Fisch statt Kuh

Von Bedarfsdeckung kann also keine Rede sein, die Größenordnungen zeigen vielmehr, dass Aquakultur in Deutschland nur ein sehr „kleiner Fisch“ ist. Weltweit gesehen erreicht die Aquakultur jedoch immer größere Dimensionen.

Ernährung der Weltbevölkerung

Mit Aquakultur verknüpft die Welternährungsorganisation FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) die Hoffnung, die zehn Milliarden Menschen, die in 30 Jahren die Erde bevölkern werden, besser satt zu bekommen. Denn im Gegensatz zu Ackerbau und Viehzucht, deren Erträge sich nur schwer steigern lassen, wenn man auf das Roden von Regenwäldern und die Nutzung von Naturschutzgebieten verzichtet, ist das Wasser als Nahrungsquelle noch weitgehend unerschlossen. Obwohl dieses Element die Erde zu 70 Prozent bedeckt, bezieht die Menschheit daraus bislang nur 6 Prozent ihres Proteinbedarfs. Aquakultur spiele eine entscheidende Rolle für die globale Ernährungssicherung, schreibt FAO-Generaldirektor Qu Dongyu im aktuellen Report „The State of World Fisheries und Aquaculture“.

2018 war China mit fast 60 Prozent der globalen Produktion weltweit der mit Abstand größte Erzeuger. Weitere wichtige Produktionsländer sind Indien, Indonesien, Vietnam, Bangladesch, Ägypten und Norwegen. Europa spielt mit einem Anteil von 1,7 Prozent global gesehen keine Rolle. Allerdings liegt der Fokus der Europäer beim Thema Aquakultur auf Ökologie und Nachhaltigkeit. Die EU-Mitgliedsstaaten wurden verpflichtet, Strategien für ein nachhaltiges Wachstum zu erarbeiten. Aquakultur soll sich zu einer modernen Bio-Industrie weiterentwickeln, die in möglichst geschlossenen Kreisläufen funktioniert und damit den Druck auf die Wildbestände minimiert – eine Zukunftsaufgabe, mit der sich auch Forschungsinstitute in Deutschland beschäftigen. Denn bis es soweit ist, sind noch einige Probleme zu lösen. Im besten Fall entwickeln die Europäer technologische Lösungen als Beitrag für eine Verbesserung der Aquakultur weltweit. Was hier unter Einhaltung von Nachhaltigkeitsvorgaben entwickelt wird, könnte auch global von Nutzen sein.

Entwicklung von Kreislaufanlagen

Dem Ideal einer Aquakultur ohne schädliche Umwelteinflüsse kommen sogenannte Kreislaufanlagen recht nah. Diese Form der Fischzucht kombiniert Aufzuchtbecken und Filtertechnik in einem geschlossenen System und ist damit – anders als offene Netzgehege im Meer und durchströmte Teiche an Land – von natürlichen Wasserquellen nahezu unabhängig. Das Prozesswasser zirkuliert unter kontinuierlicher Sauerstoffzufuhr durch die Becken und die Filteranlage, die Futterreste, Exkremente und sonstige Stoffwechselprodukte der Fische entfernt. Moderne Systeme kommen mit einer Frischwasserzufuhr von weniger als zwei Prozent pro Tag aus. Zudem ermöglicht das Kreislaufprinzip die Fischproduktion an fast jedem erdenklichen Standort.

Zum Beispiel in Mecklenburg-Vorpommern: Nirgendwo in Deutschland wird Aquakultur so großzügig durch EU- und Landesmittel gefördert wie in dem dünn besiedelten, landwirtschaftlich geprägten Bundesland an der Ostsee. Etabliert hat sich vor allem die Zucht von Afrikanischen Raubwelsen in geschlossenen Anlagen. Meist sind es Bauern, die die Welszucht als passenden Nebenerwerb entdeckt haben.

