Borgmann Aquaponik Hydroponik
Stickstoffbilanz in der Aquaponik: Von Ammonium zu Pflanzennahrung
Frage: Wenn eine Anlage 6,49 g NH₄⁺/Tag produziert, wie viel davon wird zu Nitrat für die Pflanzen umgewandelt oder bleibt übrig ?
1. Grundsätzlicher Nitrifikationsprozess
In einem gut funktionierenden Biofilter läuft folgende Reaktion ab:
- Schritt 1: NH₄⁺ → NO₂⁻ (Nitrit) durch Nitrosomonas-Bakterien
- Schritt 2: NO₂⁻ → NO₃⁻ (Nitrat) durch Nitrobacter-Bakterien
Gesamtreaktion:
2. Umrechnung für 6,49 g NH₄⁺/Tag
A) Umrechnung in NH₄-N (Stickstoffbasis)
Da Pflanzen und Bakterien den Stickstoff nutzen, rechnen wir auf N-Basis um:
B) Theoretische Nitratproduktion (100% Effizienz)
Bei idealer Nitrifikation:
Oder auf Stickstoffbasis:
3. Realistische Abschätzungen (Praxisfaktoren)
Faktor 1: Biofilter-Effizienz
- Guter Biofilter: 85-95% Umwandlung
- Neuer/ungleichmäßiger Biofilter: 70-85%
- Angenommen 90% Effizienz:
Faktor 2: Pflanzenaufnahme
- Typische Aufnahme-Effizienz: 60-80% des verfügbaren Nitrats
- Pflanzen nutzen N hauptsächlich als NO₃⁻, aber auch etwas NH₄⁺ (ca. 10-20%)
- Angenommen 70% Aufnahme:
Davon als Nitrat: ≈ 2,86 g N/Tag (90% von 3,18)
Faktor 3: Andere Verluste/Prozesse
- Denitrifikation (anaerobe Zonen): 5-15% N-Verlust als N₂-Gas
- Algen/Biofilm-Wachstum: 5-10%
- Ausgasung von NH₃: 1-5% (abhängig von pH)
- Schlamm/Sediment: 2-8%
4. Praktische Bilanz für 6,49 g NH₄⁺/Tag
| Prozess | N-Anteil (g/Tag) | % vom Input | Bemerkung |
|---|---|---|---|
| Input: NH₄⁺ aus Fisch | 5,04 g N | 100% | 6,49 g NH₄⁺ |
| Nitrifikation (90%) | 4,54 g N | 90% | Werden zu NO₃⁻ |
| Pflanzenaufnahme (70%) | 3,18 g N | 63% | Tatsächlich genutzt |
| Denitrifikation (10%) | 0,50 g N | 10% | Verlust als N₂ |
| Algen/Biofilm (5%) | 0,25 g N | 5% | Unerwünschtes Wachstum |
| NH₃-Ausgasung (2%) | 0,10 g N | 2% | pH/Temp-abhängig |
| Akkumulation im System | 1,01 g N | 20% | Steigende Nitrat-Konzentration |
5. Was bedeutet das für Ihre Pflanzen?
A) Nitratverfügbarkeit pro Tag:
B) Pflanzenmenge, die damit versorgt werden kann:
Salat: Braucht ≈ 0,15 g N/Pflanze/Wachstumsperiode (6 Wochen)
→ Täglicher Bedarf: ≈ 0,0036 g N/Pflanze/Tag
→ Mögliche Pflanzanzahl:
Tomaten: Brauchen ≈ 3,5 g N/Pflanze/Saison
→ Täglicher Bedarf: ≈ 0,028 g N/Pflanze/Tag (bei 125 Tagen)
→ Mögliche Pflanzanzahl:
6. Wichtige Parameter
Empfohlene Berechnungsschritte:
- NH₄⁺-Input → NH₄-N umrechnen
- Biofilter-Effizienz anwenden (Benutzer kann einstellen: 70-95%)
- Pflanzenaufnahme-Effizienz (60-80%)
- Verluste abziehen (Denitrifikation, Algen, etc.)
- Nitrat-Akkumulation berechnen:
Warnung bei Akkumulation > 50 mg/L NO₃-N (ca. 220 mg/L NO₃⁻)
Zusammenfassung
Aus 6,49 g NH₄⁺/Tag erhalten Sie etwa 3,2 g N/Tag für Ihre Pflanzen, was ca. 20 g NO₃⁻/Tag entspricht. Die tatsächliche Menge hängt stark von Biofilter-Effizienz und Pflanzenaufnahme ab !
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