Keine Kolonie auf fernen Planeten kam in den Zukunftsromanen der 60iger und 70iger Jahre ohne eine Aquaponikanlage aus. Diese Wunderwerke der Technik - Zwitter aus Aquakultur und Hydroponik, der Zucht von Pflanzen ohne Erde, angefüllt mit Fischen und Pflanzen, angetrieben nur vom Sonnenlicht - versorgten die Raumfahrer mit beliebigen Mengen an Sauerstoff, Nahrung und Wasser. Selbst der Begriff Aquakultur soll aus einem 1957 erschienenen Roman des Science-Fiction-Autors Arthur C. Clarke stammen.

 Der Biologe Werner Kloas hat mit seinen Mitarbeitern einen Teil dieser Ideen Wirklichkeit werden lassen. Fische und Tomaten leben zu gegenseitigem Nutzen gemeinsam in einem Gewächshaus. Aber, dass wir uns eines Tages unabhängig von den Kreisläufen der Natur ernähren können, glaubt auch der Leiter der Abteilung Aquakultur am Institut für Gewässerökologie in Berlin nicht: “Ein geschlossenes System könnte sich maximal selbst erhalten. Immer wenn wir etwas entnehmen, müssen wir auch etwas hinzufügen, in absehbarer Zeit zumindest das Futter.” Auch Fische alleine mit Pflanzen aus der eigenen Anlage zu ernähren ist eine verlockende Idee, die sich wohl nicht verwirklichen lässt: ”Man könnte damit einen Teil des Futters ersetzen, aber um Biomasse aufzubauen, brauche ich Proteine und um die herzustellen, braucht jeder Organismus Stickstoff, auch die Pflanzen. Da die Pflanzen keinen Stickstoff aus der Luft binden können, kann er nur aus den Ausscheidungen der Tiere kommen.” Der Stickstoff ist im Ammonium enthalten, dem Endprodukt des Eiweißstoffwechsels der Fische. Bakterien wandeln das Ammonium in den Pflanzendünger Nitrat um. “Wenn Pflanzen den Stickstoff aufnehmen, wachsen sie. Frisst sie der Fisch, baut er sein eigenes Protein damit auf. Aber nur der Teil, den der Fisch wieder ausscheidet, kann von den Pflanzen wieder aufgenommen werden. Es muss also die Pflanze gedüngt werden oder der Fisch muss zusätzliches Futter bekommen.”

Traditionelle Aquakulturen halten die Fische in offenen freischwimmenden Netzkäfigen; in Teichen, die kontrolliert aufgefüllt und abgelassen werden oder in von einem Bach durchflossenen Becken. Alle diese Anlagen sind von der Witterung und sauberen, natürlichen Wasservorkommen abhängig. Durchflussanlagen zur Forellen- und Saiblingszucht gehören zu den größten Wasserverbrauchern der Aquakultur. Etwa 200.000 Liter sauberes Wasser fließen an einer Forelle vorbei, bis diese ein Kilo zugelegt hat. Am nachhaltigsten ist die extensive Teichhaltung von Karpfen oder Schlei. In der ökologischen Karpfenzucht ernähren sich die Fische von den im Teich vorhandenen Pflanzen und Kleintieren und müssen nicht oder nur wenig zugefüttert werden. Voraussetzung ist allerdings, dass die Teiche nicht überbelegt sind. Werden die Tiere in hoher Besatzdichte gehalten, mit Fischmehl gefüttert und die Wasserpflanzen gedüngt, gehört die Teichzucht zu den größten Wasserverschmutzern in der Tierhaltung. Nicht nur die Verunreinigung mit Kot, Futterresten und eingesetzten Medikamenten und Chemikalien belasten die Ökosysteme, Zuchtfische und fremde Arten können entkommen und die heimische Fauna verändern.

 Eine Kreislaufanlage dagegen verbraucht nur etwa 1000 Liter Wasser pro Kilo erzeugtem Fisch. So ist sie unabhängig von natürlichen Gewässern und kann auch in einem leerstehenden Kuhstall untergebracht werden. Das Wasser aus den Fischbecken wird grob gefiltert und gelangt dann in einen biologischen Filter, in dem Bakterien die Schadstoffe abbauen. Anschließend wird das Wasser mit einer UV-Lampe keimarm gemacht, bevor es wieder zurück in die Becken fließt. Nur etwa 10 Prozent des Wassers wird täglich ausgetauscht, um die Stoffwechselprodukte der Fische aus der Anlage zu entfernen. Aquaponik ist eine Weiterentwicklung der Kreislaufanlagen. Mit zusätzlichen Pflanzen im Wasserkreislauf, die Nitrat und Phosphat aus dem Wasser filtern und verwerten, sinkt der Wasserverbrauch nochmals um die Hälfte. Bei entsprechender Besatzdichte und optimalen Temperaturen wachsen die Fische schneller als im Freiland und vorbeugender Antibiotikaeinsatz ist unnötig. Aquaponik ist nur ohne chemischen Pflanzenschutz möglich. Dieses Konzept der Kreislaufanlagen wurde schon vor etwa 30 Jahren entwickelt und die Technik stetig verbessert. Vor allem die Niederlande und Dänemark betreiben großen Anlagen für die Aal-, Wels- und Forellenzucht. Aquaponikanlagen zur Zucht von Warmwasserfischen, Tomaten und Zierpflanzen sind in den USA und Australien weit verbreitet. In Deutschland hat sich diese Technik noch nicht durchgesetzt. 2011 arbeiteten nur 120 von gut 5000 Aquakulturbetrieben mit dem Kreislaufsystem. Erst in den letzten Jahren wurden vermehrt solche Anlagen gebaut um Abwärme, zum Beispiel aus der Landwirtschaft oder der Biogasproduktion, zu nutzen.

