Aquaponics wordt gezien als de technologie van de toekomst in de voedingsindustrie. Het maakt de kweek van vissen en planten in de gecontroleerde omgeving van kassen mogelijk.
Het is een belangrijke ontwikkeling in deze tijd van klimaatveranderingen. Uitdroging van landbouwgronden leidt tot mislukte oogsten. Stijgende temperaturen in zeeën en meren bedreigen de vispopulatie.
Aquaponics is een methode om voedsel te verbouwen, waarbij conventionele aquacultuur op een symbiotische manier gecombineerd wordt met hydrocultuur. Voordat aquaponics een vaste plek in de voedselvoorziening heeft gekregen, moet er nog wel veel gebeuren, zegt professor Werner Kloas van de afdeling Ecofysiologie en Aquacultuur van de IGB Leibniz in Berlijn. Hij en zijn team hebben onlangs de haalbaarheid van aquaponics op grote schaal aangetoond op een oppervlakte van 500 vierkante meter. Dit was in het INAPRO-project, waarbij op diverse plekken in Duitsland, Spanje, België en China met deze techniek werd geëxperimenteerd.
Stedelijke voedselproductie
Aquaponics is bij uitstek geschikt voor de stedelijke voedselproductie. Dit elimineert de CO2-uitstoot die het vervoer van voedingsmiddelen naar de steden zou veroorzaken. Een voorbeeld is de City Farm in Eindhoven. Op de vijfde verdieping van een verlaten kantoorgebouw wordt jaarlijks 22000 kilo groente en 2000 kilo vis geproduceerd. Alle klanten bevinden zich binnen een straal van een kilometer.
“Rendabel zijn ze nog niet, vertelt Kloas. “Bij deze productie-eenheden van een paar honderd tot een paar duizend vierkante meter, is verkoop nog niet mogelijk, omdat de consument niet bereid is om veel te betalen voor aquaponics-producten. Maar zodra grotere eenheden goed beginnen te produceren, moet dit probleem opgelost zijn”, zegt de professor.
Combinatie van aquacultuur en hydrocultuur
Aquaponics combineert aquacultuur en hydrocultuur, die een watercyclus delen. Dit leidt tot een laag waterverbruik en de volledige eliminatie van chemicaliën. De technologie simuleert de biologie van een vijver. Chemicaliën zouden het natuurlijke evenwicht verstoren. In hun natuurlijke omgeving leven vissen en planten in een synergie. De vissen produceren hoogwaardige biologische meststoffen voor de planten met hun uitwerpselen. In klassieke single-circuit systemen stroomt het water van de vissen naar de planten en weer terug naar de vissen. Het water wordt door middel van een filter bevrijd van de vaste stoffen in de visuitwerpselen.
Ammonium, het stofwisselingsproduct van de vissen, is giftig voor de vissen zelf en wordt door bacteriën in nitraat omgezet. Kloas: “Met het circuitsysteem in de klassieke aquaponica kunnen optimale omstandigheden voor vissen en planten niet tegelijkertijd bestaan, omdat vissen en de bacteriën die ammonium in nitraat omzetten een pH-waarde van zeven nodig hebben. De planten daarentegen hebben een vrij zure pH-waarde van zes nodig. Daarnaast ontbreken micro- en macronutriënten voor de planten.
Hierdoor vindt er geen volledige nitrificatie plaats en kunnen noch de vissen noch de planten goed gedijen”. Daarom hebben Kloas en zijn team de aquacultuur- en hydrocultuurcircuits verbonden met een eenrichtingsklep. Dit maakt het mogelijk om optimale omstandigheden te creëren voor zowel vissen als planten.
Vermindering van het zoetwaterverbruik
Door gebruik te maken van het condenswater is men er ook in geslaagd het verbruik van zoet water te verminderen. Dit is het overtollige water dat de planten via de bladeren in de lucht laten ontsnappen. In de praktijk kan tot 90 procent van het gebruikte water op deze manier worden teruggewonnen. Dat resulteert in een bijna gesloten waterkringloop.
In het ASTAFA-PRO-project werden overigens tomaten geteeld samen met tilapia. Deze planten en vissen hebben vergelijkbare milieueisen, zoals een omgevingstemperatuur van 27 graden. De tomaat gaat zuinig om met water, maar stelt zeer hoge eisen aan de voedingsstoffen.
Kloas: “Als je met succes tomaten in aquaponics kunt kweken, kun je elke andere plantensoort die in hydrocultuur gedijt op dezelfde manier kweken. Hoewel er een selectie van vissoorten is die geschikt zijn voor aquaponics, verschillen ze in hun eisen voor watertemperatuur, zuurstofgehalte en waterkwaliteit. Omdat verwarming ongeveer vijf keer goedkoper is dan koeling, kozen de onderzoekers van IGB Leibniz voor een robuuste warmwatervissoort die al goed ingeburgerd is in de aquacultuur.
Technische problemen oplossen
De modernste aquaponicsinstallaties zijn computergestuurd en worden aangestuurd met slimme software en sensoren. Om de productie ter grootte van enkele hectaren te realiseren, moeten nog enkele technische problemen worden opgelost. De uitdagingen liggen vooral op het vlak van sensortechnologie. Sensoren worden gebruikt om de ingrediënten te meten en te beheren.
Kloas: “Voor veel parameters zijn al praktische sensoren beschikbaar – zoals temperatuur, zuurstofgehalte en geleidbaarheid. Sensoren voor andere parameters zoals ammonium, nitriet en nitraat en de talrijke ionen van de zouten zijn al beschikbaar. Maar er is nog steeds behoefte aan onderzoek en ontwikkeling voor routinematig gebruik in de praktijk. Bovendien moet er meer automatisering worden ingevoerd in de coördinatie van vissen en planten. Andere problemen zijn evenzeer van toepassing op hydrocultuur en aquacultuur.”
Onderzoek naar duurzaam visvoer maakt deel uit van het huidige CUBESCircle-onderzoeksproject, dat wordt gefinancierd door het Duitse federale ministerie van onderwijs en onderzoek en de projectmanagementorganisatie Jülich. Naast aquaponics wordt in het project ook onderzoek gedaan naar insecten in de cyclus. Deze worden gevoed met de resten van de plantenoogst en worden later zelf verwerkt in het visvoer. Kloas spreekt van een consequente voortzetting van het ‘zero-wasteconcept’, omdat op deze manier zoveel mogelijk afvalmaterialen als recyclebare materialen kunnen worden doorgegeven.
Gestandaardiseerde productiemodules
De titel CUBESCircle staat voor onderling verbonden, communicerende en gestandaardiseerde productiemodules. Deze zijn mobiel en stapelbaar en kunnen eenvoudig worden aangepast aan de snel veranderende stedelijke omgeving. Planten, vissen en insecten hebben elk hun eigen module.
Insecten zijn een van de meest veelbelovende bronnen voor duurzame en hoogwaardige eiwitten.
De eiwitrijke larven van de soldaatvlieg zijn geschikt als voer voor de viskweek, maar ook voor menselijke consumptie. Aangezien insectenkwekerijen nog relatief nieuw zijn, moeten er nieuwe productiesystemen en geautomatiseerde verwerkingssystemen worden ontwikkeld. Het doel is om een snelle levering van hoogwaardige eiwitten te bereiken door de ontwikkelingstijd te verkorten. De onderzoekers onderzoeken in hoeverre de biomassa van de planten- en vismodules kan worden geïntegreerd in de productiecyclus en welke biomassa kan worden doorgegeven vanuit de insectenmodule.
Ook interessant: Vissenpoep als mest voor planten
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
