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).

9

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.

13

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.