Zentrale Zielsetzung ist die Nährstoffreduktion in eutrophierten Küstengewässern der Ostsee, in marinen Aquakulturanlagen und in salzigen Abwässern landgestützter Anlagen. Gefäßpflanzen mit unterschiedlicher Salztoleranz werden eingesetzt, um Nährstoffe aufzunehmen, u.a. in einer Salzwasser-Pflanzenkläranlage. Für die produzierte Biomasse werden Nutzungsvorschläge erarbeitet und Verarbeitungswege konzipiert. Halophyten, also Gefäßpflanzenarten, die sonst nur in Salzwiesen und anderen Küstenlebensräumen vorkommen, wie z. B. der Europäische Queller (Salicorna europaea agg.) sowie heilkundlich genutzte Sumpfpflanzen wie Wasserminze (Mentha aquatica) sollen im Lebensmittel- und Naturmedizinbereich die Produktpalette im BaMS-Raum erweitern.
Zeitungsartikel in den Kieler Nachrichten vom 02.04.2022
Halophyten sind Pflanzen, die an Orten mit hohem Salzgehalt im Boden wachsen können. Das ist vor allem in den Salzwiesen der Küsten der Fall. Salzwiesen gehören zu den gesetzlich geschützten Biotopen, so dass einer Ernte im Freiland in der Regel nicht möglich ist. Die Kultivierung im Rahmen einer marinen Aquakultur ist daher ein guter Weg, Halophyten nutzbar zu machen. Traditionell werden verschiedene Halophyten in der Küche der Norddeutschen Küstenregionen als leckere Beilage verschiedener Gerichte verwendet. Im Projekt gedeihen sie in Gewächshäusern, die mit Ostseewasser bewässert werden, auf schwimmenden Inseln im Brackwasser des Greifswalder Boddens und in einer Pflanzenkläranlage, die mit salz- und nährstoffhaltigem Abwasser einer Garnelenfarm beschickt wird.
Es gibt mehrere Definitionen des Begriffs Salzpflanze bzw. Halophyt. Ein Kriterium ist beispielsweise, dass die Pflanzen auf Salzboden mit mehr als ...
Zum Wikipedia-ArtikelBeispiele für Halophyten:
Der Europäische Queller oder Meerspargel (Salicornia europaea agg.) zeichnet sich durch einen herben, stark salzigen und leicht pfeffrigen Geschmack aus und kann roh oder blanchiert als Gewürz oder Beilage verwendet werden. Je später der Queller geerntet wird, desto salziger schmeckt er, da die Pflanze überschüssiges Salz im sukkulenten Gewebe ablagert.
Europäischer Queller oder Meerspargel (Salicornia euroapea agg.) in der Pflanzenkläranlage (Foto: Martina Mühl).
Die Strandaster (Tripolium pannonicum) schmeckt würzig bis leicht salzig und insgesamt milder als der Queller. Die jungen Blätter eignen sich hervorragend als Rohkost oder Gemüse. In älteren Blättern lagert die Pflanze überschüssiges Salz ab und wirft sie später ab.
Strandaster (Tripolium pannonicum) im Horizontalfilter der Pflanzenkläranlage (Foto: Martina Mühl).
Der Strand-Dreizack oder Röhrkohl (Triglochin maritima) gilt in Norddeutschland als traditionelles Frühjahrsgemüse und wird nur gekocht verwendet. Nur Einheimische dürfen in einem eng begrenzten Zeitfenster Röhrkohl für den eigenen Gebrauch im Freiland ernten. Die Küstenkräuter sind also ein sehr exklusiver Genuss.
Strand-Dreizack oder Röhrkohl (Triglochin maritima) in der Pflanzenkläranlage (Foto: Martina Mühl).
Landgestützte Aquakulturanlagen mit marinen Arten sind durch den hohen technischen Aufwand bei der Abwasserreinigung bislang aufwendig und kostenintensiv. Die Nutzung von Durchflussanlagen mit Meerwasser oder salzhaltigem Grundwasser setzt die effiziente Reinigung der entstehenden Abwässer voraus, für die es bislang noch keine schlüssigen Konzepte gibt. Die Entwicklung einer Abwasser-Behandlungsanlage für salzhaltige Abwässer auf der Basis von Pflanzenkläranlagen und die Reduzierung von Nährstoffen in Oberflächengewässern sind daher wichtige Bausteine für die nachhaltige Entwicklung der Aquakulturtechnologie.
