Mikropflanzen-Zucht

Zu Mikropflanzen zählen in diesem Konzept kleine aquatische Wasserpflanzen wie bspw. Arten der Gattungen Azolla , Lemna oder Wolffia. Diese enthalten einen hohen Proteingehalt von 19 - 45 % der Trockenmasse und benötigen wenig Fläche zur Produktion, während sie gleichzeitig eine schnelle Vermehrungsrate habe. Damit sind diese Gattungen und ihre Arten interessante Versuchsobjekte für die Herstellung von Proteinpflanzen im Haushalt oder in der Nutzung als biologische Filter. Damit der Input möglichst gering ist, den diese Zucht benötigt, kombiniert dieser Entwurf die Idee eines biologischen Filters zur Zersetzung biologischer Filter in eine Nährstofflösung zur Düngung der Pflanzen und einer CO2-Anlage basierend auf Hefe mit einer angeschlossenen Zuchtfläche für Mikropflanzen, um eine kontinuierliche Kultur dieser Pflanzen zu erlauben.

Spezies

Lemna minor - Kleine Wasserlinse

Die Kleine Wasserlinse gehört zu den Aronstabgewächsen. Sie gilt als überaus anspruchslos und ist frostresistent. Selbst für Pflanzen extreme Temperaturen bringen ihr Wachstum noch nicht zu erliegen, so wächst sie selbst bei 30°C weiter und gibt sich auch mit geringen Nährstoffkonzentrationen zufrieden . Mithilfe luftgefüllter Hohlräume ist sie in der Lage auf bzw. knapp unter der Wasseroberfläche frei zu treiben. Eine Wurzel wächst dabei vom Zentrum der Pflanze aus Richtung Grund. Neben der Nährstoffaufnahme sorgt sie für Stabilität . Während sie hier eher als "Entengrütze" bekannt ist, ist sie gerade in Südost-Asien bereits seit einiger Zeit - genau wie Wolffia arrhizia - fester Bestandteil des Speiseplans.

Nährstoffversorgung

Aufgrund ihres hohen Aneignungsvermögens gedeiht die Kleine Wasserlinse auch in nährstoffarmen Medien. Je besser allerdings das Nährstoffangebot, die Temperatur und das Lichtangebot aufeinander abgestimmt sind, desto schneller wachsen die kleinen Pflanzen. Sollte beispielsweise im Winter nicht genügend Licht zur Verfügung stehen, wirkt dieser Lichtmangel wachstumslimitierend. Darauf mit einem höherem Nährstoffangebot zu reagieren muss aussichtslos bleiben.

Das Nährstoffangebot selber sollte möglichst ausgewogen sein, wobei Stickstoff, Phosphor und Kalium mengenmäßig am Meisten benötigt werden. Die Grundzutaten des Nährstoffmixes sollten also diese Nährstoffe beinhalten und hängen vom gewählten Ausgangssubstrat (also Kartoffelschalen, etc.) ab. Gibt man also vor allem Kohlenhydratreiche Grundzutaten (Karotten, Kartoffeln, etc.) mit geringem Eiweißgehalt in das weiter unten dargestellte Modell, ist ein Stickstoffmangel wahrscheinlich. Gegensteuern kann man einfach mit der Zugabe Stickstoffreicher Lebensmittel"abfälle" wie Bohnen. Generell eignen sich Lebensmittelabfälle,

Falls die Idee organische Reststoffe zu verwerten noch zu fremd ist, ist man mit handelsüblichem flüssigen Gartendünger gut beraten. Hier sollte man allerdings die Dosierung beachten und je nach eingesetzter Wassermenge doch lieber etwas vorsichtiger sein bzw. sich einfach rantasten. Helfen kann hier die Überprüfung der elektrischen Leitfähigkeit (kurz: EC), bei der ein Wert zwischen 800 bis 1000 ppm angestrebt werden sollte.

Da Lemna Minor Schwermetalle akkumuliert, sollte möglichst die erste Variante gewählt werden oder sichergestellt werden, dass der Gartendünger keine sonstigen Trägerstoffe enthält (flüssige Dünger sind den festen vorzuziehen).

Wasserqualität

Durch ihren großen Toleranzbereich wächst die Kleine Wasserlinse innerhalb eines großen Temperaturbereichs (6 bis 33°C ), allerdings am Besten zwischen 20 und 25°C. Bei zu hoher Wassertemperatur wird das Wasser umgerührt, welches sich sich so mit der kälteren tieferen Wasserschicht vermischt. Alternativ fügt man lauwarmes Wasser mit gewünschter Temperatur hinzu.Wassertropfen, die dabei auf die Oberfläche der Pflanze gelangen, kühlen diese zusätzlich.