 Die Technik sei mittlerweile ausgereift und standardisiert, es gibt Systeme, die die Wasserqualität automatisch überwachen, die Bedürfnisse vieler Fischarten sind bekannt - die Probleme liegen woanders, meint Werner Kloas: “Für kleinere etablierte Betriebe oder im Nebenerwerb ist der Direktvertrieb die Lösung, um rentabel zu arbeiten. Die meisten Aquakulturbetriebe in Deutschland räuchern die Fische oder servieren sie im eigenen Restaurant. In der dänischen Forellenzucht dagegen gibt es Aquakulturanlagen, die mehrere Tausend Tonnen Fisch pro Jahr produzieren. Hierzulande gibt es kaum Investoren, die das Risiko eingehen, eine so große Anlage zu bauen, die sich vielleicht erst in 10 Jahren rentiert. Probleme haben vor allem die mittleren Betriebe. Produktionsmengen von einigen Hundert Tonnen pro Jahr sind für den Direktvertrieb zu groß und im Großhandel besteht die Gefahr, dass der Abnehmer - wenn er den Fisch irgendwo billiger bekommt - sofort den Produzenten wechselt. Diese Betriebe müssten Genossenschaften gründen, um zum Beispiel gemeinsame Kühlhäuser zu bauen oder ihre Position am Markt zu stärken.”

 Um eine nachhaltige Fischzucht aufzubauen, reicht es nicht, den Wasserverbrauch zu minimieren und erneuerbarer Energien zu nutzen. Wichtig ist die Auswahl geeigneter Fischarten. Karpfen und andere Weißfische in extensiver Teichzucht haben zwar eine ausgezeichnete Ökobilanz, sind aber trotz kulinarischer Experimente, wie Karpfenfischstäbchen, unbeliebt bei den Kunden. Gekauft werden Süßwasser-Forellen sowie Lachse und andere Meeresfische - Raubfische, die Nahrung mit hohem Proteinanteil brauchen. Zum größten Teil stammt das Eiweiß aus Fischmehl, im günstigen Fall hergestellt aus Resten der Speisefischproduktion, im ungünstigen aus der Industriefischerei. Kleinere Fischarten, wie Sardellen werden in großen Mengen gefangen und fehlen dann in der Nahrungskette. Das gerne angeführte Argument, ein Kilo Futter ergebe ein Kilo Zuchtfisch, beruht auf einer Milchmädchenrechnung. Fischfutter besteht aus getrockneten Pellets, die so gut wie kein Wasser enthalten. Für ein Kilo Futter wird immer noch die drei- bis vierfache Menge Frischfisch benötigt.

 Die weltweite Nachfrage und die Preise für Fischmehl sind in den letzten Jahren mit dem Boom der Aquakultur enorm gestiegen, so dass nicht nur aus Gründen der Nachhaltigkeit nach Alternativen gesucht wird. Ein Futter mit Eiweiß aus Bioabfälle fressenden Fliegenlarven steht kurz vor der Zulassung. Bei Seefischen wird mit der Zufütterung von Muscheln experimentiert. “Der Proteingehalt des Futters ist das deutlichste Kriterium für die Nachhaltigkeit von Fisch in Aquakultur“, sagt Werner Kloas. „Friedfische, wie Karpfen und Tilapia, kommen mit einem Proteingehalt von 30 bis 40 Prozent aus, Forellen brauchen 40 bis 50 Prozent und Wolfsbarsche möchten dann schon einen Anteil von 50 bis 60 Prozent im Futter haben. Dazu gehört auch die Frage: Woher kommt das Eiweiß, kann ich das Fischmehl komplett ersetzen? Bei welchen Fischen geht es, bei welchen nicht? Marine Arten sind zurzeit keine Kandidaten für nachhaltige Aquakultur. Da muss noch viel in die Forschung investiert werden.”

 Vom Gesichtspunkt der Ressourcenschonung gehört den Kreislaufanlagen wohl die Zukunft. In der Forschung geht es darum, die Nährstoffe möglichst umfassend zu verwerten. Bereits jetzt gibt es Versuchsanlagen, in denen, zusätzlich zu den Pflanzen, Muscheln die Feststoffe aus dem Wasser filtrieren. Aber noch kommt es darauf an, welchen Fisch man isst. Kreislaufanlagen bedeuten höhere Investitionen, daher werden heute bevorzugt Fische gehalten, die beliebt bei den Verbrauchern sind und höhere Preise versprechen. Leider sind das oft Raubfische, die meist nicht ohne Fischmehl oder Fischöl auskommen. Nachhaltiger ist die Zucht allesfressender (omnivorer) Fische. Es kommt darauf an, ob die Verbraucher einen afrikanischen Wels oder einen tropischen Buntbarsch als regional erzeugt akzeptieren. Frischer und gesünder als importierter Pangasius sind Clarias und Tilapia aus heimischer Aquakultur allemal. Und reine Science-Fiction war das Prinzip der Aquaponik nie. Die Fischzucht in abgeernteten Reisfeldern hat in Asien eine lange Tradition und im Europa des Mittelalters wurden Felder und Gärten mit Wasser und Schlamm aus Karpfenteichen gedüngt.