz.
Kreislauf-Aquakultursysteme (Recirculating Aquaculture Systems, kurz RAS) gelten als ein möglicher Ansatz, um diesen Herausforderungen zu begegnen. Sie werden häufig als technologische Lösung für viele Probleme der Aquakultur dargestellt. In der Realität sind RAS weder ein Allheilmittel noch eine vorübergehende Modeerscheinung. Sie sind ein Werkzeug – leistungsfähig, wenn sie richtig geplant und betrieben werden, begrenzt, wenn dies nicht der Fall ist.
Dieser Artikel erläutert, was RAS sind, worin ihre Stärken liegen, wo ihre Grenzen verlaufen und warum sie heute eine wichtige Rolle in der Lebensmittelproduktion spielen.
Was ist ein Kreislauf-Aquakultursystem?
Ein Kreislauf-Aquakultursystem ist ein landbasiertes Produktionssystem, in dem Wasser kontinuierlich aufbereitet und wiederverwendet wird, anstatt nach einmaliger Nutzung abgeleitet zu werden. Durch eine Kombination aus mechanischer Filtration, biologischer Behandlung und Desinfektion verbleibt der überwiegende Teil des Wassers im System, während nur ein kleiner Anteil regelmäßig ersetzt wird.
RAS eignen sich für die Aufzucht verschiedener aquatischer Organismen, darunter Fische und Garnelen. In diesem Artikel dienen Fische als Modellorganismus zur Veranschaulichung der zugrunde liegenden Prinzipien.
Das zentrale Merkmal von RAS ist die Kontrolle: über Wasserqualität, Umweltbedingungen und biologische Prozesse. Diese Kontrolle verändert grundlegend, wie und wo Aquakultur betrieben werden kann.
Wasserqualität: der entscheidende Faktor in der Aquakultur
Fische leben vollständig in ihrer Umwelt. Anders als Landtiere können sie ungünstigen Bedingungen nicht ausweichen – jede Atmung und jeder physiologische Prozess hängt direkt von der Wasserqualität ab.
Zu den entscheidenden Parametern zählen Temperatur, gelöster Sauerstoff, pH-Wert, Salzgehalt sowie die Konzentration von Stickstoffverbindungen wie Ammonium und Nitrit. Die Fütterung ist dabei der wichtigste Störfaktor: Durch den Stoffwechsel der Tiere werden Sauerstoff verbraucht und Stoffwechselprodukte ins Wasser abgegeben.
Geraten diese Parameter außerhalb geeigneter Bereiche, kann dies Stress, Wachstumsverluste, erhöhte Krankheitsanfälligkeit oder im Extremfall Mortalität verursachen. Die Stabilisierung der Wasserqualität ist daher die zentrale Herausforderung jedes Aquakultursystems.
Wie RAS Wasser managen – und warum das einen Unterschied macht
In klassischen Durchflussanlagen wird Wasser einmal genutzt und anschließend abgeführt. Diese Systeme sind auf große Wassermengen angewiesen, um Abfallstoffe zu verdünnen.
RAS verfolgen einen anderen Ansatz. Das Wasser aus den Fischbecken durchläuft mehrere Aufbereitungsstufen:
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Mechanische Filtration zur Entfernung fester Partikel wie Futterreste und Kot
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Biologische Filtration, bei der Mikroorganismen toxisches Ammonium in weniger schädliche Verbindungen umwandeln
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Desinfektion und Sauerstoffanreicherung zur Kontrolle von Keimen und zur Sicherstellung geeigneter Sauerstoffkonzentrationen
Durch diese kontinuierliche Behandlung kann der Großteil des Wassers wiederverwendet werden. Dadurch sinkt der Frischwasserbedarf erheblich, was RAS besonders relevant für Regionen mit begrenzten Wasserressourcen macht.
Umweltbilanz: Wasser, Fläche und Energie
Ein wesentlicher Vorteil von RAS ist ihre effiziente Nutzung von Wasser und Fläche. Die Produktion erfolgt auf kleinem Raum und ohne direkte Verbindung zu natürlichen Gewässern.
Gleichzeitig verlagert sich der ökologische Schwerpunkt von Wasser auf Energie. Pumpen, Belüftung, Sensorik, Steuerungssysteme und Temperaturregelung benötigen elektrische Energie. Die ökologische Gesamtbilanz eines RAS hängt daher maßgeblich davon ab, wie diese Energie erzeugt und genutzt wird.
Gut konzipierte Systeme können ihren Fußabdruck durch die Integration erneuerbarer Energien, die Nutzung von Abwärme oder durch lastoptimierten Betrieb deutlich reduzieren. Ohne diese Integration besteht jedoch die Gefahr, neue Umweltbelastungen zu schaffen.
Kontrolle, Daten und Vorhersagbarkeit
Moderne RAS basieren auf kontinuierlicher Überwachung und Automatisierung. Sensoren erfassen zentrale Parameter in Echtzeit und ermöglichen es, Abweichungen frühzeitig zu erkennen und gegenzusteuern.
