Autor: Harry Pilawski
Quelle: https://hydroponik.eu/

zur Aeroponik
zur Aquaponik

Was ist Hydroponik?

Hydroponik kommt aus dem englischen (hydroponics) und ist definiert als: Die Praxis Pflanzen ohne Erde in einer wässrigen Nährflüssigkeit zu kultivieren.

Abbildung: Skizze eines Hydroponiksystemes mit "Ebbe und Flut - Technik"
Abbildung: Skizze eines Hydroponiksystemes mit „Ebbe und Flut – Technik“

Hydroponik leitet sich ab von „Hydro“ (griechisch Wasser) und „Ponos“ (griechisch Arbeit des Wassers). Diese Technik wurde das erste Mal wissenschaftlich von Dr. W. F. Gericke in den 1930er beschrieben. Sein Ziel war es, Pflanzen unabhängig vom Erdboden zu kultivieren.

Im Prozess des hydroponischen Gärtnerns befinden sich die Wurzeln von Pflanzen (meistens Gemüse, Früchte oder Blumen) in einem inerten Substrat aus anorganischem (Tonkugeln, Steinwolle und andere Gesteinsarten) oder organischem Material (Torfgranulat, Kokosnuss-Chips, Sägemehl usw.).

Dieses Substrat wird kontinuierlich oder periodisch von nährstoffreichem Wasser (Nährmedium) durchtränkt. Das Nährmedium kann durch Bewässerungssysteme unterschiedlicher Geometrie fließen (wie PVC-Rohre) und wird meist künstlich hergestellt (natürlicher Dünger oder Kunstdünger).

 

Des Weiteren sind Parameter wie gelöster Sauerstoff im Wasser durch Pumpen, Temperatur durch Heizkörper, Licht durch zusätzliche Beleuchtung, Luftqualität durch Belüftung und pH-Wert unter ständiger Kontrolle.

Das Ziel ist, dass optimale Bedingungen für die Pflanzen herrschen um höchstes Wachstum gewährleisten zu können.

Die Idee dieser Art von Kultivierung stammt nicht aus unserer Zeit. Die Art des Bodens an einem Ort bestimmte ursprünglich welche Pflanzen dort kultiviert werden können und welche nicht. War der Boden nicht geeignet zum Pflanzenanbau, gab es vielfältige Anstrengungen um den Boden urbar zu machen. Deswegen wurde schon in der Antike nach Alternativen gesucht.

 

Abbildung: Hängende Gärten von Babylon
Abbildung: Hängende Gärten von Babylon

Ob es die Babylonier mit ihren „hängenden Gärten“, die „schwimmenden Gärten“ aus China oder die südamerikanischen Hochkulturen mit ihren „bepflanzten schwimmenden Flößen“ aus Schilfgras waren. Die Menschen hatten schon immer nach einer Anbaumethode gesucht, welche unabhängig von der Bodenqualität und Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen ist.

Die Bedeutung von Hydroponik

Der Bedarf an sauberer und gesunder Ernährung steigt. Viele Menschen kennen den Geschmacksunterschied zwischen einer Supermarkttomate und einer Tomate aus dem Bioladen. Gemüse aus dem Bioladen ist jedoch teuer.
Wer sein Gemüse selbstbestimmt und kontrolliert-biologisch anbauen möchte, macht dies meistens im eigenen Garten.
Mit dem konventionellen Garten ist es möglich in sehr kurzer Zeit einen definierten Ertrag an Nahrungsmitteln zu produzieren. Aber für eine anvisierte Selbstversorgung benötigt es ein Vielfaches an Arbeit, Zeit und Fläche. Zusätzlich ist es saisonabhängig.

Pflanzen können mit der Hydroponik autark vom Erdboden und anderen äußeren Einflüssen kultiviert werden. Aufgrund dessen muss keine Arbeit für die Suche und Urbarmachung des Erdbodens investiert werden.

Hydroponik lässt ungeahnte Flexibilität zu. Es ist z. B. möglich einen Garten vertikal an zu legen. So, dass eine große Menge an Pflanzen auf sehr kleinem Raum wachsen können (z. B. in der Wohnung wer kein Haus oder Garten hat). Wenn Hydroponik im Haus oder in der Wohnung betrieben wird, ist man weder von der Saison noch vom Wetter abhängig.

