Die Überfischung von Meeren und Gewässern und ökologische Folgeschäden sind die großen Herausforderungen im Bereich der Fischerei. Eine Alternative bietet die Fischzucht in Aquakulturen. Diese muss allerdings einerseits umwelt- und tierfreundlich sein, sich andererseits aber auch wirtschaftlich rechnen. Die Zukunft liegt hier in Kreislaufanlagen, in denen biointelligente Online-Sensorik für das Monitoring der Wasserqualität genutzt wird.
»Du sollst mindestens einmal die Woche Fisch essen«, so die Empfehlung von Ernährungswissenschaftlern. Doch selbst, wenn wir weniger konsumieren, kämpfen schon heute Fischereiunternehmen damit, ausreichend Fisch für unseren Teller zu fangen. Ein Ausweg aus dieser Problematik kann die Zucht in Aquakulturen sein. Doch aktuell ist dies aus meiner Sicht keine Alternative, weil die Produktion von Fisch in Aquakulturen nicht nachhaltig ist: Der Bedarf an Frischwasser ist extrem hoch und aufgrund der großen Zahl von Tieren auf engem Raum steigt die Wasserverunreinigung, was wiederum den Einsatz von Chemikalien notwendig macht, um dem entgegen zu wirken. Auch die Problematik des Tierwohls ist groß und ruft schnell Tierschützer auf den Plan.
Dabei ist die Messung von chemischen Parametern im Wasser schon heute sehr ausgereift und findet bereits in den Bereichen des Trinkwasser- und Abwasser-Monitorings weitverbreitet Anwendung. Aus diesem Grund stellt sich die Frage: Kann eine Online-Sensorik in Aquakulturen die Fischzucht in Zukunft nachhaltig, umwelt- und tierfreundlich machen?
Big Player der Fischzucht – was macht Deutschland?
Zunächst, wenig überraschend, findet man Deutschland im Bereich des Fischfangs und der Fischzucht weltweit nur im Mittelfeld. Ein limitierter Meereszugang und wenig Fläche zur Zucht sind die Gründe, weshalb auch heute noch über 80 Prozent des Fischs aus dem Ausland importiert werden. Die fünf wichtigsten Lieferländer sind Polen, die Niederlande, Dänemark, Norwegen und China. Tatsächlich stammt mittlerweile knapp die Hälfte der Fischproduktion aus Aquakulturen. Das wohl prominenteste Beispiel für die Fischzucht bzw. Aquakulturen ist der Wildlachs aus skandinavischen Ländern, der in Deutschland hohe Nachfrage genießt. Allerdings muss man in diesem Zusammenhang auch sagen, dass sich der Konsum von Salzwasserfischen in den letzten 20 Jahren immer weiter verringert hat, während der Süßwasserfischkonsum kontinuierlich steigt. Global verzeichnet die Aquakultur in den letzten zehn Jahren zweistellige Wachstumsraten, hierzulande stagniert ihr Wachstum allerdings. Der Grund dafür sind eine Reihe rechtlicher Bestimmungen, welche die Ausübung der Binnenfischerei und die Fischaufzucht berühren und die Entwicklung der Aquakultur in Deutschland hemmen. Darum gibt es aktuell vermehrt Unternehmungen und öffentliche Programme, die in die deutsche Fischzucht investieren. Damit will man versuchen, Aquakulturen zukünftig wettbewerbsfähig zu machen, was aber derzeit noch ein schwieriges Unterfangen ist.
Was braucht der Fisch und was braucht der Züchter?
Dabei besteht in Deutschland ausreichend Wissen über die Fischzucht, das vor allem in der Süßwasserfischzucht zukünftig vermehrt genutzt werden soll. Im Moment gibt es zwei Hauptformen von Aquakulturen: einerseits die Zucht in Durchflussanlagen mit Becken, die konstant mit frischem Wasser durchströmt werden, und andererseits die geschlossenen Kreislaufanlagen (KLA), in denen Wasser in einer geschlossenen Zirkulation gereinigt und wiederverwendet wird. Der größte Vorteil der Kreislaufanlagen ist, dass sie standortunabhängig sind. Zudem ist die Zucht in KLA umweltschonender, da das Wasser nicht direkt in offene Gewässer gelangt. Aufgrund ihrer Komplexität sind KLA allerdings kostenintensiv, obwohl die Anforderungen für eine erfolgreiche Fischzucht durchaus gering sind. Ein Fisch benötigt in Aquakulturen eigentlich nur vier Dinge: Futter, Sauerstoff, Wärme und sauberes Wasser. Der Züchter erhofft sich im Gegenzug ein schnelles Fischwachstum, hohe Biomassen und einen geringen Betreuungsaufwand. Vor allem die geringe Betreuung der Systeme stellt den Züchter vor große Herausforderungen, was momentan der Grund ist, weshalb Aquakulturen in KLA nicht ausreichend wirtschaftlich betrieben werden können. Mittlerweile hat die Forschung dieses »Bottleneck« erkannt und erprobt neue und intuitive Technologien, um Abhilfe zu schaffen.
