Keramische Filtersysteme für Aquafarming

Der weltweit steigende Bedarf an Fisch ist langfristig ohne Aqua­farm­ing nicht mehr zu deck­en. Um dabei die hohen Qual­itäts­stan­dards hal­ten zu kön­nen, müssen enorme Frischwasser­men­gen bere­it­gestellt wer­den. In einem Gemein­schaft­spro­jekt mit Part­nern aus Forschung und Indus­trie entwick­el­ten Wis­senschaftler des Fraun­hofer IKTS keramis­che Fil­ter­sys­teme, die das Wass­er in Aquakul­turen nicht nur reini­gen, son­dern gle­ichzeit­ig störende Geruchs- und Geschmacksstoffe adsorbieren.

Die in den let­zten Jahren stark wach­sende Aqua­farm­ing-Indus­trie bietet nicht nur große Chan­cen, son­dern birgt auch wirtschaftliche und ökol­o­gis­che Prob­leme. Vor allem der enorme Frischwasserbe­darf in geschlosse­nen Kreis­läufen stellt die Betreiber vor einige Her­aus­forderun­gen. So führt die Anre­icherung von organ­is­chen Verbindun­gen, die beispiel­sweise durch die Zer­set­zung von Tier­fäkalien und Fut­ter­mit­tel­resten her­vorgerufen wer­den, zu einem erdi­gen bzw. muf­fi­gen Geschmack der schlachtreifen Tiere. Um dieses soge­nan­nte Off-Fla­vor-Prob­lem zu lösen, müssen die Tiere vor der Schlach­tung vier Wochen in einem Beck­en mit per­ma­nen­ter Frischwasserzu­fuhr in Trinkwasserqual­ität gehal­ten wer­den. Das ist ökol­o­gisch prob­lema­tisch und wasser‑, energie- und kostenintensiv.

Winzige Spurenstoff-Partikel zurückhalten

In einem Gemein­schaft­spro­jekt mit Part­nern aus Forschung und Indus­trie, darunter die Werms­dor­fer Fisch GmbH, die West­säch­sis­che Hochschule Zwick­au und die Eilen­burg­er Elek­trol­yse- und Umwelt­tech­nik GmbH, entwick­el­ten Wis­senschaftler des Fraun­hofer-Insti­tuts für Keramis­che Tech­nolo­gien und Sys­teme IKTS um Dr. Burkhardt Faßauer eine neuar­tige Fil­tertech­nik, die das Wass­er in Aquakul­turen effek­tiv reinigt und zusät­zlich winzige Spuren­stoff-Par­tikel voll­ständig adsorbiert.

Herzstück des Fil­ter­sys­tems ist ein Mem­branad­sor­ber, der auf ein­er fein­fil­tern­den Keramik­mem­bran basiert. Bis­lang kamen hier Mem­bra­nen mit nur einem Fil­terkanal zum Ein­satz. Die neu entwick­elte Keramik­mem­bran besitzt eine 19-Kanal-Geome­trie mit ein­er um das Zehn­fache ver­größerten aktiv­en Ober­fläche und somit entsprechend größeren Fil­tra­tions- und Beladungska­paz­itäten. Zudem wurde in den Poren der Mem­bran Kohlen­stoff infil­tri­ert. Da Kohlen­stoff eine hoch­poröse Mikrostruk­tur besitzt, kön­nen die Adsor­bereigen­schaften der Mem­bran gesteigert wer­den. Diese Mem­brankom­bi­na­tion hält somit auch muf­fige Geruchs- und Geschmacksstoffe zurück, die bis­lang mit kon­ven­tionellen Meth­o­d­en nicht her­aus­ge­filtert wer­den kon­nten. Das gere­inigte Wass­er hinge­gen lässt die Mem­bran hin­durch. Es fließt in Frischwasserqual­ität zurück in die Fis­chbeck­en, was den Frischwasserver­brauch stark reduziert. Ist der Mem­branad­sor­ber nach län­gerem Ein­satz mit adsor­bierten Schmutz­par­tikeln voll beladen, wird er mit heißem Dampf gere­inigt und kann danach wieder ver­wen­det werden.

Praxistest in Aquakulturanlagen

Bis­lang wurde erfol­gre­ich der Funk­tion­snach­weis des Mem­branad­sor­bers im Labor­maßstab erbracht. Weit­er­führende Arbeit­en zie­len nun auf die Erprobung des Fil­ter­sys­tems in größeren Aquakul­tur­an­la­gen, bei der eine Wassere­insparung von bis zu 10 000 Liter pro Tonne Fisch zu erwarten ist.

“Dieses keramis­che Fil­ter­sys­tem liefert einen wesentlichen Beitrag zur Einsparung der Ressource Wass­er in der wach­senden Aqua­farm­ing-Indus­trie. Es kann darüber hin­aus ein Schlüs­se­lele­ment zur kosten­ef­fizien­ten Kreis­lauf­schließung von neuen inno­v­a­tiv­en Prozess­ket­ten wie der Aquaponik sein, bei der Fisch- und Pflanzen­pro­duk­tion räum­lich und ver­fahren­stech­nisch eng miteinan­der verknüpft werden.”

Dr. Burkhardt Faßauer