„Viele Landwirte heizen mit der Abwärme ihrer Biogasanlagen das Prozesswasser“, erläutert Harry Palm, der an der Universität Rostock den Lehrstuhl für Aquakultur und Searanching innehat. Denn Afrikanische Raubwelse, die von Natur aus beispielsweise im Nil oder im Okawango-Delta schwimmen, mögen es warm. Bei einer Wassertemperatur von 27 Grad erreichen 35 Gramm schwere Jungwelse innerhalb von nur vier Monaten ihr Schlachtgewicht von 1,5 Kilogramm, sagt Palm, dessen Lehrstuhl in Sukow, einer 1500-Einwohner-Gemeinde nahe der Landeshauptstadt Schwerin, die Nutzung und Verwertung von Aquakultur-Abfallstoffen erforscht.

In geschlossenen Kreislaufanlagen ist penible Hygiene Pflicht. Mehrstufige Aufbereitungsverfahren halten das durch die Fischbecken zirkulierende Wasser sauber. Dabei anfallende Reststoffe sind kein Abfall, sondern werden als wertvoller Rohstoff weiterverwertet. In der mechanischen Reinigungsstufe abgesetztes Sediment lässt sich in einer Biogasanlage zu Methan vergären, und das Abwasser der biologischen Stufe kann als Dünger auf hofeigenen Ackerflächen ausgebracht werden. Manche Betriebe bestrahlen das Prozesswasser zusätzlich mit UV-Licht und beugen so einer Verkeimung vor. Allerdings schwimmen Welse am liebsten in Wasser mit niedrigem pH-Wert, das durch seinen hohen Säuregehalt den gleichen Effekt hat. „Auf Medikamente oder Antibiotika kann deshalb verzichtet werden“, erläutert Palm. Moderne Anlagen seien Beispiele einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft mit minimalen Auswirkungen auf die Umwelt, führt er aus. Verwertet werden selbst die Karkassen – die Gräten samt anhaftenden Fleisch- und Hautresten, die nach der Filetierung der Welse übrigbleiben. Palm: „Man fermentiert sie und stellt daraus proteinreiches Schweinefutter her.“

Seit 2012 gibt es im bayerischen Landkreis Erding eine Indoor-Kreislaufanlage zur Zucht von Salzwassergarnelen. In acht Zuchtbecken wird dort das Klima der Mangrovenwälder Südamerikas nachgeahmt. Das Unternehmen verspricht für seine bayerischen Garnelen höchste Qualität durch sauberes Salzwasser, optimale Sauerstoffversorgung, artgerechten Besatz und hochwertiges Futter – und erläutert auf seiner Website im Gegenzug die ökologischen Zerstörungen durch die Garnelen-Industrie in den Küstengebieten asiatischer und lateinamerikanischer Länder in den letzten Jahrzehnten, vor allem wegen des Einsatzes von Antibiotika, Fungiziden, Parasitiziden, Algiziden und Pestiziden. Das alles braucht es in der geschlossenen Anlage nicht.

Ein Kreislauf im Meer

Auch im Meer wird mit dem Kreislaufprinzip experimentiert. Integrierte Multitrophische Aquakulturen (IMTA) nennt man solche Anlagen, in denen Fische, Shrimps, Muscheln, Seegurken, Algen und andere aquatische Organismen in unterschiedlicher Kombination gezüchtet werden. Dabei ernähren die Ausscheidungen der gefütterten Tiere andere Organismen, die in der Nahrungskette weiter unten angesiedelt sind. Kombiniert man beispielsweise Fische mit Muscheln und Algen, werden Futterreste und feste Ausscheidungen von den Muscheln aus dem Wasser gefiltert, während die gelösten Ausscheidungen die Algen düngen. „Auf diese Weise werden Nährstoff-Ansammlungen am Meeresgrund minimiert oder im Idealfall gänzlich vermieden“, erläutert Ulfert Focken, Wissenschaftler am Thünen-Institut für Fischereiökologie in Bremerhaven. Zugleich erhöht sich die Produktvielfalt, denn die IMTA-Anlage erzeugt neben Fisch auch Muscheln und Algen.

