Aquaponics: wat werkt en wat het kost

Aquaponics is aquacultuur en hydrocultuur die als één systeem samenwerken. Zo definieert de USDA National Agricultural Library het, en de kringloop erachter blijft simpel. Visafval voedt de planten, de planten maken het water schoon en het grootste deel van datzelfde water stroomt terug naar de vistank. Een overzichtsstudie uit 2024 van Zamnuri en collega's kwam op een waterverlies van 0,3% tot 5%, grotendeels via de bladeren, tegenover de 10% die je in de traditionele landbouw ziet.

De stikstofkringloop doet het werk. Bacteriën zetten ammoniak van de vissen om in nitriet en daarna in nitraat, en zodra die kringloop op gang is, voedt hij je gewas en bespaar je op de kunstmest die je anders moet kopen. Kosten bepalen of een aquaponicssysteem standhoudt. Voer is bij de meeste kleine bedrijven goed voor meer dan 50% van de variabele productiekosten, en energie neemt bijna 30% voor zijn rekening; beide cijfers komen uit diezelfde studie.

Ga voorzichtig om met de cijfers over waterbesparing. Elk cijfer gebruikt een ander vergelijkingspunt. De 3% van Vasdravanidis en collega's meet een systeem af tegen forelkweek in stroomgoten. Een artikel van Love uit 2014 is de bron van de uitspraak 90% minder water, en die vergelijkt met conventionele vis- en gewasteelt. Telen zonder grond bespaart wel degelijk water. Hoeveel hangt af van waar je het mee vergelijkt, en geen enkel percentage dekt alle gevallen.

Geld en klimaat bepalen de rest. Franchini en collega's berekenden een kleinschalige bouw op een hergebruikte container van 1.040 L op $405,35 aan onderdelen in 2023, ruim onder de prijs van een kant-en-klaar systeem. Er is nog altijd een pomp nodig die dag en nacht draait. Love en collega's ondervroegen 257 commerciële telers en zagen dat wie in de winterhardheidszones 7 tot en met 13 zat ongeveer vier keer zoveel kans had op winst. Koud weer betekent verwarmen, en verwarmen betekent stroom. Zet de vissen en planten dus op een plek die je betaalbaar warm kunt houden.

Een infiltratieveld van een septic tank voedt het gazon erboven. Het afvalwater verspreidt zich door het grind, bodembacteriën breken het af en de graswortels nemen op wat overblijft. Daarom blijft die ene strook tuin groener dan alles eromheen. Zo werkt aquaponics ook, alleen dan bovengronds, waar je elk onderdeel kunt zien. Vissen maken het afval, bacteriën zorgen voor de omzetting en planten doen de schoonmaak.

Okomoda en collega's zetten de twee helften naast elkaar. De ene helft is hydrocultuur. De andere is een recirculerend aquacultuursysteem, en dat betekent dat hetzelfde water steeds opnieuw langs de vissen gaat. Zo'n systeem hergebruikt 80% tot 99% van het water in plaats van het door de afvoer te spoelen. Toch moet je ongeveer 10% van het volume verversen. Een deel van het water verdwijnt via de bladeren van het gewas. Nog meer verdwijnt in de emmers die je op schoonmaakdag wegdraagt. Vul de tank elke week bij.

Wat je hier eigenlijk kweekt, zijn de nuttige bacteriën in je substraat en je biofilter. Niets anders in de tank zet visafval om in plantenvoeding. Watertestsets meten ammoniak, nitriet en nitraat in die volgorde. De stikstofkringloop verloopt in diezelfde volgorde. Een jong systeem heeft weken nodig om een kolonie op te bouwen die groot genoeg is om het voeren bij te houden. Zet je volwassen vissen in een verse biofilter, dan stijgt de ammoniak zo snel dat ze eraan doodgaan.

Nieuw is dit allemaal niet. Het onderzoek begon begin jaren zeventig. Die eer delen het New Alchemy Institute en North Carolina State University. Het ontwerp dat de commerciële systemen vormgaf kwam in de jaren tachtig. Het kwam van het team van dr. James Rakocy aan de University of the Virgin Islands. De chemie is sindsdien niet veranderd, dus een container in de achtertuin en een grote kas draaien dezelfde reacties op verschillende schaal.

Bijna elk systeem dat je tegenkomt valt onder een van de vier typen aquaponicssystemen, en het verschil zit in hoe de wortels worden vastgehouden. Een substraatbed zet de wortels in kleikorrels of geëxpandeerde leisteen. Bij deep water culture drijven ze op vlotten boven stilstaand water. De voedingsfilmtechniek (NFT) stuurt een dun laagje water door smalle goten, en Dutch buckets geven elke plant een eigen bak in plaats van één gedeeld bed.