Ziel der Pflanzenkläranlage ist es, nährstoffreiche und salzhaltige Abwässer zu reinigen und landbasierte Aquakultur unabhängig von Klärwerken zu machen. Dafür wird zunächst das Abwasser aus der Garnelenzucht in einen Wirbelstromseparator geleitet, in dem der Schlamm absinkt und abgepumpt wird. Das zu behandelnde Abwasser ist somit weitestgehend feststofffrei und gelangt in einen Bodenschacht, von wo aus es in die beiden Vertikalfilter gesteuert einfließt und dort von oben nach unten durch das Beet fließt. An dieser Stelle befindet sich die erste Möglichkeit für die Pflanzenwurzeln, Nährstoffe wie Stickstoff dem Abwasser zu entnehmen und im Anschluss zu nitrifizieren.
Im weiteren Verlauf gelangt das Abwasser in einen Horizontalfilter mit natürlichem Gefälle, wobei die Pflanzen hier wieder dem Wasser Nährstoffe entziehen und über bakterielle Prozesse abbauen. Dabei wird in der Denitrifizierung das vorhandene Nitrat zu Stickstoff umgewandelt und kann wieder in die Atmosphäre entweichen. Das nun gereinigte Wasser fließt in einen Ablaufschacht und kann von dort aus wieder zurück in die Ostsee gelangen.
links: Gesamtansicht der Pflanzenkläranlage in Bülk; rechts: Horizontalfilter der Pflanzenkläranlage (Fotos: Martina Mühl).
Zeitungsartikel in den Kieler Nachrichten vom 26.06.2021
Die Kieler Meeresfarm stellt einen Standort dar, an dem verschiedene Halophyten (Queller, Strand-Dreizack, Strandaster) getestet werden. Ziel ist es herauszufinden, unter welchen Bedingungen Halophyten effizient und umweltschonend auf dem Wasser angebaut werden können. Gleichzeitig ist es wichtig, dass diese nicht nur zum Nährstoffentzug, sondern auch für eine weitere Verarbeitung als Lebensmittel geeignet sind. Als Substrat kann der regionale Strandanwurf genutzt werden, da dieser häufig an Stränden nur als Abfallprodukt gilt, viele Nährstoffe enthält und demzufolge dem Queller ein schnelleres Wachstum ermöglichen kann.
links: schwimmende Gewächshäuser; Mitte: blühende Strandaster; rechts: Queller und Strand-Dreizack im Gewächshaus
Fotos: Kieler Meeresfarm
Schwimmende Pflanzeninseln zur Bioremediation von aquatischen Systemen sind in Deutschland bereits etabliert, allerdings sind die Materialien der Inseln auf Basis von künstlichen Polymeren. Ziel in diesem Projekt ist es, schwimmende Pflanzeninseln aus vollständig biologisch abbaubaren Materialien herzustellen, die aus regionaler, nachhaltiger Entwicklung stammen. Zudem bestehen die vorkultivierten Pflanzenmatten bisher aus Kokosfasern, welche hier durch Hanffasern und Rohrkolben ersetzt werden sollen. Dafür testet Hanffaser Uckermark verschiedene Inselmodule. Zusätzlich sollen auf den Matten nicht nur die üblich genutzten Halophyten kultiviert werden, sondern auch weitere Medizinpflanzen. Für die Bepflanzung in der Saison 2022 Jahr werden erstmalig Seegrasmatten als Substrat getestet.
links: Schwimminsel mit vorkultivierter Pflanzenmatte in Born; rechts: Seegrasmatte
Die Projektberichte unserer einzelnen Projektpartner stehen in der Technischen Informationsbibliothek (TIB) Hannover kostenfrei als PDF zur Verfügung:
Küstenkräuter gegen Umweltprobleme? Was nach Feinschmeckerküche klingt, hat auch tatsächlich mit Feinschmeckerküche zu tun und war gleichzeitig ein innovativer Ansatz zur Reinhaltung unserer Meere. Im Projekt HaFF erforschte das BaMS-Netzwerk gemeinsam mit Partnern, wie sogenannte Halophyten – salzliebende Pflanzen wie Queller oder Strandaster – zur natürlichen Aufbereitung nährstoffbelasteter Ab- und Oberflächengewässer beitragen können. Mit großem Potenzial für Aquakultur, Klima- und Umweltschutz.