Allerdings stecke die Technologie noch in den Kinderschuhen, berichtet Focken, der in einem Forschungsprojekt die Möglichkeiten von IMTA-Anlagen in marinen Windparks und die dafür nötigen Rahmenbedingungen untersucht hat. Einerseits sei es schwierig, die Mengenverhältnisse der Organismen untereinander sowie deren Flächenbedarf wirtschaftlich tragfähig auszubalancieren: „Muscheln und Algen, die weniger lukrativen Erzeugnisse, benötigen viel mehr Fläche als Fische“, erklärt er. Andererseits sei die Bandbreite zueinander passender Organismen stark eingeschränkt. „Bislang existieren nur kleinskalige Forschungsanlagen“, sagt der Wissenschaftler. Und dabei werde es in Mitteleuropa auch in naher Zukunft bleiben. In den Tropen und Subtropen seien die Bedingungen für diese Form der Aquakultur wesentlich günstiger.

Das Futter-Problem

Mit geschlossenen Nahrungskreisläufen kommt die Aquakultur dem Ziel einer nachhaltigen Fischproduktion recht nahe. Wäre da nicht ein Problem: Für die Zucht von Raubfischen wie Lachs, Forelle, Dorade oder Wolfsbarsch wird hochkonzentriertes Futter benötigt, das die Tiere mit Proteinen und Omega-3-Fettsäuren versorgt.

In der Zucht übliche Futterpellets enthalten zu gewissen Anteilen Fischmehl und Fischöl. Das Mehl liefert Proteine und damit die wichtigen Aminosäuren, das Öl essentielle Fettsäuren. Dafür muss Wildfisch gefangen werden. 2018 wurden 18 Millionen Tonnen Sardinen, Sardellen, Heringe, Makrelen und Sandaale – das ist knapp ein Fünftel des gesamten Wildfangs – zu Fischmehl und Fischöl verarbeitet. Ein Großteil davon ging in die Aquakultur, insbesondere in die Lachs- und Forellenzucht. Allerdings hat sich die Fangmenge, die für die Mehl- und Ölproduktion benötigt wird, in den vergangenen 30 Jahren fast halbiert – trotz des stürmischen Aufschwungs, den die Aquakultur in dieser Zeit nahm.

Noch vor 20 Jahren enthielten Futterpellets für Lachs und Forelle über 60 Prozent Fischmehl und Fischöl, berichtet Carsten Schulz, wissenschaftlicher Leiter der Gesellschaft für Marine Aquakultur in Büsum, einer Ausgründung der Fraunhofer Gesellschaft, der Universität Kiel und des Geomar Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel. „Heute sind es nur noch zehn Prozent.“ Zug um Zug seien Fischmehl und Fischöl durch Protein und Öl aus Raps, Soja und Erbsen ersetzt worden. Damit Raubfische, die von Natur aus keine pflanzliche Nahrung vertragen, mit dem Futter zurecht kommen, werden alle „giftigen“ Stoffe, die Pflanzen zum Schutz gegen Fressfeinde dienen – etwa Solanin, Saponin oder Senföl – aufwendig eliminiert. Und den Pellets wird Muschelbruch zugesetzt. „Damit es den Fischen schmeckt“, sagt Schulz. Modernes Fischfutter ist ein komplexer Mix von bis zu 15 Rohstoffen.

Doch ganz ohne Fischmehl und Fischöl geht es bislang nicht. Denn Studien zeigen, dass Lachse eine Mindest-Konzentration der auch für den Menschen essentiellen Omega-3-Fettsäuren DHA und EPA im Futter benötigen. Und beide Fettsäuren sind in Raps- und Sojaöl nicht enthalten.

„In freier Wildbahn nehmen Raubfische sie über die Nahrungskette auf und reichern sie in ihrem Fleisch an“, erläutert Schulz. DHA- und EPA-produzierende Mikroalgen werden von Zooplankton aufgenommen, das wiederum Futter für Kleinfische ist, die von den Räubern erbeutet werden. Aber mit einem DHA- und EPA-reichen Öl, hergestellt aus fermentierten Mikroalgen, lässt sich die Nahrungskette seit Kurzem umgehen. Durch Zusatz des Algenöls könnte der pflanzliche Anteil im Futter weiter steigen und den Wildfischbedarf der Aquakultur minimieren, ist der Agrarwissenschaftler überzeugt.

