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Machbarkeitsstudie zur Verwendung von salzhaltigem Grundwasser für die kreislaufbasierte Aquakultur in Schleswig-Holstein

Die „Landesstrategie zur Entwicklung einer nachhaltigen Aquakultur in Schleswig-Holstein“ (MELUR, 2014) beinhaltet eine signifikante Steigerung der Produktion von Fisch und anderen aquatischen Organismen in (teil )geschlossenen Kreislaufanlagen. Hierfür bedarf es vor allem solcher geeigneter Standorte, die Vorteile in Bezug auf eine nachhaltige Produktion bieten. Neben der Nutzung von erneuerbaren Energien oder bspw. industrieller Abwärme kann auch die Art des Nutzungswassers zur Nachhaltigkeit beitragen. Da viele Fischarten in Brackwasser gezüchtet werden können, kommt statt Trinkwasser aus dem Leitungsnetz oder konventionellem Brunnenwasser auch salzhaltiges Grundwasser für Kreislaufanlagen in Frage. Salzhaltiges Grundwasser ist eine Naturressource, die sonst keiner menschlichen Verwendung zugeführt wird. Durch die Verwendung von salzhaltigem Grundwasser in KLA ließe sich in erheblichem Umfang ein Beitrag zum Schutz der heimischen Grundwässer zur Trinkwassergewinnung leisten.

Ziel dieser Studie war es für fünf verschiedene Art-Technik-Kombinationen (Zander, Lachs, Gelbschwanzmakrele, Garnele und Forelle in unterschiedlichen Kreislaufanlagentypen) Standorte mit ausreichend salzhaltiger Grundwasser-Verfügbarkeit in Schleswig-Holstein zu identifizieren. Bei der Standortsuche wurde ein passender Salzgehalt für die jeweilige Art, ein der Produktionsanlage entsprechender Flächenbedarf und die Verfügbarkeit von Vorflutern zur Abwassereinleitung berücksichtigt. Die Standorte sollten zudem über günstige infrastrukturelle Faktoren (Logistik, Planungs- und Erschließungsstand) verfügen und weitere Synergien mit anderen Gewerben bieten.

Die folgenden Standorte wurden aus einer Vorauswahl von 29 potentiell in Frage kommenden Städten/Gemeinden in Schleswig-Holstein ausgewählt und im Detail untersucht. Die Stadt Glückstadt im Landkreis Steinburg, die Gemeinden Büsum, Friedrichskoog und Wöhrden im Landkreis Dithmarschen, sowie die Gemeinde Friedrichstadt im Landkries Nordfriesland. An allen fünf Standorten wurden Grundwasserproben entnommen und auf ihre qualitative und quantitative Eignung für die Produktion einer der fünf Art-Technik-Kombinationen hin untersucht.

Im salzhaltigen Grundwasser wurden an allen Standorten erhöhte Eisen- und Mangan-Gehalte festgestellt. Maximale Gehalte lagen dabei in Glückstadt (32,2 mg/l Eisen; 2,27 mg/l Mangan) vor. In Friedrichskoog und Wöhrden wurden Eisen-Gehalte von 6,1 bis 7,1 mg/l und Mangan-Gehalte von 0,56 bis 1,9 mg/l gemessen. Vergleichsweise geringe Eisen-Gehalte von 0,9 mg/l lagen im Grundwasser am Standort Büsum vor. Der Standort Friedrichstadt zeigte neben relativ geringen Eisen- und Mangan-Konzentrationen (1,75 bzw. 0,26 mg/l) vor allem einen erhöhten Aluminium Gehalt von 1,44 mg/l. Am Standort Glückstadt war der Aluminium Gehalt mit 0,048 mg/l leicht erhöht. An den Standorten Glückstadt, Büsum, Friedrichskoog und Wöhrden wurden außerdem vergleichsweise hohe Gehalte an Ammonium mit 12,6 mg/l (Wöhrden) bis 32,6 mg/l (Glückstadt) beobachtet. Diese erhöhten Ammonium-Gehalte sind geogen bedingt und lassen sich auf die Zersetzung von organischem Material aus den an allen Standorten vorhandenen oberflächennahen marinen holozänen Ablagerungen (Klei) zurückführen.

