Betritt der Besucher das Gewächshaus im Garten des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB), blickt er auf zwölf Wassertanks und eine ganze Reihe Tomatenpflanzen in Wannen. In den kreisrunden Tanks schwimmen Tilapien, afrikanische Buntbarsche. Es ist warm. Tomaten und Fische mögen Luft oder Wasser bei 26 Grad Celsius. Hier, direkt am Ufer des Berliner Müggelsees, züchtet ein Team von Wissenschaftlern den „Tomatenfisch". Dieses einmalige Projekt verquickt die Zucht von Fisch und Gemüse unter einem Gewächshausdach und perfektioniert so die gewöhnliche Aquakultur.

Jeder von uns verzehrt 16,4 Kilogramm Fisch im Jahr, Tendenz steigend. Gleichzeitig leidet die Fischerei an überfischten Meeren, die der Erholung bedürfen. Deshalb boomt die Fischzucht in Tanks, Becken und Netzkäfigen, mit Wachstumsraten zwischen fünf und acht Prozent. Jeder zweite Fisch auf unserem Teller wächst inzwischen in einer Aquakultur auf. Mit zahlreichen negativen Folgen: So wird bei der Aufzucht von Lachsen doppelt soviel Fisch verfüttert, wie am Ende rauskommt. Ungefilterte Ausscheidungen der Fische verunreinigen saubere Gewässer. Dennoch kann die bereits unverzichtbar gewordene Aquakultur ökologisch sinnvoll sein.

Davon ist zumindest der Biologe und Leiter des „Tomatenfisch"-Projekts, Werner Kloas, überzeugt. Im lichten Gewächshaus verbindet das Forscher-Team die Fischzucht mit der Pflanzenhaltung in wässriger Nährlösung, der Hydroponik. Fischkreislauf und Pflanzenkreislauf ergeben gemeinsam das größere Aquaponik-System. Das Wort Aquaponik entstand aus den Begriffen Aquakultur und Hydroponik.

In der feuchtwarmen Luft liegt das Surren und Brummen elektrischer Geräte. Sie halten das Aquaponik-System in Gang, gespeist aus der Solaranlage auf dem Dach des Nebengebäudes. „Wir wollen keine Primärenergie nutzen. Eine Aquakultur sollte immer in der Nähe einer Wärmequelle angesiedelt werden", erläutert Kloas. Ob es sich dabei um die Sonne, Kraftwerke oder eine Biogasanlage handelt, sei egal.

Kuscheleffekt des Schwarms

Das Forscherteam hat den Buntbarsch ausgewählt, weil der Süßwasserfisch ein Allesfresser ist, der sich mit weniger eiweißhaltigem Futter zufrieden gibt. „Tilapien brauchen kein Fischmehl, das macht sie zu einem recht nachhaltigem Fisch", freut sich Kloas. „Denn Fischmehl ist ein teures und wenig bioökonomisches Gut."

In den schwarzen Tanks sind die Barsche kaum sichtbar. Sie schwimmen gern im Dunklen. Für das Wachstum der Fische ist nicht nur das Futter entscheidend, sondern ihr Wohlbefinden. Erfahrungen zeigen, dass nicht zu viele Barsche im Tank schwimmen dürfen. Aber auch nicht zu wenige. Berechnet wird das von den Wissenschaftlern anhand der Menge Fisch pro Kubikmeter Wasser. Sind das etwa 100 Kilogramm, dann wird es eng. Die Barsche sind gestresst, der Pegel des Stresshormons Cortisol steigt an - was man sogar im Wasser messen kann. Also entschieden sich die Müggelsee-Forscher für eine Anzahl von Fischen, die zusammen 50 bis 80 Kilo auf die Waage bringen. „Bei dieser Dichte setzt der Kuscheleffekt des Schwarms ein. Dann schwimmen alle brav zusammen, ohne jede Keilerei."

Das Abwasser der Fischtanks fließt durch Rinnen in einen Grobfilter, der Kot und Futterreste ausfiltert. Dieses vorgeklärte Wasser wird in einen Biofilter gepumpt. Dort siedeln Bakterien und verwandeln das giftige Ammonium, das die Fische über ihre Kiemen ausscheiden, in Nitrit und Nitrat. „Das abgelassene Wasser ist quasi Flüssigdünger, da liegt es auf der Hand, mit dem Fischkot die Tomaten zu düngen. Die Fische versorgen die Pflanzen mit Nitrat und Phosphat. Diese Stoffe führen wir sonst künstlich zu", sagt Kloas.