Der pH-Wert des Wassers sollte zwischen 6,5 und 7 liegen, jedoch wächst lemna minor allgemein zwischen pH 5 bis 9 . Auf der Internetseite des Wasseranbieters kann man unkompliziert den jeweiligen pH-Wert des bezogenen Trinkwassers nachlesen. Beim gebrauch von Regenwasser weist selbiges einen pH-Wert von ungefähr 5,5 auf, aufgrund des im Wasser gelösten Kohlendioxids. Da dieses im Laufe der Zeit aus dem Regenwasser entweicht und somit der pH-Wert ansteigt, kann man es getrost zur Zucht der Kleinen Wasserlinse verwenden.

Für das Wachstum in relativ temperaturstabilen Räumen ist die Wassertiefe nicht entscheidend. Der Nachteil einer geringen Wassertiefe sind vor allem plötzliche Temperaturschwankungen, die unter anderem für Pflanzenstress verantwortlich sind . Kann man diese ausschließen, reichen 10 bis 20 cm, also die Tiefe einer wiederverwendeten Plastikschale, vollkommen aus. Für mehr Sicherheit - also Wassertiefe - sind Eimer die bessere Wahl, allerdings mit dem Nachteil einer kleineren Oberfläche.

Nährwerte

Die Nährwerte der vorgestellten Wasserpflanzen schwanken in Abhängigkeit ihres Nährmediums, daher gelten folgende Angaben als Orientierung. Die Nährwerte der Sojabohne werden als Vergleich dazu aufgeführt.

Bezogen auf die Trockenmase [%]	Azolla	Lemna minor	Wolffia hyalina	Sojabohne
Wassergehalt (in % Frischmasse)		95	95	8,5
Protein		28	35	42,9
Fett		5	7	23,4
Kohlenhydrate		4	6	35,5
Ballaststoffe				10,9
Energie				2195 kJ 525 kcal

Zuchtkonzepte

Entwurf 1 - Kontinuierliche Mikro-Wasserpflanzenkultur

Konzept

Wie alle photosynthetischen Organismen sind diese Pflanzen angewiesen auf eine Versorgung mit Makronährstoffen wie Phosphor, Stickstoff, Kohlenstoff und Kalium. Hinzu kommen Mikronährstoffe wie Eisen und Zink. Diese könnten einfach durch Aquariendünger zur Verfügung gestellt werden oder aus mineralischen Quellen zusammengestellt werden, wie es für Spirulina aufgeführt ist. Der Gedanke hinter dieser Anlage ist nur mit Abfällen Biomasseproduktion zu ermöglichen, bewerkstelligt durch den Abbau biologischer Abfälle durch die Aktivität des Biofilms einer Filteranlage. Schließlich sollten hierbei nichts als lösliche Nährstoffe verbleiben, die den Pflanzen als Dünger dienen. Gleichzeitig soll eine CO2-Begasung durch die Umwandlung von Kohlenhydraten wie Zucker oder Stärke mittels Bäckerhefe, die Düngung vervollständigen. Hierzu wird wie beim Bierbrauen, die alkoholische Gärung ausgenutzt. Die Pflanzen können so in einer nährstoffreichen und CO2-reichen Umgebung wachsen.

Entwurf zur Zucht von Mikropflanzen wie Wasserlinsen oder Wasserfarne mit einer biologischen CO2-Anlage und Filterung.

Aufbau

Die Zuchtfläche entspricht einem flachen wasserdichten Gefäß bspw. einer Faunabox. In diesem befindet sich eine flache Wasserschicht auf welcher die Mikropflanzen wachsen. Dieses Becken wird von oben mit einer licht-durchlässigen Abdeckung verschlossen, sodass das zugeführte CO2 nicht frei zirkuliert.

Der CO2-Generator basiert auf einer Flasche mit einem angeschlossenen gasdichten Schlauch, der in einen gasdurchlässigen Stein geleitet wird. Solche Baukästen finden sich im regulären Aquarienbedarf oder ließen sich mit Silikon und einer PET-Flasche umsetzen. Die Füllung des CO2-Generator basiert auf Bäckerhefe hier lässt sich entweder aktive Hefeblöcke oder Trockenhefe nutzen. Eine geeignete Möglichkeit zum Gebrauch des Generators für 2-4 Wochen ist die Befüllung des Gefäßes ca. 10 % des Volumens mit klaren Tortenguss, dass bis zur Hälfte mit Wasser befüllt wird. Alternativ kann auch direkt eine Zucker- oder Stärke-Lösung genutzt werden. Generell ist zu Bedenken, dass die Füllhöhe nicht 50 % des Volumens überschreiten sollte, da es zu Schaumbildung kommen kann.

Wasser innerhalb des Beckens wird durch eine Zimmerbrunnenpumpe zirkuliert, hierbei wird das Wasser in den Filter geleitet, auf diesen sitzt zu oberst ein Kaffeefilter, der mit den klein zerteilten Bioabfällen beladen ist. Beim Filter handelt es sich um zwei 2L PET-Flaschen, die von unten nach oben folgend befüllt werden: ein Kaffeefilter oder feinmaschiges Gewebe, Torf oder Blumenerde, Tonkugel und ein weiterer Kaffeefilter, der den biologischen Abfall enthält.