Die Ergebnisse der Analysen des salzhaltigen Grundwassers ergaben, dass das Ionenverhältnis an den Standorten für die Arten Lachs (Büsum), Seriola (Friedrichskoog) und Garnele (Wöhrden) dem Ionenverhältnis im Meerwasser stark ähnelt. Verschiebungen liegen vor allem beim Sulfat und Hydrogenkarbonat vor. Für die nahezu in Süßwasser produzierten Arten Zander (Glückstadt) und Forelle (Friedrichstadt) zeigt das salzhaltige Grundwasser in Bezug auf das Ionenverhältnis Süßwasser-ähnliche Tendenzen. Das Risiko einer schlechten Verträglichkeit des salzhaltigen Grundwassers durch die Arten wird daher als gering eingeschätzt. Sollte sich dennoch aufgrund der Abweichungen einiger Ionen ein Wachstumsdefizit während der Produktion zeigen, könnte dies durch entsprechende Ionenzugabe reguliert werden. Eine Hälterungsstudie der Arten im entsprechenden salzhaltigen Grundwasser kann über mögliche Unverträglichkeiten Aufschluss bieten und wird bei einem Planungsvorhaben vorab empfohlen.

Die Ansprüche der Arten setzen eine Eisen- und Mangan-Fällung, sowie eine Aluminium-Entfernung vor Eintritt des salzhaltigen Grundwassers in die Fischzuchtanlage voraus, wobei auch ein Teil des Ammoniums zu Nitrat oxidiert wird. Das weitere Ammonium lässt sich unseren Kalkulationen nach in Kreislaufanlagen mit geringem Frischwasserbedarf durch bestehende Biofilter und Denitrifikationseinheiten entfernen. Andernfalls setzt der zusätzliche Ammonium-Gehalt im salzhaltigen Grundwasser ggf. größer dimensionierte Biofilter und eine intensivere Denitrifikation der Anlagen- oder Abwasseraufbereitung voraus.

Anforderungen und Möglichkeiten der Abwasserentsorgung der Kreislaufanlagen in Vorflut/Kläranlage sind für die Standorte im Einzelnen aufgeführt. Findet im Kreislaufanlagen-Wasser keine Denitrifikation (Prinzip der Teil-Kreislaufanlage) statt, erhöhen sich durch den zusätzlichen Ammonium-Gehalt des salzhaltigen Grundwassers und dessen Umwandlung in Nitrat die Aufbereitungsanforderungen des Abwassers. Die technische Umsetzbarkeit und der finanzielle Aufwand muss von Anlagenplanern überprüft werden, um zu entscheiden ob die Nutzung von salzhaltigem Grundwasser an den Standorten zweckmäßig ist. Der Kostenrahmen für Grundwasserförderung/-aufbereitung und Abwassereinleitung wurde im Rahmen eigener Berechnungen dargestellt.

Projektfinanzierung

Mittel des Europäischen Meeres- und Fischereifonds (EMFF), des Bundes und des Landes Schleswig-Holstein

Projektmitarbeiter

Autoren:
    Lina Weirup*1
    Dr. Anna Dammshäuser2
    Hanjo Hamer2
    Andreas Reitner3
In Zusammenarbeit mit dem Kompetenznetzwerk Aquakultur (KNAQ):
    Dr. Stefan Meyer4
Institutionen:
    1Gesellschaft für Marine Aquakultur mbH (GMA)
    *weirup@gma-buesum.de, Tel: +49(0)4834-965399-15
    ²GeoC GmbH
    ³Ingenieurbüro Andreas Reitner
    4Kompetenznetzwerk Aquakultur (KNAQ) an der Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein

Projektzeitraum

Mai 2017 bis November 2018

Abschlussworkshop

28.03.2019, im Rahmen eines KNAQ-Workshop
Mehr Informationen zu diesem Worshop finden Sie hier.

Veröffentlichung / Abschlussbericht

Der Abschlussbericht wurde als e-Book veröffentlicht und steht hier zum Download bereit:

Empfohlene Zitierweise:

Weirup, L., Dammshäuser, A., Hamer, H., Reitner, A., Meyer, S. (2019) Machbarkeitsstudie zur Verwendung von salzhaltigem Grundwasser für die kreislaufbasierte Aquakultur in Schleswig-Holstein. Austen, G. (Hrsg.), Büsum, Deutschland. 92 pp. ISBN: 978-3-00-062310-3. Onlinefundstelle: bit.ly/2GYC2Df

 

 

 

Download Studie und Anlagen

Webfassung der Machbarkeitsstudie ohne Anlagen im PDF-Format
  • MachbarkeitsstudieWebfassung der Machbarkeitsstudie ohne Anlagen im PDF-Format
  • AnlagenAnlagen 1 bis 6 zur Machbarkeitsstudie in gepackter ZIP-Datei
Erstellung einer Grundwassermessstelle am Standort Büsum (GMA, Hafentörn 3) im Rahmen der Machbarkeitsstudie. Mit den Wasserproben aus dieser Messstelle konnte überprüft werden, wie die Ionen-Zusammensetzung des salzhaltigen Grundwasser sich auf eine Fischzucht auswirken würde.