Vegetables meet Fish

Picture by Hendrik Monsees

Aquaponics may have both environmental and cost benefits – if produced according to good agricultural practice and under suitable conditions.

05.06.2020 · FV Lebensmittel & Ernährung

When it comes to future food production, the combined farming of fish and vegetables through aquaponics is currently a hotly debated topic. But how realistic is the idea? Publicly available data and analysis on the economic feasibility of professional aquaponics are at present very limited. Researchers from the Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB) have just published an extensive profitability analysis of a facility that already produces fish and vegetables on a large scale. The result: aquaponics may have both environmental and cost benefits – if produced according to good agricultural practice and under suitable conditions.

The subject of analysis was the aquaponic system of the “Müritzfischer”, located in Waren (Müritz). This 540 square metre facility produces fish and vegetables in a combined recirculating system. The aquaponic system was built within “INAPRO”, an EU-funded project led by IGB.

The researchers carried out extensive analysis based on real one-year production data. Although the aquaponic system was not profitable at the research stage, the very extensive and valuable set of data it produced enabled the researchers to develop two scenarios for production practice. One scenario showed that the aquaponics approach is profitable if facilities are sufficiently large. On the basis of this scenario, the scientists developed a model case with defined economic key indicators, enabling them to calculate the figures for different sized facilities.

“It is a good thing that there is a social, political and economic interest in aquaponics as a future technology. The aim of our study is to offer a research-based contribution to this debate, pointing out the opportunities and the challenges involved. This is one of the reasons why we decided to publish our findings cost-free, in open access format,” explained Professor Werner Kloas, leader of the project.

According to the IGB researchers, the main obstacles for commercial aquaponics are the high investment costs and, especially in Germany, the high operating costs such as for fish feed, labour and energy. They also state that undertakings must have the necessary expertise in both aquaculture and horticulture. Furthermore, the margin reportedly depends to a considerable extent on the market environment and the production risks, which are very difficult to forecast in some cases.

Urban farming: aquaponics in the city

The lead author of the study, Gösta Baganz, sees great potential in the system, despite the risks. Citing the example of urban spaces, he stated: “The already profitable model case would cover an overall space of about 2,000 square metres. This would mean that professional aquaponics would also be possible in urban and peri-urban areas, where space is scarce and often relatively expensive. If, therefore, urban aquaponics can make a profit on such a scale, there is even greater opportunity for local food production, which is becoming increasingly important throughout the world as urbanisation progresses.”

“Considering current problems like climate change, population growth, urbanisation as well as overexploitation and pollution of natural resources, global food production is the largest pressure caused by humans on Earth, threatening ecosystems and the stability of societies. Consequently, one of the key societal goals is to achieve eco-friendly, efficient food production,” explained Werner Kloas, putting aquaponics research into the global context.

How IGB aquaponics – known also as “Tomatofish” – works

A wide range of aquaponics approaches exist, many of which originated from amateur settings. The approach developed by IGB researchers is based on two recirculating systems in which fish and plants are produced in separate units. Smart software and sensors continuously take measurements and interconnect the two cycles, whenever needed, to make optimum use of synergies, whilst still creating the best growth conditions for both units.

Original publication (open access)

Baganz G, Baganz D, Staaks G, Monsees H, Kloas W. Profitability of multi-loop aquaponics: year-long production data, economic scenarios and a comprehensive model case. Aquac Res. 2020;00:1–14.

https://doi.org/10.1111/are.14610

Further information and contact

WWW.IGB-BERLIN.DE

 

Analysiert wurde die Aquaponikanlage der „Müritzfischer“ in Waren an der Müritz, die auf 540 Quadratmetern Fisch und Gemüse in einer kombinierten Kreislaufanlage erzeugt. Diese Aquaponik-Anlage wurde im EU-Projekt INAPRO gebaut, das vom IGB geleitet wurde.