Es ist für unsere Zukunft von Bedeutung, dass Nahrungsmittel lokal, individualisiert, effektiv und unter eigener Kontrolle angebaut werden.
Genau diese Selbstermächtigung macht den Hydroponiker unabhängig von den Nahrungsmittelkonzernen, welche Qualität, Art der Düngung, Schädlingsbekämpfung, Wassermenge und destruktive Umwelteinflüsse dem Marktziel unterordnen.

Viele sehen Hydrokultur noch als unnatürlich an. Es ist nicht ungewöhnlich das Pflanzen auf z.B. Steinen wachsen. Die Pflanzenerde enthält zwar viele natürliche Substanzen, welche Pflanzen benötigen. Aber Pflanzenerde ist auch eine Quelle für Schädlinge. Schädlinge gehören zur Natur, wie die Pflanzenerde selbst. Sie werden aktiv, wenn sich eine Pflanzenart über alle anderen dominiert.

Die Natur hat nicht vorgesehen, dass einzelne Pflanzen einzeln in einen Topf in der Wohnung gehalten werden. Das entspricht der Monokultur. Somit sind Hydrosysteme nicht unnatürlicher als auch die Haltung von Pflanzen mit Erde. Es sind nur andere Möglichkeiten des Anbaus. Wenn du besonders den ökologischen Anbau liebst, dann lies dir mal den Abschnitt Aquaponik durch.

Vorteile der Hydroponik

  • Pflanzen können unabhängig der Bodenbeschaffenheit kultiviert werden
  • Hohe Aufwände für Düngung, beackern des Bodens und Unkraut Vernichtung fallen nicht an. Durch richtige Dosierung der Nährstoffe und des Wassers kann viel an Ressourcen gespart werden
  • Bei optimaler Bedingung sind maximale Erträge möglich
  • Durch ein geschlossenes Hydroponik-System kommen keine Stoffe in die Umwelt und verursachen somit keine mögliche Umweltverschmutzung
  • Pflanzenkrankheiten können schneller bekämpft werden
  • Jeder einzelne Parameter zur optimalen Kultivierungsbedingung kann kontrolliert werden
  • Es ist möglich in der Wohnung oder im Haus Hydroponik zu betreiben
  • Mit genügend Know-How kann das Kultivierungssystem automatisiert werden. So, dass auch längere Abwesenheit des Züchters kein Problem darstellt

Nachteile der Hydroponik

  • Die Baukosten für ein kleines System sind hoch, relativ zur Fläche
  • Know-How ist notwendig um einen stabilen zuverlässigen Ertrag mit qualitativ hochwertigen Pflanzen zu haben. Das benötigt anfangs viel Zeit, Geld und Platz
  • Fehler werden umgehend mit dem Absterben der Pflanze bestraft
  • Die Bedürfnisse jeder Pflanze sind anders. Man muss sich jedes Mal neu mit den optimalen Bedingungen beschäftigen (die Dosierung macht‘s)
  • Durch beschleunigtes Wachstum wird der Stoffwechsel der Pflanzen schneller. Bei einfachen Systemen sollte daher ständig auf alle Nährstoffparameter geachtet werden.


Was ist Aeroponik ?

 

Aeroponik setzt sich zusammen aus „Aero“ (griechisch; Luft) und Ponos“ (griechisch; Arbeit des Wassers).
Aeroponik ist die Praxis Pflanzen in der Luft mit einer wässrigen Nährflüssigkeit zu kultivieren. Genauer gesagt, sind es die Wurzeln, welche in der Luft besprüht werden. Damit gibt es in diesem System kein Substrat.

Abbildung: Skizze eines aeroponischen System
Abbildung: Skizze eines aeroponischen Systems

 

Diese Technik wurde 1973 an der Cabot Foundation entwickelt. Dort wurden Pflanzen (Erbsen) das erste Mal mit ihren Wurzelsystemen, kontinuierlich einem Nebel aus nährstoffreichem Wasser ausgesetzt. Das Resultat war vielversprechend.

Grundlage der Aeroponik ist jedoch die Hydroponik.

Vertical Farming (Vertikale Landwirtschaft)

Aeroponik ist eine elegante, oft angewendete, Art beim Vertical Farming. Es wird vor allem für das Urban Farming eingesetzt (Pflanzenzucht im städtischen Raum). Da es in der Stadt wenig oder keinen Platz für Landwirtschaft gibt, sieht man die Vorteile der Aeroponik in Verbindung mit anderen Technologien als zielführend.

