WAFRA - Autarke Aquaponik-Anlage in entlegenen Regionen: eine intelligente und lernfähige Lösung für sozioökonomisches Wachstum

Für die Reinigung von Abwässern aus Aquaponik-Anlagen soll ein bioelektrochemisches System (BES) entwickelt und erforscht werden, um Abwasser aus Fischkulturen kostengünstig und eigeständig so aufzubereiten, dass es direkt als Nährlösung für Pflanzen in Hydrokulturen genutzt werden kann. Zudem soll die Implementierung dieser Systeme in Pilotanlagen begleitet und unterstützt werden. Obwohl die Aquaponik-Technologie, d.h. die Verbindung der Zucht von Fischen in Aquakultur und der Kultivierung von Nutzpflanzen in Hydrokultur, in den letzten Jahren einige Fortschritte gemacht und sich von kleinen Anlagen zur Selbstversorgung hin zu größeren markttauglichen Anlagen entwickelt hat, sind zwei ursprüngliche Hauptprobleme noch immer nicht gelöst. So bereiten die Reinigung des Abwassers aus der Fischkultur und damit die Justierung der Nährstoffkonzentrationen, vor allem des Stickstoff- und Nitratgehalts, noch immer Schwierigkeiten. Dadurch bedürfen auch Filtersysteme, die nach dem aktuellen Stand der Technik arbeiten, ständiger Überwachung und Wartung. Des Weiteren ist die Entstehung von organoleptischen Substanzen, die den typischen Fischgeruch verursachen, ein Hindernis, dass die Ansiedelung solcher Anlagen in wohnortsnahen Arealen behindert.

Ausgehend von diesen Herausforderungen soll im Gesamtvorhaben WAFRA ein Bioremediationsbehälter auf Basis mikrobieller elektrochemischer Technologien, ein sogenannter bioelektrochemischer Tropfkörperreaktor, entwickelt und validiert werden, um den Stickstoffgehalt des Fischkulturabwassers für die Pflanzenzucht zu optimieren. Das System soll mit Sensoren und Aktoren ausgestattet sein, um eine intelligente Steuerung zu ermöglichen, d.h. Systemparameter werden kontrolliert und es wird automatisch eingegriffen, wenn diese sich außerhalb der Zielvorgaben befinden. So soll sichergestellt werden, dass nur Wasser mit geeigneten Konzentrationen des Pflanzennährstoffs Nitrat zu den Hydrokulturen gelangt. Anschließend fließt das Prozesswasser wieder zurück zur Fischkultur, um den Wasserverbrauch zu minimieren. Die im Rahmen von WAFRA zu installierenden Aquaponik-Demonstratoren in Tunesien und Ägypten werden mit einer Photovoltaik-Anlage ausgestattet, um sie mit der notwendigen elektrischen Energie zu versorgen, so dass das gesamte System komplett selbstständig (autark) betrieben werden kann. Dies resultiert nicht nur in einer benutzerfreundlichen und dezentralen Technologie für Wertschöpfung (Fischzucht, Abwasserreinigung, Pflanzenzucht) auf Gemeindeebene sondern bietet auch signifikante Vorteile im nachhaltigen Wassermanagement.