Salzhaltige Grundwasservorkommen in Schleswig-
Holstein und deren Eignung für die
kreislaufbasierte Aquakultur
M.Sc. Lina Weirup Gesellschaft für Marine Aquakultur mbH
Büsum
06. Juni 2019
1
Die „Landesstrategie zur Entwicklung einer
nachhaltigen Aquakultur in Schleswig-Holstein“
(MELUR, 2014) sieht eine signifikante Steigerung der
Produktion von Fisch und anderen aquatischen
Organismen in (teil)geschlossenen KLA vor.
Vorteile von salzhaltigem Grundwasser (SG):
Keine Nutzungskonflikte (wie im Fall von Trinkwasser)
◦ SG Nutzung auch bei KLA mit höherem Frischwasserbedarf
Einsparung von Aufsalzung bei marinen Arten
Energetischer Vorteil bei brackwassertoleranten Arten
Hintergrund der Studie
1
Schleswig-Holstein, als
Land zwischen den Meeren,
erfährt Grundwasser-
versalzung durch
Meerwasserintrusion
Grundwasserversalzung in Schleswig-Holstein
2
Geogene Grundwasserversalzung in Schleswig-Holstein (verändert aus Grube et al., 2000)
Zielsetzung und Vorgehensweise
Ziel:
Evaluation der Nutzbarkeit von salzhaltigem Grundwasser für
die kreislaufbasierte Aquakultur in Schleswig-Holstein
Vorgehensweise:
Auswahl von fünf Art-Technik-Kombinationen: Fischart
(unterschiedliche Toleranz gegenüber Salzgehalt und
Temperatur) und Anlagentyp (unterschiedlich hoher
Wasserverbrauch)
Standortsuche für die Art-Technik-Kombinationen
Grundwasser Beprobung an ausgewählten Standorten
Bewertung des Wassers
3
4
Art Anlagentyp Jahres-
produk-
tion
[t]
Tgl.
Futter-
menge
[kg]
Frisch-
wasser-
bedarf
[m³/h]
Wasser
Temp.
[°C]
Ange-
strebter
Salz-
gehalt
Flächen-
bedarf
Anlage
[m²]
Europäischer
Zander
(Sander
lucioperca)
**Konven-
tionelle KLA
mit Deni.
500
1.800 6,12 24 Niedrig 12.000
Atlantischer
Lachs
(Salmo salar)
„Ein-Tank-
KLA“
1.200
4.200
60,0 14-18 Hoch 3.240
Gelbschwanz-
makrele
(Seriola lalandi)
“Ein-Tank-
KLA”
1.200
4.200 60,0 18-28 Hoch 3.240
Regenbogen-
forelle
(Oncorhynchus
mykiss)
Dänische
Teil-KLA
Model
Typ 3
225
849 72,0 12-16 Niedrig 1.520
Weißfuß-
Garnele
(Litopenaeus
vannamei)
**Konven-
tionelle
KLA mit
Deni.
30
165 0,86 28 Mittel 1.500
Fünf Art-Technik-Kombinationen*
*Angaben der Anlagenhersteller
**Übernommen aus Meyer et al., 2016
Standortauswahl: 5 aus 29 betrachteten Standorten
Standortkriterien:
Angestrebter
Salintätsbereich für die
Arten
Wassermenge nach KLA
Verbrauch
Grundwassertiefe (&
Vorflut)
Flächenverfügbarkeit
nach KLA Größe
Abwasserabschlag /
Vorfluter
Kein Verdacht auf
Altlasten / Schadstoffe
Infrastruktur
Synergien
5 Vorauswahl der potentiellen Standorte in Schleswig-Holstein. Die im Rahmen
der Modellstudie näher betrachteten Standorte sind in rot dargestellt.
Standorte: Synergien & Vorfluter
Art-Technik-
Kombi
Standort Synergie Vorfluter
Zander
Konvent. KLA
Glückstadt Steinbeis Papier
GmbH - Abwärme
Kläranlage
Steinbeis Papier GmbH
Lachs
“Ein-Tank-
KLA”
Büsum GMA
Maricube
Wirtschafts- und
Wissenschaftspark
Direkteinleitung
Nordsee
Seriola
“Ein-Tank-
KLA”
Friedrichskoog DEA Deutsche
Erdoel AG -
Geothermische
Energie
Direkteinleitung
Nordsee
Forelle
Dän. Teil-KLA
Friedrichstadt Gewerbegebiet Vorflut „Großer
Sielzug“
Garnele
Konvent. KLA
Wöhrden Frosterei Betrieb -
Abwärme
Vorflut „Norder-
strom“ oder Schmutz-
wasserkanal
6
Grundwasserbeprobung an den fünf
gewählten Standorten
Messung von u.a.:
1. Salzgehalt
2. Makroelemente - Magnesium, Calcium, Kalium etc.
3. Mikroelemente - Eisen, Zink, Aluminium, Blei, Cadmium etc.
4. „Standard Wasserparameter“ in der Fischzucht - pH-Wert, Ammonium, Nitrit, Nitrat etc.