Es gibt Anstrengungen die Vorteile der Aquaponik mit den Vorteilen der Aeroponik zu verbinden. Der Aufwand an Regulationsmechanismen ist jedoch hoch und der große Vorteil der Aeroponik (die Platzersparnis) kommt weniger zur Geltung.

Mehr über das Weiterentwickelte Vertical farming lesen Sie unter „Hybridsysteme“.

Der Bedeutende Unterschied von Aeroponik

Der bedeutende Unterschied liegt eigentlich nur in der Art wo sich die Pflanzen befinden. Und zwar in der Luft hängend. Während sich die Pflanzen während der Hydroponik und Aquaponik in unterschiedlich gearteten Beeten befinden, fällt dieses in der Aeroponik weg. In der Aquaponik befinden sich Würmer und Bakterien im Beet der Pflanzen. Dieses Beet stellt die Lebensgrundlage für die kleinen Helfer dar. Ohne ein Beet können sich die Würmer und Bakterien schlecht verbreiten. Da es kein Beet bei der Aeroponik gibt, gibt es auch keine Umwandlung von Fischkot etc.

Eine der Hauptentwicklungen ist gewesen, die optimale Geometrie für das Bewässerungssystem zu finden. Es haben sich deshalb spezielle Strukturen als effektiv erwiesen (siehe Hybridsysteme).

Abbildung: Sprühsystem mit geringem Druck

Abbildung: Sprühsystem mit geringem Druck


Aeroponik zeigt sich dann als effektiv, wenn die Umstände und Bedingungen des Standorts keine anderen Kultivierungsmöglichkeiten erlauben. Deswegen wird die Technik in der Astronautik (NASA) und für städtische Zukunftsprojekte angewandt. Überall dort wo es an Platz, Zeit und anderen Ressourcen außer Geld mangelt ist Aeroponik das Hydrosystem der Wahl.

Vorteile der Aeroponik

  • Es ist möglich die Pflanzen vertikal im Raum zu kultivieren. Das ist effektiv bei begrenztem Raum
  • Es gibt Neuentwicklungen mit optimierten Strukturen welche eine automatisierte und effektive Art der Kultivierung zulassen
  • Die Technologie ist eine technische Weiterentwicklung der Hydroponik mit erhöhter Produktivität
  • Die Technologie ist bereits ausgereift und wird in Onlineshops angeboten

Nachteile der Aeroponik

  • Leider stimmen die Nachteile mit denen der Hydroponik weitestgehend überein: Fehler werden umgehend mit dem Absterben der Pflanze bestraft oder man muss sich jedes Mal neu mit den optimalen Bedingungen für die Pflanzen beschäftigen
  • Die Technik ist komplexer als Die der anderen Systeme
  • Es ist aufwändiger einen aeroponischen Garten selbst zu bauen. Die Wahl fällt daher oft auf bereits vorhandene Angebote aus dem Netz
  • Die angebotene Technologie in Online-Shops ist nicht billig
  • Die Nährsalze können auf den Ultraschallmembranen auskristallisieren und das System verstopfen oder sich an den Gefäßwänden zu Krusten absetzen. Dies passiert nicht bei der Aquaponik

Was ist Aquaponik ?

Aquaponik ist die Praxis von der Synergie zwischen Hydroponik und der Aufzucht von Fischen (Aquakultur). Die Aquaponik hat zum Ziel, neben pflanzlicher Nahrung, auch tierische Nahrung zu produzieren. Aquaponik besteht aus 2 Übergeordneten Bestandteilen.
Wie in der Hydroponik werden in unterschiedlich geometrischen Bewässerungsstrukturen Pflanzen kultiviert. Das Restwasser der Pflanzen gelangt jedoch in ein Fischbecken, anstatt in ein Wasserreservoir.
Bei der Aquakultur kommt es während der Zucht zu Ausscheidungen der Fische. Diese Ausscheidungen werden mit dem Wasser auf das Pflanzenbeet gepumpt. Die Würmer im Pflanzenbeet vertilgen den Kot und die Nahrungsabfälle der Fische. Die Bakterien wandeln giftige Mineralien (Ammoniak) in wertvolle Mineralien (Nitrat) um. Diese werden dann als Düngemittel für die Pflanzen benutzt.
Das Pflanzenbeet fungiert gleichzeitig wie ein Wasser-Filter, um den Fischen sauberes Wasser an zu bieten. Demnach profitieren Pflanzen und Fische voneinander.
Es ist ein umweltschonendes und natürlich-zirkulierendes Ökosystem zur Produktion von Nahrung.