Waar kiezen telers dan echt voor? Voor substraatbedden, met grote voorsprong. Okomoda et al. melden dat 86% van de ondervraagde telers een substraatbed gebruikte. Telers in dat onderzoek noemden het de meest gangbare en populaire methode. Populariteit is echter geen aanbeveling. Het zegt wat mensen gebouwd hebben, niet wat past bij jouw gewas, jouw ruimte en jouw budget.

De schaal van een eerste systeem is kleiner dan de meeste mensen denken. Eén gepubliceerd goedkoop ontwerp is een substraatbed op een container van 1.040 L met ongeveer 200 L substraat. Eén pomp van 1.514 L per uur verplaatst het water. Dat is één tank, één bed en één pomp.

Begin met een substraatbed als dit je eerste systeem is. De korrels houden je bacteriën en je wortels tegelijk vast, dus één bed filtert én kweekt. Gemengde gewassen delen het zonder veel gedoe. Stap later over op deep water culture of NFT, zodra je één gewas op grotere schaal teelt en je weet wat je water van dag tot dag doet.

Er circuleren vier watercijfers over aquaponics, en ze meten niet hetzelfde. Vraag naar de waterbesparing van aquaponics en de ene pagina zegt 90% minder water, de volgende 2% van wat een boerderij gebruikt, en het onderzoek achter beide meldt een verliespercentage van 0,3% tot 5%. Elk cijfer heeft een ander vergelijkingspunt. Naast elkaar zeggen ze je niets.

Waterefficiëntie betekent niets tot je benoemt wat er aan de andere kant van de vergelijking staat. Een verliespercentage zegt hoeveel water er in een week uit een draaiend systeem verdwijnt, en het meeste gaat via de bladeren. Een besparingspercentage vergelijkt het totale water dat nodig is om een gewas te telen met een conventionele boerderij die hetzelfde doet. Je leest twee verschillende vragen. Ze door elkaar halen is precies hoe een bescheiden bevinding een krantenkop wordt.

Met de opbrengstclaims van aquaponics gaat het net zo. Zes keer zoveel oogst op een zesde van de ruimte is de zin die je overal tegenkomt. Hij bereikt ons via Okomoda en collega's, die hem toeschrijven aan Nelson and Pade, een systeemfabrikant, in 2017. Houd die bronvermelding erbij als je het herhaalt. Het collegiaal getoetste cijfer ernaast is lager en nuttiger voor je. De plantenbiomassa per hoeveelheid water ligt 5 tot 10 keer hoger dan bij klassieke landbouw.

Niets hiervan ondermijnt het pleidooi voor duurzame voedselproductie. Je planten drinken het meeste van wat het systeem verlaat, de rest verdampt, en dezelfde tank kweekt tegelijk vis. Neem alleen het vergelijkingspunt mee bij het cijfer. Reken op 90% minder water en loop dan tegen een wekelijkse bijvulling van 10% op je container van 1.040 L aan, en je hebt een krantenkop gekocht in plaats van een systeem.

Tegen het midden van de ochtend beslaat het raam boven de werkbank, en de testbuisjes op de vensterbank kleuren de ene dag een tint groener dan de andere. Ik zag de pH in één week schuiven van 6,6 naar 7,4 en de vissen merkten er niets van. Gepubliceerde marges voor de waterkwaliteit bij aquaponics zetten de pH op 6,0 tot 8,0, niet op één juist getal.

De reeks hieronder komt uit een overzichtsstudie uit 2024 van 114 kleinschalige onderzoeken, en elke regel bewaakt iets anders. Je vissen en de bacteriën in de biofilter putten allebei uit dezelfde voorraad opgeloste zuurstof, dus die meting slaat het snelst om. Nitriet is het gevaar, en daarom ligt de bovengrens onder 1 mg/L, en nitraat is het voedsel, en daarom ligt die marge hoog.

Zoeken naar die ene juiste pH voor aquaponics is waar eerste systemen maanden verspelen. De bacteriën die de omzetting doen en de planten die het nitraat opnemen hebben niet hetzelfde optimum, dus het gepubliceerde venster is met opzet ruim. Met temperatuur gaat het net zo. Vasdravanidis en collega's bestudeerden een systeem met regenboogforel, en daarin paste 21 °C zowel de vissen als de planten. Dat is het antwoord van één systeem, geen doel voor dat van jou.

Het opzetten van watertests kost bijna niets. Multifunctionele pH- en TDS-meters kosten $2 tot $5, en de zuurstofmeter is de dure met $73 tot $83. Voor het totaal aan opgeloste vaste stoffen geldt een eigen gepubliceerde marge van 400 tot 700 ppm. Nitraatwaarden die richting die marge van 100 tot 200 mg/L klimmen zijn precies wat je wilt zien, want dat cijfer is visafval dat volledig plantenvoeding is geworden.

