Kephalos 2/2

In der MFV-Forschungshalle der HTW wurde ein experimenteller primärer Fluid-Kreislauf (Bild 3) aufgebaut, der mit seiner internen Wasseraufbereitung Prozesswasser mit einem typischen Nährstoffmuster zu einem sekundären Kreislauf für die Nährstoffverwertung durch Halophyten liefert. Der sekundäre Kreislauf (Pflanzenreaktor) mit 14 Lysimetern (Pflanzbetten) als Reinigungsstufen wurde in einem Gewächshaus auf dem Außengelände aufgebaut. Der primäre Fluid-Kreislauf wurde nach der Funktionsprüfung mit Fischen besetzt. Die Lysimeter wurden mit Plantago coronopus (Wegerich) und Aster tripolium (Strandaster) in Betrieb genommen. Mittlerweile wird zusätzlich die Filterleistung von Salicornia sp. (Queller) und Atriplex portulacoides (Strand-Salzmelde) überprüft.

 

Bild 3: Fließschema des KEPHALOS Fluid-Kreislaufs mit den integrierten Lysimetern.

Die Halophyten werden in Lysimetern kultiviert. Das sind Behälter mit einem speziellem Pflanzsubstrat (Festbett) und einer darunter liegenden Drainage. Die Bewässerung erfolgt mittels Prozesswasser aus dem primären Fluid-Kreislauf, der mit Fischen besetzt ist. Das mit Nährstoffen beaufschlagte Fluid passiert das Lysimeterbett und das biologisch gereinigte Drainage-Wasser wird in einem Sammelbehälter aufgefangen und anschließend dem Produktionsbecken des primären Fluid-Kreislaufs wieder zugeführt. Die Wasseraufbereitung im künstlichen Feuchtgebiet (Lysimeter) geschieht im Wesentlichen durch ein konzertiertes Zusammenwirken von

  • Pflanzsubstrat als Filter (mechanische Reinigung),
  • durch das Aufnehmen, Umwandeln oder Abbauen der Wasserinhaltsstoffe durch Bakterien,
  • durch die Nährstoffaufnahme durch die Pflanzen (biologische Reinigung),
  • durch die Adsorption an Bodenteilchen (physikalische Reinigung) und
  • durch Fällungsreaktionen zwischen den Wurzeln der Pflanzen (chemische Reinigung).

Bild 4: Atriplex portulacoides in einem Lysimeter.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Voraussetzung für die Funktion des aus einzelnen Lysimetern bestehenden Pflanzenreaktors ist, dass das Prozesswasser weitestgehend frei von partikulären Reststoffen und höheren Konzentrationen von gelöstem Kohlenstoffen ist. Der dem Trommelfilter nachgeschaltete Flotationsprozess (Bild 3) hat zentrale Bedeutung. Mit ihm wird ein klares Prozesswasser mit geringer mikrobieller Aktivität verfügbar, das ohne weitere Vorbehandlung in die Halophyten-Produktion geleitet werden kann. Eine Sauerstoffzehrung im Porenwasser des Sedimentes kann aufgrund der Prozesswasseraufbereitung im primären Fluid-Kreislauf und andererseits durch das Lücken- bzw. Kanalsystem in einem durchlässigen Substrat ausgeschlossen werden. Es ist weiterhin zu erwarten, dass in Lücken und Kanälen mitgeführte Luftblasen zur Belüftung des Porenwassers beitragen. Damit ist sichergestellt, dass die Wasseraufnahme über das Wurzelsystem nicht durch Sauerstoffmangel behindert wird.

Bild 5: Plantago Coronopus im Lysimeter. Hinten im Bild ein Tropfenverteiler für die kontinuierliche Bewässerung

 

 

 

 

 

 


Bild 7 zeigt die Biomassezunahme der Strandaster (Bild 6) während der ersten experimentellen Phase im Sommer 2011. Das Wachstum in den Sommermonaten war hervorragend. Nach der fünfmonatigen Wachstumsphase zeigte die Strandaster, Aster tripolium, eine deutliche Zunahme im Gewicht des Blatt- und Sprossmaterials. Das Gewicht der Strandastern nahm von anfänglich 22 g auf 945 g zu. Das tägliche Wachstum einer einzelnen Pflanze betrug 6 g.

Bild 6: Die Strandaster, Aster tripolium, in einem Lysimeter.








Bild 7: Wachstum der Strandaster, Aster tripolium, im Sommer.

 

 

 

 

 

 

 

 1 [2]


Labor Aquakultur

Forschungshalle Völklingen

Telefon 06898/4480791

Prof. Dr. Uwe Waller

htw saar
Goebenstraße 40
66117 Saarbrücken
Bioprozesstechnik, Aquakultur
Raum 2105
t +49 681 58 67 - 416


Dr. Anneliese Ernst

htw saar
Goebenstraße 40
66117 Saarbrücken
Mikrobiologie, Molekularbiologie und Sensortechnik
Raum 9004
t +49 (0)681 58 67 - 404
f +49 (0)681 58 67 - 414