Automatisierung ersetzt dabei nicht die menschliche Kontrolle, verbessert jedoch die Vorhersagbarkeit. Stabile Bedingungen reduzieren chronischen Stress für die Tiere, fördern gleichmäßiges Wachstum und ermöglichen eine verlässlichere Produktionsplanung. Diese Planbarkeit ist einer der zentralen Vorteile von RAS gegenüber offenen Systemen, die stärker von Wetter, saisonalen Schwankungen und Umweltbelastungen abhängig sind.
Was bedeutet RAS für Konsumentinnen und Konsumenten?
Lebensmittelsicherheit und Biosicherheit
In offenen Aquakultursystemen können hohe Besatzdichten und begrenzte Wassersteuerung das Risiko von Krankheitsausbrüchen erhöhen, was teilweise den Einsatz von Antibiotika oder chemischen Behandlungen nach sich zieht. Dies wirft Fragen hinsichtlich antimikrobieller Resistenzen und langfristiger Umweltwirkungen auf.
RAS können Krankheitsrisiken nicht vollständig eliminieren, ermöglichen jedoch eine bessere Prävention. Wasser kann vor Eintritt in das System behandelt werden, und einzelne Produktionseinheiten lassen sich isolieren. Dadurch sinkt die Wahrscheinlichkeit großflächiger Ausbrüche und der Bedarf an medikamentösen Eingriffen – vorausgesetzt, die Systeme werden verantwortungsvoll betrieben.
Rückverfolgbarkeit und Kontaminationsrisiken
Fische in RAS wachsen in einer kontrollierten Umgebung auf, die weitgehend von verschmutzten Flüssen, Seen oder Meeren entkoppelt ist. Dadurch lassen sich viele Umweltkontaminanten besser kontrollieren. Themen wie Mikroplastikbelastung sind in geschlossenen Systemen deutlich einfacher zu managen, auch wenn die Qualität des Futters weiterhin eine zentrale Rolle spielt.
Schutz von Ökosystemen durch Entkopplung
Da RAS landbasiert und geschlossen betrieben werden, können sie abseits sensibler Ökosysteme errichtet werden. Bei sachgemäßer Auslegung wird kein unbehandeltes Abwasser in natürliche Gewässer eingeleitet, und Wechselwirkungen mit Wildpopulationen werden minimiert.
Diese Entkopplung gewinnt an Bedeutung, da Klimawandel und menschliche Nutzung aquatische Lebensräume zunehmend belasten.
Die Grenzen von RAS: worauf es ankommt
RAS sind komplexe Systeme. Sie erfordern hohe Anfangsinvestitionen, technisches Know-how, zuverlässige Infrastruktur und eine kontinuierliche Energieversorgung. Ihre Leistungsfähigkeit hängt stark von der gewählten Art, dem Standort, dem Systemdesign und dem operativen Management ab.
Wassereffizienz allein garantiert keine Nachhaltigkeit. Damit RAS ihr Potenzial entfalten können, müssen sie in übergeordnete Ressourcen- und Energiesysteme eingebettet werden, anstatt als isolierte technische Lösung betrachtet zu werden.
Futter: eine ungelöste Herausforderung der Aquakultur
Unabhängig vom Produktionssystem basiert ein Großteil der intensiven Aquakultur noch immer auf Futtermitteln mit marinen Bestandteilen. Dies stellt weiterhin eine erhebliche Belastung für marine Ökosysteme dar.
Alternative Proteinquellen entwickeln sich zwar rasch, sind jedoch noch keine universelle Lösung. Eine wirklich nachhaltige Aquakultur erfordert Fortschritte entlang der gesamten Wertschöpfungskette – nicht nur auf Betriebsebene.
Kein Patentrezept – aber bessere Systeme
Es gibt keine perfekte Methode der Fischproduktion. Unterschiedliche Ansätze bringen unterschiedliche Zielkonflikte mit sich, und eine nachhaltige Ernährung der Zukunft wird auf einer Vielfalt angepasster Systeme beruhen.
Kreislauf-Aquakultursysteme bieten einen leistungsfähigen Rahmen für kontrollierte, ressourceneffiziente und resiliente Fischproduktion – sofern sie als Teil eines integrierten Gesamtsystems gedacht werden.
Die Perspektive von Blue Planet Ecosystems
Bei Blue Planet Ecosystems verstehen wir Aquakultur nicht als isolierte Produktionsstätte, sondern als kritische Infrastruktur, in der Biologie, Energie, Wasser und Daten zusammenwirken müssen. Viele der Herausforderungen von RAS entstehen nicht durch das Prinzip selbst, sondern durch fragmentierte Planung und Betrieb.
Wir entwickeln Systeme, die sich an lokale Energie- und Ressourcenströme anpassen, erneuerbare Energien und Abwärme integrieren und durch Automatisierung und Monitoring langfristige Stabilität ermöglichen. Modulare Architekturen erlauben schrittweises Wachstum, reduzieren Investitionsrisiken und fördern Lernen im realen Betrieb.
Unsere Mission ist es, Sonnenlicht in Meeresfrüchte zu verwandeln – durch automatisierte, modulare und ressourceneffiziente Aquakulturinfrastruktur. Nicht durch Perfektion, sondern durch das konsequente Gestalten von Systemen, die in einer sich wandelnden Welt funktionieren.