Vraag welke soorten de beste vissen voor aquaponics zijn en de hier bekeken collegiaal getoetste bronnen geven daar nooit antwoord op. Geen van de studies rangschikt soorten op geschiktheid voor beginners. Wat je wel krijgt, is een telling. Love en collega's ondervroegen 257 commerciële bedrijven en vonden tilapia in 69% van de tanks. Siervissen kwamen op de tweede plaats met 43%, meerval derde met 25%, dan baars met 16%, zonnebaars met 15%, forel met 10% en forelbaars met 7%.

Mijn reserveton met goudvissen overleefde allebei de tanks die ik ernaast bouwde. Ik koos voor tilapia omdat 69% van de ondervraagde telers dat doet, en ik hield de goudvissen aan als tweede ammoniakbron terwijl de hoofdtank opstartte. Forel komt bij slechts 10% van de bedrijven voor, dus die heb ik nooit gekocht. De goudvissen zwemmen er nog steeds.

Het eiwitgehalte van het voer is het cijfer waarop je koopt. Gepubliceerde richtlijnen zetten voer voor tilapia en meerval op 30% tot 40% eiwit, dus je kunt beide soorten uit één zak voeren. Forelbaars vraagt 41% tot 46%, wat betekent dat je apart voer koopt en een aparte post in je begroting hebt. Voer is bij kleine bedrijven meer dan de helft van de variabele productiekosten, dus dat verschil raakt je portemonnee snel.

Source: commons.wikimedia.org

Tilapia

• Aandeel bedrijven: Gemeld door 69% van de 257 telers in het internationale onderzoek dat Love en collega's in 2015 publiceerden.
• Eiwit in het voer: Gepubliceerde richtlijnen zetten het eiwitgehalte van tilapiavoer op 30% tot 40%, dezelfde marge als voor kanaalmeerval.
• Voerkosten: Voer is meer dan 50% van de variabele productiekosten in kleine aquaponicsbedrijven, dus die eiwitmarge bepaalt het budget.
• Systeemmarges: Gepubliceerde richtlijnen voor aquaponics zetten de pH op 6,0 tot 8,0 en het water op 21-29 °C in deze systemen.
• Oogstomvang: De ondervraagde telers meldden een mediane jaaroogst van 23-45 kg vis over alle gekweekte soorten.
• Verschil in gebruik: Geen enkele andere soort kwam in dat onderzoek in de buurt, met siervissen tweede op 43% en meerval derde op 25%.

Source: commons.wikimedia.org

Siervissen zoals goudvis en koi

• Aandeel bedrijven: Siervissen waren de op één na meest gemelde groep en kwamen voor bij 43% van de onderzochte bedrijven.
• Rol in de kringloop: Zij leveren de ammoniak die nitrificerende bacteriën omzetten in het nitraat dat de planten opnemen.
• Opmerking over de categorie: Het onderzoek nam siervissen als één categorie en meldde goudvis en koi niet apart.
• Opmerking over omzet: Love en collega's vonden dat het verkopen van niet-eetbare producten naast voedsel samenhing met winstgevendheid.
• Beginvolume: Gepubliceerde richtlijnen adviseren een tank van 50-200 L, waarbij een tank van 50 L ruimte biedt aan 50 tot 100 kleine vissen.
• Afweging: De planten blijven het geoogste product, dus de tank moet zich op een andere manier terugverdienen.

Source: www.flickr.com

Kanaalmeerval

• Aandeel bedrijven: Gemeld door 25% van de onderzochte bedrijven, wat de derde plaats oplevert achter tilapia en siervissen.
• Eiwit in het voer: Zit in dezelfde marge van 30% tot 40% eiwit als tilapia, wat het voer inkopen simpel houdt.
• Systeemmarges: Gepubliceerde richtlijnen zetten opgeloste zuurstof op 5,0 tot 9,0 mg/L en nitriet onder 1 mg/L in deze systemen.
• Context van het onderzoek: Het onderzoek had 257 respondenten uit 23 landen, van wie 81% in de Verenigde Staten woonde.
• Opmerking over kosten: Voer is meer dan 50% van de variabele productiekosten.
• Kant van de planten: De mediaan gemelde plantoogst naast de vis was 45-226 kg per jaar.