Auf Grundlage der realen Produktionsdaten eines Jahres führten die Forschenden umfangreiche Analysen durch. Die Aquaponikanlage war in der Forschungsphase noch nicht profitabel, lieferte aber einen sehr umfangreichen und wertvollen Datensatz, auf dessen Basis zwei Szenarien für die Praxis entwickelt werden konnten. Ein Szenario zeigte, dass das Aquaponik-Konzept rentabel ist, wenn die Anlagen ausreichend groß dimensioniert werden. Auf Grundlage dieses Szenarios entwickelten die Forschenden einen Modellfall mit definierten wirtschaftlichen Schlüsselindikatoren, der Berechnungen für verschiedene Anlagengrößen möglich macht.

„Es ist positiv, dass es gesellschaftliches, politisches und wirtschaftliches Interesse an der Aquaponik als Zukunftstechnologie gibt. Mit der Studie möchten wir einen forschungsbasierten Beitrag zu dieser Diskussion leisten und Chancen und Herausforderungen aufzeigen. Auch deshalb haben wir uns für eine kostenfreie und öffentlich verfügbare Publikation entschieden“, erklärt Professor Werner Kloas, Leiter des Vorhabens.

Haupthindernisse für die kommerzielle Aquaponik sind laut den IGB-Forschenden die hohen Investitionskosten und in Deutschland die hohen Betriebskosten wie beispielsweise für Fischfutter, Arbeit und Energie. Auch müsse in den Betrieben die notwendige Expertise sowohl in der Aquakultur als auch im Gartenbau vorhanden sein. Zudem hänge die erzielbare Marge stark vom Marktumfeld und den teilweise schwer prognostizierbaren Produktionsrisiken ab.

Urban Farming: Aquaponik in der Stadt

Der Hauptautor der Studie, Gösta Baganz, sieht trotz der Risiken auch großes Potenzial, zum Beispiel im urbanen Raum: „Der bereits rentable Modellfall würde eine Gesamtfläche von etwa 2.000 Quadratmetern abdecken. Professionelle Aquaponik wäre so auch in städtischen und stadtnahen Gebieten möglich, wo der vorhandene Platz knapp und häufig auch relativ teuer ist. Wenn urbane Aquaponik also bereits auf solchen Flächen rentabel sein kann, steigen die Potenziale für eine lokale Nahrungsmittelproduktion, die bei zunehmender Urbanisierung weltweit wichtiger werden wird.“

„In Anbetracht aktueller Herausforderungen wie Klimawandel, Bevölkerungswachstum, Verstädterung sowie Übernutzung und Verschmutzung der natürlichen Ressourcen ist die globale Nahrungsmittelproduktion der größte Druck, den der Mensch auf die Erde ausübt und der Ökosysteme und die Stabilität von Gesellschaften bedroht. Eine umweltfreundliche und effiziente Lebensmittelproduktion ist daher eines der wichtigsten gesellschaftlichen Ziele", ordnet Werner Kloas die Aquaponikforschung in den globalen Kontext ein.

Und so funktioniert die Aquaponik vom IGB – auch als „Tomatenfisch“ bekannt

Es gibt eine Vielzahl von Aquaponik-Ansätzen, viele davon stammen aus dem Hobby-Bereich. Das in der IGB-Forschung entwickelte Konzept beruht auf zwei Kreislaufanlagen, in denen getrennt Fisch und Pflanzen produziert werden. Smarte Software und Sensoren messen laufend die jeweiligen Werte und verschalten beide Kreisläufe bei Bedarf, um Synergieeffekte optimal zu nutzen und trotzdem für beide Teilsysteme jeweils beste Wachstumsbedingungen herzustellen. 

Originalpublikation (Open Access)

Baganz G, Baganz D, Staaks G, Monsees H, Kloas W. Profitability of multi-loop aquaponics: year-long production data, economic scenarios and a comprehensive model case. Aquac Res. 2020;00:1–14. https://doi.org/10.1111/are.14610

Weitere Informationen und Projekte zur IGB-Aquaponik:

Auf der Webseite des IGB: https://www.igb-berlin.de/aquakultur-und-aquaponik

Auf dem Informationsportal Aquakulturinfo.de, das vom IGB redaktionell betreut wird: https://www.aquakulturinfo.de/aquaponik

Weitere Informationen und Kontakt

WWW.IGB-BERLIN.DE