Das käme vor allem der Lachsindustrie in Irland, Schottland und Norwegen zugute, deren Ruf nach diversen Umwelt- und Antibiotika-Skandalen in den 80e- und 90er-Jahren stark ramponiert ist. Doch Antibiotika sind inzwischen tabu, stattdessen wird geimpft. Das geht vollautomatisch: Über Schläuche werden die zweifingerlangen Junglachse vorsichtig in ein Betäubungsbad gesaugt und von dort in die Impfmaschine gespült, die mit Piksen im Sekundentakt den Impfstoff verabreicht, der gegen sechs typische Lachskrankheiten schützt. Die Besatzdichte in den Netzkäfigen ist heute gesetzlich auf maximal 25 Kilogramm Fisch pro Kubikmeter Wasser begrenzt und liegt damit knapp über den Empfehlungen der Wissenschaft mit 22 Kilogramm für stressfreie Haltung.

„Lachse bilden in bestimmten Lebensphasen Schwärme und agieren in einem sozialen Gefüge“, sagt Stefan Reiser, der am Thünen-Institut für Fischereiökologie zum Tierwohl forscht. „Bei zu geringer Besatzdichte werden sie aggressiv, und es kommt zu Revierkämpfen.“ Erhöht man die Dichte, verschwindet das Revierverhalten. „Ist die Besatzdichte dagegen zu hoch, leidet die Wasserqualität. Dadurch geraten Lachse in chronischen Stress“, führt Reiser aus. „Sie werden krankheitsanfälliger, und die Mortalität steigt.“ Einen pauschalen Idealwert gebe es nicht, da auch noch andere Faktoren eine Rolle spielen, erklärt der Wissenschaftler: „Die optimale Besatzdichte muss für jedes Produktionssystem und den jeweiligen Standort individuell ermittelt werden.“

Mehr als Fisch: Aquaponik

Dieser Grundsatz gilt nicht nicht nur für die Lachszucht, sondern auch für Aquaponik-Systeme. Diese besondere Form von Kreislaufanlagen kombiniert Fischzucht mit Hydroponik, dem Anbau von Pflanzen ohne Erde. Dabei düngt das Prozesswasser der Fische Kräuter oder Gemüsepflanzen, die auf riesigen Ebbe-und-Fluttischen in anorganischem Substrat, etwa Kies oder Blähton, wachsen. Das Wasser aus den Zuchtbecken durchläuft einen Biofilter mit Bakterien, die von den Fischen ausgeschiedenes Ammonium in den Pflanzen-Nährstoff Nitrat umwandeln, und flutet dann die Pflanzen, deren Wurzeln das Nitrat aufnehmen. Das auf diese Weise gereinigte Wasser fließt zurück in die Zuchtbecken – der Kreislauf ist geschlossen.

„Aquaponik-Anlagen sind die Agrarsysteme der Zukunft“, ist Harry Palm von der Universität Rostock überzeugt, dessen Lehrstuhl in der Forschungsanlage Fischglashaus in Mecklenburg-Vorpommern systematisch verschiedene Fisch- und Pflanzenkombinationen auf wirtschaftliche Tragfähigkeit untersucht. Dort wird unter anderem mit Efeu, Minze, Basilikum, Zitronengras, Afrikanischem Raubwels und Afrikanischem Buntbarsch experimentiert. Aquaponik sei extrem ressourcenschonend, argumentiert der Wissenschaftler. Bereits in Betrieb befindliche Anlagen zeigen in der Tat, dass Aquaponik im Vergleich zur herkömmlichen Landwirtschaft 50 bis 90 Prozent Wasser spart und, wenn die benötigte Energie aus erneuerbaren Quellen stammt, nahezu klimaneutral arbeitet. Denn das CO2 der Fische wird von den Pflanzen gebunden. Darüber hinaus sind Fische weit bessere Futterverwerter als Zuchttiere an Land: Man braucht ein Kilogramm Futter, um 210 Gramm Hühnerfleisch, 170 Gramm Schweinefleisch, 100 Gramm Rindfleisch zu erzeugen – oder aber 610 Gramm Lachsfilet.