Stickstoff und Phosphor sind wichtige Pflanzennährstoffe, weshalb sie zu den Hauptbestandteilen von Düngemitteln gehören. Ein Zuviel bringt aber vor allem im Wasser gravierende Probleme mit sich: Algenblüten, Sauerstoffmangel durch Abbauprozesse und ein gestörtes ökologisches Gleichgewicht. Das wird in den Küstengebieten der Ostsee vielerorts deutlich. HaFF entwickelte Lösungen, um diese Nährstoffe auf natürliche Weise zu binden – mit Pflanzen, die dort gedeihen, wo andere längst aufgeben: im salzhaltigen Wasser.
Das Projekt war das erste, das erfolgreich eine dezentrale Pflanzenkläranlage für salzhaltiges Aquakultur-Abwasser unter Freilandbedingungen erprobte – ein innovativer Schritt in der Blauen Bioökonomie. Es verfolgte einen ganzheitlichen Ansatz: Wasseraufbereitung, Biomasseproduktion und Produktentwicklung griffen ineinander und machen HaFF zu einem Modell für extraktive Aquakultur.
In Kiel entstand eine der ersten Freiland-Pflanzenkläranlagen für salzhaltiges Abwasser in Deutschland. Auf dem Gelände einer Garnelenfarm wurden Halophyten wie Strandsimse und Strandaster gezielt eingesetzt, um Nährstoffe aus dem Prozesswasser zu filtern und die Biomasse für die Produktentwicklung zu nutzen.
Die kombinierte Filterbeet-Anlage erreichte eine Stickstoffreduktion von rund 60 Prozent– eine beachtliche Effizienz unter realen Bedingungen. Strandaster erzielte Biomasseerträge von 2–13 kg/m², Stranddreizack bis zu 6 kg/m². Beide Pflanzen sind vielversprechend für die Nutzung als Küstengemüse oder in kosmetischen Anwendungen.
In weiteren Teilprojekten wurden Küstenkräuter in schwimmenden Gewächshäusern und auf schwimmenden Inseln kultiviert. In den Gewächshäusern kam als Kultursubstrat u.a. Strandanwurf zum Einsatz und führte hier zu einer gleichmäßig guten Nährstoffversorgung der mit Ostseewasser bewässerten Salzpflanzen. Queller und Strandaster waren unter diesen Kulturbedingungen die Küstenkräuter mit der besten Performance. Die schwimmenden Inseln aus biologisch abbaubarem Material kamen in den nährstoffreichen und geschützten Boddengewässern Mecklenburg-Vorpommerns zum Einsatz. Die Strandaster hat sich auch hier am besten entwickelt zusammen mit der Teichbinse. Im Projektverlauf wurden - sehr erfolgreich - auch schwimmende Inseln aus Glasschotter getestet. Glasschotter ist ein innovatives Material für die ökologische Gewässerentwicklung, da es einen Verzicht auf Kunststoff erlaubt und nicht zur Gewässereutrophierung beiträgt.
Die geernteten Küstenkräuter aus Haloponic können direkt als Feinschmeckergemüse vermarktet werden. Im Projekt wurden aber auch noch weitere Verwendungsmöglichkeiten untersucht. Erste fermentierte Extrakte aus Queller und Stranddreizack zeigen Potenzial für den Einsatz in Naturkosmetik oder als Nahrungsergänzungsmittel. Vor allem Stranddreizack weist Inhaltsstoffe mit Relevanz für die Hautpflege auf. Die enge Verzahnung von angewandter Forschung und Produktentwicklung machte HaFF zu einem echten Vorreiter der Blauen Bioökonomie.
Veranstaltungen, Verkostungen und Medienberichte haben das Interesse an Halophyten spürbar gesteigert und zur Akzeptanz alternativer Lebensmittel beigetragen. Das Projekt eröffnete zudem neue Perspektiven für regionale Wertschöpfungsketten in Küstenregionen.
Auch ökologisch überzeugt der Ansatz: Der Einsatz von Strandanwurf als Kultursubstrat macht ein bislang wenig genutztes Material nutzbar. Der Anbau geschützter Arten wie dem Stranddreizack in Anlagen erlaubt erstmals eine legale Nutzung ohne Eingriff in empfindliche Naturlebensräume.
HaFF war Teil eines BMBF-Förderprogramms zur Blauen Bioökonomie. Die im Projekt entwickelten Lösungen sind praxisnah und skalierbar – mit Anwendungspotenzial in der marinen Aquakultur an Land. Die im Projekt gesammelten Erfahrungen lassen sich darüber hinaus auf weitere Anwendungsmöglichkeiten ausweiten.