Einzig ein 2,50 Euro teures Einwegventil verbindet die Aquakultur mit der Hydroponik. Aus dem Fischkreislauf fließt das Wasser durchs geöffnete Ventil und wässert die Tomaten. Eine Kühlfalle gewinnt das Verdunstungswasser aus dem Pflanzenkreislauf zurück. Langsam tröpfelt das Wasser in einen grünen Eimer und gelangt - mit Zwischenstopp in einem Speicher - zurück in die Fischtanks. Der Wasserkreislauf schließt sich. Nur drei Prozent Frischwasser speisen die Forscher dem System täglich ein. „Verglichen mit Durchflusssystemen sind solche Wasserkreisläufe sehr wassersparend", sagt Kloas. „Allerdings sind die Investitionskosten relativ hoch."

Die Kosten der Forschungsanlage lagen bei 600.000 Euro. Doch immerhin können die Wissenschaftler nach sieben bis acht Monaten 600 Kilogramm Tilapien ernten, die bei den 250 Mitarbeitern heiß begehrt waren. Einige kamen gleich mit der Plastik-Badewanne, um sich die Beute zu sichern. Bei den Tomaten waren nach zehn bis elf Monaten 1000 Kilogramm reif geworden.

Das ist offenbar einträglich genug, dass sich die EU bis Mitte 2015 mit sechs Millionen Euro an vier Demonstrationsanlagen beteiligt. Eine davon wird an der Müritz stehen, eine in Belgien, eine in China und eine im spanischen Murcia. Kloas hofft, dass die Anlage im ariden Murcia ein Startpunkt für Aquaponik in Dürregebieten sein könnte. „Unser System hat das Potential, sowohl im großen als auch im kleinen Stil angewandt zu werden", erklärt er und verweist auf eine Mini-Aquaponik-Anlage im Garten, die sein Team für 999 Euro selbst zusammengebastelt hat. Ein solches Do-it-yourself-Modell sei insbesondere für die Entwicklungshilfe geeignet und liefere 100 Kilogramm Barsch und 250 Kilogramm Tomaten.

Szenenwechsel. Einen völlig anderen Aquakultur-Typus verkörpert die erste Meeresfisch-Zuchtfarm im saarländischen Völklingen. Auf 7000 Quadratmetern züchten die Stadtwerke Völklingen, 600 Kilometer von der Küste entfernt, Meeresfische. Auf dem Gelände einer ehemaligen Kokerei werden statt Kohle und Gas jetzt Wolfsbarsch, Dorade, Yellowtail Kingfish und Stöhr produziert. Die riesigen Beton-Becken standen wegen zahlreicher Querelen und technischer Problem lange Zeit leer. Doch seit der Jahresmitte 2012 tummeln sich mehr als 100.000 Fische im salzigen Wasser.

Schwimmbad und Raffinerie

Das Projekt ist gewagt und hat bislang 17 Millionen Euro verschlungen. Das Innere der gewaltigen Hallen scheint einem Science-Fiction-Film entsprungen. Glatte, sterile Oberflächen, Rohre und Laufstege, ein bisschen Schwimmbad, ein bisschen Raffinerie. Die Spitzentechnologie ist kompliziert und noch unausgereift. Da gibt es eine Wasserumwälz-Technik mit integrierter Strömungserzeugung. Denn ein Meeresfisch bleibt nur fit und gesund, solange er sich bewegt. Also wird das Wasser mehrmals in der Stunde umgewälzt.

Der Wolfsbarsch ist ein Raubfisch und steht für einen wichtigen Aspekt in der Nachhaltigkeitsdebatte über Aquakulturen. Raubfische brauchen viel Eiweiß. Das bedeutet, dass der Anteil an Fischmehl in der Nahrung hoch sein muss. Und Fischmehl besteht aus wildgefangenem Fisch, meist aus Anchovis. Kurz: Ein Raubfisch verbraucht mehr Fisch, als er selbst liefert.

Stadtwerke-Chef Jochen Dahm fechten solche Einschätzungen nicht an. Er ist froh, dass Ende April endlich die ersten Fische in Völklingen geerntet werden: „Der Stöhr ist noch nicht soweit. Aber Doraden, Wolfsbarsche und den Yellowtail Kingfish können wir ab Ostern ernten. Und zwar täglich zwei bis zweieinhalb Tonnen." Nachdem die Meeresfischzucht Völklingen GmbH viel mediale Häme ertragen musste, freut er sich jetzt besonders, dass sie Edeka Südwest für den Vertrieb der Völklinger Meeresfische gewinnen konnten.

Außerdem kann die ungewöhnliche Fischzucht-Anlage immerhin einen Punkt unter Nachhaltigkeit verbuchen: Fischkot und Futterreste landen in einer Biogasanlage, die ihre Energie an Völklingen-Fürstenhausen liefert. Die Exkremente der Meeresfische geben am Ende also noch etwas Wärme ab. Der Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen jedoch bescheinigt dieser hochindustriellen Fischhaltung einen immensen Energieverbrauch.