Skizze eines aquaponischen Systems
Abbildung: Skizze eines aquaponischen Systems

 

Die Aquaponik wurde 1985 von zwei Amerikanern an der University of Virgin Island in einem speziellen Forschungsprogramm entwickelt. Anfangs hatte diese Technologie noch viele Kinderkrankheiten. Dank intensiver Bemühungen von Forschern aus aller Welt ist die Aquaponik nun ein zuverlässiges Verfahren. Mittlerweile existieren aquaponische Systeme auf der ganzen Welt und werden sowohl in Industrie- als auch in Entwicklungsländern angewendet.

 

Abbildung: Anwendung eines der ersten aquaponischen Systeme mit Welszucht in den USA

 

Der Bedeutende Unterschied in der Aquaponik

Prinzip des Stoffkreislaufs der Aquaponik
Prinzip des Stoffkreislaufs der Aquaponik

Der Bedeutende Unterschied liegt hierbei in der zusätzlichen Fischzucht. Die Fischabfälle bestehen aus einer Vielzahl organischer Substanzen, welche überwiegend nicht für Pflanzen verfügbar sind. Ein weiterer Unterschied ist daher der Einsatz von Würmern und Bakterien (Destruenten) zur Umwandlung dieser Abfälle. Ohne diese kleinen Helfer bekommen die Pflanzen nicht genug Nährstoffe und die Fische werden vergiftet. Sind diese kleinen Helfer sehr aktiv, erzeugen sie ein sehr nährstoffreiches Beet. Diese natürliche Düngung ist produktiver als die Zugabe von künstlichem Dünger, da die Würmer wachtumsfördernde Substanzen für Pflanzen abgeben. So muss kein Hydrokulturdünger mehr ins System gebracht werden. Da Hydrokulturdünger teuer ist und kontrolliert hinzugefügt werden muss, ist dies der Hauptfaktor warum man Aquaponik der Hydroponik vorzieht. Es spart Zeit und Geld. Außerdem ist der Geschmack der Früchte noch besser.

Die Aquaponik besteht somit aus weiteren biologischen Systemen. Biologische Systeme benötigen weiteres Know-How, denn sie stellen komplexe Einheiten dar. Die Aquaponik ist eigentlich wissenschaftlich komplexer als die Hydroponik. Schließlich sind Lebewesen keine Automaten, bei denen man einfach oben etwas reinwirft und unten das gleiche rauskommt. Es sind dynamische Systeme, welche sich ohne äußere Einflüsse verändern können. Aber da es sich um „Organsimen“ handelt (Fische, Würmer, Bakterien, Pflanzen) „organisieren“ sie sich selbst. Stimmt das Stoff-Gleichgewicht zwischen Fischen, Würmern, Bakterien und Pflanzen überein, muss das System kaum noch nachjustiert werden. Man muss lediglich die Fische Füttern, abgestorbene Pflanzenteile entfernen und nach Schädlingsbefall schauen. Aber auch das lässt sich automatisieren.

Dies macht die Aquaponik zu einer Aufwertung der Hydroponik.

Vorteile gegenüber der Hydroponik

  • Es ist kein Dünger notwendig
  • Der Naturdünger ist sehr Produktiv
  • Salzablagerungen können sich nicht bilden
  • Es ist ein zirkulierendes Ökosystem, welches typische „Bionahrung“ produziert
  • Einen noch besseren Geschmack
  • Keine Feinjustierung der Nährstoffparameter notwendig

Nachteile gegenüber der Hydroponik

  • Die Erwerbung des Wissens, der Bau, die Integration aller Komponenten und die Einstellung des Gleichgewichts benötigt Zeit
  • Bisher werden nur wenige fertige Aquaponik-Anlagen angeboten
  • Die Preise spezieller Komponenten in dieser Branche sind noch hoch
  • Schädlinge können sich manchmal unbemerkt in das System schleichen. Wenn die Zusammenhänge des Systems nicht komplett verstanden werden, kann man zusehen wie seine/ihre Arbeit abstirbt. Es sollte daher genug Know-How vorhanden sein um zügig entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten zu können

 

 

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Harry Pilawski

Quelle: https://hydroponik.eu/