Fraunhofer-Einrichtung für Individualisierte Medizintechnik
A large school of fishes swimming in the pacific waters of Palau, Micronesia
Experimentelle Aquakultursysteme
Sie möchten mit uns an innovativen Aquakultursystemen arbeiten?
Profil der Arbeitsgruppe
Die Arbeitsgruppe Experimentelle Aquakultursysteme entwickelt, betreibt und validiert moderne, rezirkulierende Aquakultursysteme (RAS) für Forschung und Industrie.
Unsere Versuchsanlagen ermöglichen kontrollierte, reproduzierbare und skalierbare Studien – vom biologischen Experiment bis zur technologischen Pilotierung. Wir verbinden biologische Fragestellungen mit anwendungsorientierter Systementwicklung. Durch standardisierte Prozesse, kontinuierliches Monitoring und umfassende Datenerfassung schaffen wir belastbare Grundlagen für die Entwicklung neuer Technologien, Komponenten und Prozessstrategien.
Gemeinsam mit Industrie- und Forschungspartnern übertragen wir wissenschaftliche Erkenntnisse in praxistaugliche Lösungen. So entstehen Aquakultursysteme, die sichere Wasserqualität, effiziente Ressourcennutzung und zuverlässige Betriebsführung im Forschungs- und Industrieumfeld ermöglichen.
Forschungsfelder
Innovative Haltungssysteme
Wir entwickeln und optimieren modulare, rezirkulierende Aquakultursysteme (RAS), die artspezifische Anforderungen präzise abbilden und verlässliche, skalierbare Versuchsbedingungen ermöglichen.
Unsere Haltungssysteme verbinden biologische Fragestellungen mit technischer Systementwicklung und schaffen reproduzierbare, industrienahe Umgebungen für Forschung und Pilotierung.
Aus den biologischen Anforderungen der Zielarten leiten wir technische Spezifikationen ab, setzen diese im semi‑industriellen Maßstab um und validieren neue Systemkonzepte unter realitätsnahen Bedingungen. Dadurch entstehen flexible Testplattformen für die Entwicklung von Technologien, Komponenten und Haltungsstrategien.
Schwerpunkte:
- Entwicklung und Validierung von RAS‑Konzepten für verschiedene Spezies
- Auslegung und Optimierung zentraler Wasseraufbereitungskomponenten
- Integration bedarfsgerechter Mess‑, Regel‑ und Automatisierungstechnik
- Ableitung und Bewertung art‑ und prozessspezifischer Haltungsstrategien
- Validierung im semi‑industriellen Umfeld, um Praxistauglichkeit und Skalierbarkeit sicherzustellen
NoAH - Nordseegarnelenaquakultur in Schleswig-Holstein: Verbundprojekt (Aquapurna, BBT & IMTE) Machbarkeitsvorhaben zur biologischen, technologischen und wirtschaftlichen Etablierung einer lokalen Aquakultur der Nordseegarnele
Wasseraufbereitung, Wasserqualität & Systemhygiene
Wir entwickeln und optimieren Verfahren der Wasseraufbereitung und Systemhygiene, um stabile, sichere und skalierbare Prozesse in geschlossenen Kreislaufanlagen (RAS) zu gewährleisten.
Geschlossene Systeme stellen hohe Anforderungen an die Entfernung von Stoffwechselprodukten, die Stabilisierung mikrobieller Prozesse und die Vermeidung hygienischer Risiken.
Unsere Forschung kombiniert modernes Systemdesign, integrierte Aufbereitungskonzepte, präzises Monitoring und gezielte Hygienemaßnahmen. Dadurch schaffen wir robuste Prozessbedingungen für Forschung, Pilotierung und industrielle Anwendungen – von der Biofiltration bis zur innovativen Hygienisierung.
Schwerpunkte:
- Optimierung von Aufbereitungsstufen zur Entfernung von Feststoffen, gelösten Stoffen und mikrobiologischen Belastungen
- Verbesserung der nitrifizierenden und denitrifizierenden Biofiltration für eine stabile Stickstoffumsetzung
- Entwicklung und Integration innovativer Hygienisierungsverfahren (z. B. laserbasierte Reinigungs‑ und Desinfektionsmethoden)
- Monitoring relevanter Wasserqualitätsparameter zur Echtzeitüberwachung und Prozessstabilisierung
- Analyse von Biofilmen und mikrobieller Aktivität zur Identifikation potenzieller Risiken
- Entwicklung adaptiver Prozessstrategien für minimalen Wasserverbrauch und maximale Systemstabilität
Ressourceneffizienz und Kreislaufstrategien
Wir ermitteln effiziente Stoffkreisläufe und ressourcenoptimierte Prozesse für moderne Aquakultursysteme.
Rezirkulierende Aquakultursysteme (RAS) bieten großes Potenzial, Wasser, Energie und Nährstoffe nachhaltig zu nutzen. Unsere Forschung fokussiert darauf, diese Ressourcen entlang der aquatischen Bioökonomie gezielt zu erschließen und in neue Wertschöpfungspfade zu überführen.