Der Trend geht zur gläsernen Fischzucht
Ein elementares Element soll zukünftig die Datenerhebung in KLA sein, frei nach dem Motto: »Je mehr Daten wir haben, desto mehr wissen wir auch über die Produktion.« Für die Messung chemischer Parameter gibt es auch heute schon zahlreiche Anbieter im nationalen und internationalen Raum. Dabei sollen auch neue Technologien in die Datenerhebung einfließen. Sehr aktiv auf diesem Gebiet ist beispielsweise die »Gesellschaft für Marine Aquakultur« in Büsum, die sich intensiv mit der Implementierung neuer Technologien in KLA befasst. Dabei kommen neue Technologien wie die der Firma Monitorfish aus Berlin zum Einsatz. Sie nutzen Unterwasser-Stereokameras, um fischbezogene Parameter direkt zu messen und sie klug mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) zu verarbeiten. Trotzdem bleiben einige Fragen bis heute unbeantwortet: Wie lassen sich Daten von verschiedenen Instrumenten miteinander vernetzen? Lässt sich ein System durch KI soweit automatisieren, dass es weitgehend autonom und mit geringem Arbeitsaufwand arbeitet? Welche Parameter sind für eine Systembeurteilung nötig und wieweit lässt sich störanfällige Sensorik reduzieren, um trotzdem zuverlässig und effizient Fischzucht betreiben zu können? Lassen sich Stoffströme aus anderen Wirtschaftszweigen mit der Fischzucht integrieren, um Stoffkreisläufe zu schließen?
Das Detail liegt in der Fragestellung
Schon jetzt gibt es Projekte zur Integration von Fischzucht in Mastbetrieben, da Abwärme aus Ställen für die Fischzucht genutzt werden kann. Letztendlich ist auch die Fischzucht an die die Zwänge des Marktes gebunden, alles zu einem möglichst geringen Preis zu ermöglichen, um dadurch wenigstens ein wenig wettbewerbsfähig zu sein. Am Fraunhofer IGB verfolgen wir das Ziel, künstliche Intelligenz zu entwickeln, um zukünftig viele Messinstrumente überflüssig und über Korrelationen vorhersagbar zu machen. Unser Gedanke hierbei ist, je weniger Sensoren wir benötigen, desto geringer ist die Störanfälligkeit des Systems und umso größer ist das Wissen über die Zucht. Schließlich verfolgen wir auch die Idee, das Tierwohl in der Gesamtgleichung der Fischzucht zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass wir durch die Nutzung von Sensorik den Tierschutz verbessern, aber gleichzeitig auch die effiziente Produktion sicherstellen.
Da die Fischzucht in KLA in Deutschland noch weitestgehend in den Kinderschuhen steckt, ist anzunehmen, dass mit steigender Förderung der Technologie auch das Interesse an ihrem Einsatz steigen wird. Ein wesentlicher Vorteil: Man kann es von Anfang an richtig machen. Die Sensorik und die digitale Vernetzung wird ein ausschlaggebendes Kriterium dafür sein, ob Fischzucht in der Zukunft nachhaltig, umwelt- und tierfreundlich betrieben werden kann. Grundsteine werden heute schon in Pilotprojekten gelegt. Ausschlaggebend für die Nutzung von KLA wird sein, wie die Flut an messbaren Daten miteinander vereint werden kann, um sie intelligent zu integrieren, damit man in einigen Jahren sagen kann, dass mein wöchentlicher Fisch auf dem Teller aus nachhaltigen KLA in Deutschland kommt.
Interesse geweckt?
Durch unsere jahrelangen Erfahrungen im Bereich des Hygienemonitorings in Wasser und Abwasser, besitzen wir am Fraunhofer IGB eine weitreichende Expertise auf diesem Themengebiet. So waren wir maßgeblich bei der Entwicklung von biobasierter Technologien zum Nachweis von Toxinen im Wasser beteiligt. Außerdem kennen wir uns bestens mit der Analytik von mikrobiologischen Verunreinigungen aus. Diese Synergie ermöglicht es uns, zukünftig einen Beitrag in der Online-Sensorik für KLA und Fischzucht zu leisten. Wenn Sie wissen wollen, wie es um den Fortschritt im Bereich der Sensorik und künstlichen Intelligenz in Bezug auf Fischzucht bestellt ist oder sich für das Thema der Kreislaufanlagen in Deutschland interessieren, dann treten sie mit uns im Kontakt.