5. Schadstoffe - polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und leichtflüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffe (LCKW)
7
Art Technik Standort PSU* Leitfähigkeit
bei 25°C
[µS/cm]
Zander Konvent.
KLA
Glückstadt 2,1 4.010
Lachs “Ein-Tank-
KLA”
Büsum 22 35.100
Seriola
“Ein-Tank-
KLA”
Friedrichs-
koog
20,7 33.100
Forelle Dän. Teil-
KLA
Friedrichstadt 0,5 24.100
Garnele Konvent.
KLA
Wöhrden 14,6 1.058
Salzgehalte im SG an den fünf Standorten
*Practical Salinity Unit. Dimensionslose Angabe des Salzgehaltes. Entspricht in etwa der gravimetrischen Angabe g/kg bzw. ppt.
8
Mg Ca Mg+Ca Na+K Cl HCO3 SO4
0,01
0,1
1
10
100
1000
Konze
ntr
atio
n[m
eq/l]
Nordseewasser
Glückstadt
Büsum
Friedrichskoog
Friedrichstadt
Wöhrden
Makroelemente im SG im Vergleich zu Meerwasser
Darstellung der Grundwasserbeschaffenheit an den untersuchten Standorten im Schoeller-Diagramm. Zum Vergleich ist
auch die mittlere Beschaffenheit von Nordseewasser dargestellt (gestrichelte blaue Linie).
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Verhältnisse wichtiger Ionen im SG im Vergleich
zu Meerwasser
Glück-
stadt
Zander
Büsum
Lachs
Friedrichs-
koog
Seriola
Friedrich-
stadt
Forelle
Wöhrden
Garnele
Meer-
wasser
35 PSU*
Na/K 22,6:1 34,5:1 26,7:1 39:1 34:1 26,7:1
Ca/K 4,2:1 1,6:1 1,9:1 14,1:1 3,5:1 1:1
Mg/Ca 1:1,4 2,4:1 1,6:1 1:5,2 1:0,8 3:1
Mg/K 2,9:1 4:1 3,2:1 2,6:1 4,2:1 3,2:1
*Werte beziehen sich auf den an über 100 Messstellen gemittelten Wert für Meerwasser aus allen Ozeanen (Gilberts Umwelttechnik/Reef Analytics).
10
Mikroelemente,
die eine Aufbereitung des SG erforderlich machen
Glück-
stadt
Zander
Büsum
Lachs
Friedrichs-
koog
Seriola
Friedrich-
stadt
Forelle
Wöhrden
Garnele
Richt-
werte*
Eisen mg/l 32,2 0,9 7,1 1,7 6,1 <0,15
Mangan mg/l 2,3 0,3 1,9 0,3 0,6 <0,01
Aluminium mg/l 0,048 <0,01 <0,01 1,440 0,010 <0,01
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*Richtwerte nach Timmons & Ebeling, 2007
Glückstadt
Zander
Büsum
Lachs
Friedrichskoog
Seriola
Friedrichstadt
Forelle
Wöhrden
Garnele
Ammonium mg/l 32,6 24,5 20,9 0,3 12,6
Inhaltsstoffe,
die eine Aufbereitung des SG erforderlich machen
12
fünf potentiell geeignete Standorte für die
kreislaufbasierte Aquakultur in Schleswig-Holstein
Entfernung von Eisen, Mangan und Aluminium
Für Ammonium je nach Anlagentyp Intensivierung der
Anlagen- oder Abwasseraufbereitung erforderlich
Technische Umsetzbarkeit und finanzieller Aufwand müssen
überprüft werden, um die Zweckmäßigkeit der salzhaltigen
Grundwasser-Nutzung an den Standorten abzuwägen.
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Zusammenfassung & Fazit
Vielen Dank!
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
Krüger/Veolia
NC. Consulting AsP V
Green Aqua Farming
GmbH + Co. KG
DEA Deutsche Erdoel AG
Steinbeis Papier GmbH
Literatur:
Grube A., Wichmann, K., Hahn, L, Nachtigall, K.H. (2000) Geogene
Grundwasserversalzung in den Poren-Grundwasserleitern Norddeutschlands
und ihre Bedeutung für die Wasserwirtschaft. TZW-Schriftenreihe, 9, Karlsruhe,
203 pp.
Meyer, S., Griese, M., Schlachter, M., Gehlert, G., Schulz, C. (2016)
Konzeptstudie zur Nutzung der Synergieeffekte zwischen Industrieparks und
Ernährungswirtschaft insbesondere der Aquakultur in der Region Unterelbe.
http://www.knaq-
sh.de/fileadmin/daten/dateien/KNAQ/DE/Konzeptstudie_Aquakultur_Unterelb
e_final_.pdf
Timmons, M.B. & Ebeling, J.M. (2007) Recirculating aquaculture. Cayuga Aqua
Ventures, Ithaca, NY.