Wir analysieren und optimieren Nähr‑ und Reststoffströme, entwickeln Kreislaufkonzepte zur Wiederverwendung von Wasser und Nährstoffen und untersuchen Kopplungspotenziale innerhalb des Aquakultursektors. Dadurch entstehen skalierbare, ressourceneffiziente und ökologisch robuste Ansätze für zukünftige Aquakultursysteme.
Schwerpunkte:
- Entwicklung von Waste‑to‑Feed‑ und Wertstoffrückgewinnungsstrategien
- Water‑Re‑Use‑Konzepte zur Reduktion des Frischwasserbedarfs
- Entwicklung kompakter Pilot‑RAS für urbane Räume und kurze Wertschöpfungsketten
- Analyse von Kopplungspotenzialen innerhalb des Aquakultursektors
- Identifikation neuer Wertschöpfungspfade entlang der aquatischen Bioökonomie
Leistungen der Arbeitsgruppe
Wir betreiben rezirkulierende Aquakultursysteme (RAS) im Versuch‑ und Pilotmaßstab und ermöglichen damit kontrollierte, reproduzierbare und industrienahe Bedingungen für biologische und technologische Fragestellungen.
Unsere standardisierten Prozesse, Messkonzepte und dokumentierten Abläufe bieten eine verlässliche Grundlage für belastbare Studien – von Grundlagenexperimenten bis zu EFSA‑konformen Prüfungen.
- Bereitstellung kontrollierter und skalierbarer RAS‑Umgebungen (Hydraulik, Wasserchemie, Temperatur, Beleuchtung/Photoperiode, Biosecurity)
- Reproduzierbare Versuchsführung durch einheitliche Standards und etablierte Protokolle
- Unterstützung bei Versuchsdesign, Parameterauswahl und Studienplanung
- Flexible Testumgebungen für Komponentenentwicklung, Systemoptimierung, Prozessanalytik und biologische Leistungsparameter
- Umfassende Überwachung (u. a. O₂, Temperatur, pH, Redox, Leitfähigkeit, Trübung)
- Alarmmanagement, definierte Grenzwertlogiken und dokumentierte Prozessführung für sichere Abläufe
- Vollständige Dokumentation aller biologischen und technischen Leistungsindikatoren (Wachstum, FCR, Überleben, Wasserqualitätsstabilität, Anlagenleistung, Energie‑ und Wasserverbrauch, Betriebsmittel)
- Möglichkeit zur Durchführung von EFSA‑konformen Studien mit definierten Kontrollparametern, Fütterungsregimen und standardisierten Umgebungsbedingungen
Ausstattungen - Aquakultur und Aquatische Ressourcen
Ausstattung Versuchsanlagen
Unsere Versuchsanlagen bilden die technische Grundlage für reproduzierbare, skalierbare und industrienahe Experimente. Sie ermöglichen kontrollierte Untersuchungen im kleinen, mittleren und semi‑industriellen Maßstab und sind modular erweiterbar. Die Infrastruktur erlaubt flexible Versuchsszenarien – von biologischen Studien über Komponenten- und Technologieprüfungen bis hin zu Systemoptimierungen.
- 18 Einzelkreisläufe à 750 Liter (aktuell im Aufbau)
- 30 Rundbecken à 250 Liter mit einer zentralen Wasseraufbereitung (aktuell im Aufbau)
- Sechs Einzelkreisläufe à 1,5 m³
- Vier koppelbare Kreisläufe (4×3 Tanks je 500 Liter)
- Drei Brutrinnensysteme
- Sechs Aquarienanlagen mit 10–60 Becken (50–300 Liter)
Einsatzmöglichkeiten:
- Skalierbare biologische Versuche (Wachstum, Physiologie, Verhalten)
- Testumgebungen für Komponenten, Sensorik, Automatisierung und Prozesstechnik
- Systemvalidierung unter realitätsnahen Bedingungen
- Vergleichs- und Parallelversuche durch modular aufgebaute Kreisläufe
Ausstattung Analytik
Für die Bewertung biologischer, chemischer und mikrobiologischer Prozessparameter steht eine umfassende Analytik‑ und Messtechnik‑Infrastruktur zur Verfügung. Sie ermöglicht die präzise Überwachung der Wasserqualität sowie die fundierte Analyse biologischer Leistungsparameter und technologischer Komponenten in rezirkulierenden Aquakultursystemen (RAS).
Sensorik & Echtzeitmonitoring
- Handsonden für zentrale Wasserqualitätsparameter (O₂, CO₂, TGP, pH, Redox, Leitfähigkeit, Salinität, Trübung)
- Sensorbasierte Überwachungssysteme für kontinuierliche Echtzeitmessungen und automatisierte Prozessführung
Chemische Analytik
- TOC/TN‑Analysator zur Bestimmung organischer und anorganischer Kohlenstoff‑ und Stickstofffraktionen
- Photometer für umfassende anorganische und organische Wasserchemie
Biologische & mikrobiologische Analysen
- BSB‑Messsysteme zur Analyse biologischer Abbauprozesse
- Verfahren zur Bestimmung mikrobieller Aktivität im Wasser
Spezialanalytik
- Off‑Flavour‑Analytik (GC‑MS) zur Identifizierung geschmacksrelevanter Substanzen in Fischen und Prozesswasser