Source: animalia.bio

Regenboogforel

• Aandeel bedrijven: Gemeld door slechts 10% van de onderzochte bedrijven, ver achter tilapia met 69% en meerval met 25%.
• Gemeten dichtheid: Eenvoudige aquaponicssystemen haalden ongeveer 17 kg per m³ zonder dat de vleesgroei of de kwaliteit eronder leed.
• Slachtrendement: Het slachtrendement lag gemiddeld op 89,0% van het slachtgewicht in de studie die dit mat.
• Watervoordeel: Aquaponics gebruikte ongeveer 3% van het water dat nodig is voor de stroomgootsystemen die normaal in de forelkweek worden gebruikt.
• Gedeeld optimum: In dat onderzochte systeem was 21 °C de beste temperatuur voor zowel de vissen als de planten.
• Gemeten sla: In hetzelfde forelsysteem kwam de verkoopbare sla in de eerste cyclus op ongeveer 2,82 kg per m².

De plantcijfers blijven gebonden aan het ene systeem dat ze opleverde. Eén opstelling met regenboogforel gaf in de eerste cyclus verkoopbare sla van ongeveer 2,82 kg per m². De tweede cyclus zakte naar ongeveer 1,89 kg per m². Zie dat als één forelsysteem en niet als een cijfer waar je op kunt rekenen voor de beste planten voor aquaponics. Bladgewassen zijn waar de gemeten data zitten, en sla is het gewas dat je als eerste moet meten.

De problemen met aquaponics die gedocumenteerd het einde van een systeem betekenden, waren geldproblemen en geen waterproblemen. Voer is bij kleine bedrijven meer dan 50% van de variabele productiekosten, en die rekening komt elke week, of de sla nu verkocht wordt of niet. Zamnuri et al. melden ook dat 80% van de kleine telers zich onvoldoende geïnformeerd voelde om zelf hun apparatuur te kiezen. De meeste mensen kopen eerst de tank en lezen daarna het onderzoek.

De pomp was stil toen ik om zes uur 's ochtends de garage opendeed, en het kweekbed was al teruggelopen in de tank. Verwarming, beluchter en pomp deelden allemaal het enige stopcontact in die garage, en de stekkerdoos was ergens in de nacht gesprongen. Energie is bijna 30% van de variabele kosten in kleine aquaponicsbedrijven, dus ik had naar de meter gekeken en niet naar de bedrading. Een pomp die een paar uur uitvalt, kost je vissen.

De technische problemen gaan langzamer. Een overbelaste biofilter zie je aan stijgende ammoniak en nitriet, terwijl de bacteriën achterlopen op de vissen die je net hebt toegevoegd. Voedingstekorten zijn het andere terugkerende probleem, want visvoer levert niet alles wat een vruchtdragend gewas wil. Het visgewicht afstemmen op het plantoppervlak is de eerste maanden een bewegend doel, en één ziekte in een gesloten systeem bereikt elke tank die dat water deelt.

Twee dingen bepalen de energiekosten van aquaponics, en beide draaien de klok rond. De pomp verplaatst water en de verwarming houdt de temperatuur vast, dus een maand echte meterstanden zegt je meer dan welke schatting in een bouwhandleiding ook. Doe die metingen voordat de vissen komen, niet erna.

Beginnen met aquaponics komt neer op vier stappen in een vaste volgorde, en vissen kopen hoort niet bij de eerste drie. Controleer wat de vloer kan dragen. Reken een maand stroom door. Vul de tank en laat hem dan opstarten tot de bacteriën de ammoniak aankunnen die je vissen gaan maken. Een systeem in de achtertuin dat meteen naar vissen springt, loopt vast, want de biofilter is nog niet klaar.

Geld bepaalt de rest. Maryland Extension berekende een kleine aquaponicsopstelling op een hergebruikte container van 1.040 L op $405,35 aan onderdelen in 2023. Substraat en de biofilterset slokten het meeste daarvan op. Gevuld kan diezelfde container 1.057 kg wegen, dus de vloer of het terras eronder is een echte vraag. Chloorhoudend leidingwater heeft ongeveer 24 uur nodig om te vervliegen voordat er iets levends mee in aanraking komt.

Klimaat is de kostenpost die niemand doorrekent. Love et al. ondervroegen 257 commerciële bedrijven en vonden dat wie in de winterhardheidszones 7 tot en met 13 zat veel vaker winst maakte, al liet het onderzoek nooit zien waarom. Lees dat als een waarschuwing over warmte. Energie is bijna 30% van de variabele kosten bij kleine bedrijven, en een koude opstelling betaalt dat voor het water én de lucht. Reken de koudste maand door voordat je een pomp koopt.

Onderhoud bij aquaponics is een wekelijkse gewoonte, geen project. Test het water volgens een vast schema, vul aan wat verdampt is, voer alleen wat de vissen opeten en luister of de pomp van toon verandert. De kringloop zelf is het makkelijke deel. De vaste lasten en de wekelijkse aandacht bepalen of het systeem er volgend jaar nog staat.