Wie lösen Multiparameter-Wasserqualitätssensoren die Herausforderung der Überwachung von „Hohem Salzgehalt + Biofouling“?

Südostasiens Aquakulturzentrum entwickelt sich rasant. Grenzüberschreitende Produktionsketten expandieren, die Kühlkettenlogistik wird optimiert, und die Aquakulturcluster zwischen dem Golf von Thailand und den Riau-Inseln werden auf kontinuierliche, datengestützte Betriebsabläufe umgestellt. Die Sensorik stellt in diesem Umfeld eine Schwachstelle dar.

Salzwasser mit hohem Salzgehalt (über 35 mg/l an den meisten Aufzuchtstandorten an den Küsten) und starker Biofouling erhöhen die Ausfallraten drastisch und begrenzen den gelösten Sauerstoff genau dann, wenn die Umwandlung von Nahrung in Überlebensenergie eine präzise Sauerstoffregulierung erfordert. Sensoren, die sowohl von Anfang an präzise als auch über Wochen unter schwierigen Bedingungen stabil sein müssen, sind unerlässlich, damit marine und Brackwassersysteme, Kooperativen und Betreiber mit dem rasanten Wachstum Schritt halten können.

Warum beeinträchtigen hoher Salzgehalt und Biofouling die herkömmliche Überwachung?

Biofouling: Der primäre Datenstörer

Die an der Küste gelegenen ASEAN-Aquarien befinden sich in warmen, fruchtbaren und nährstoffreichen Gewässern, die schnell von Oberflächenfeuchtigkeit bedeckt und innerhalb von Minuten von Schleim und größeren Organismen überwuchert werden. Letztere betreffen auch Membran-Lichtschranken und Leitfähigkeitsmesszellen. Biofouling erzeugt den Eindruck von Drift und zufälligem Rauschen und kann mitunter die Lichtdurchlässigkeit oder die Gasdiffusion behindern. Dies führt zu verfälschten Messwerten und im schlimmsten Fall zu einem kompletten Sensorausfall, was für die Betriebsleitung inakzeptabel ist. Biofouling mindert die Datenqualität und verlängert die Wartungsintervalle. Zudem steigen die Kosten, da die Teams häufiger reinigen, neu kalibrieren und die Sensoren erneut einsetzen müssen.

Salzgehalt und Temperatur: Die Herausforderung bei der Berechnung des gelösten Sauerstoffs

Eine weitere Komplexität des gelösten Sauerstoffs liegt in seiner Abhängigkeit von Salzgehalt und Temperatur. Sauerstoffsensoren sind sowohl elektrochemische als auch optische Sensoren, die die Lichtlöschung oder den Partialdruck messen, anstatt die Konzentration direkt zu bestimmen. Die Steuerung von Aquakulturanlagen erfolgt in Milligramm pro Liter. Die Sauerstofflöslichkeit nimmt mit steigendem Salzgehalt ab und variiert zudem mit Temperatur und Druck. Ein Signal für gelösten Sauerstoff muss daher korrigiert werden, um die korrekte Konzentration zu liefern. Bei 35 % Salzgehalt im Meerwasser und normalen Temperaturen in Aquakulturanlagen weicht ein unkompensierter Sensor um einige zehn Milligramm pro Liter ab. Ein solch großer Fehler kann zu vorzeitiger Belüftung führen oder die Gefahr von Sauerstoffmangel im Morgengrauen verschleiern. Eine optimale Vorgehensweise erfordert daher eine Temperatur- und Salzgehaltskorrektur über den gesamten Temperaturbereich, den die Aquakulturanlagen durchlaufen.

Warum hoher Salzgehalt und Biofouling die konventionelle Überwachung beeinträchtigen

Selbst eine hochwertige optische Einheit mit nur einer Sauerstoffsonde ist an Standorten mit hohem Salzgehalt oder starker Verschmutzung nicht ausreichend. Der aktuelle Standard ist eine Multiparameter-Wasserqualitätssonde, die auf zwei Säulen basiert. Die erste ist eine Antifouling-Strategie, die das Wachstum auf allen feuchten Oberflächen hemmt. Die zweite ist ein Sauerstoffpfad, der die Temperatur mithilfe des Salzgehalts sowie externer pH-Wert- und Leitfähigkeitswerte kompensiert. Diese Integration ist von großer Bedeutung, da Korrekturwerte wie Temperatur und Salzgehalt als native Werte behandelt werden, die gleichzeitig am selben Ort gemessen werden. Dadurch werden Spekulationen und die Verwendung von Papierdaten vermieden.

Antifouling-Beschichtungen, Materialien und aktive Selbstreinigung

Passive und aktive Antifouling-Strategien

Unter den Bedingungen der ASEAN-Staaten ist kein rein wasserbasierter Schutz ausreichend. Leistungsstarke Konstruktionen ermöglichen differenzierte Strategien. Optische Oberflächen und Membranen werden durch Kupferlegierungssiebe oder -bänder bzw. Kupferbänder geschützt. Polymerschichten reduzieren die Haftung. Mechanische Wischer oder Bürstenringe reinigen Elektroden und Fenster in festgelegten Intervallen, um die frühzeitige Anhaftung von Schleim an den Rückständen zu verhindern. Die langjährige Praxiserfahrung zeigt, dass diese Kombinationen die Einsatzdauer verlängern und die Leistung durch Reduzierung der durch Ablagerungen verursachten Drift aufrechterhalten. Der finanzielle Vorteil liegt in der geringeren Anzahl an Vor-Ort-Besuchen und der Möglichkeit kürzerer, unbemerkter Datenverluste während Wartungsarbeiten.

Bewährte Verfahren im operativen Bereich

Die praktischen Fragen für die Anwender sind einfach. Wie lange ist der Schutz in 30–32 °C warmem Meerwasser erforderlich? Wie oft soll der Wischer laufen? Wie schnell lassen sich Kleinteile austauschen? Die Angaben der Anbieter variieren, die Arbeitsbedingungen sind jedoch eindeutig. Kupferbasierter Schutz sollte, wo immer möglich, eingesetzt werden. Wählen Sie Sonden mit einer werkseitig angebrachten Antifouling-Beschichtung auf den relevanten Oberflächen. Geben Sie an, ob in Bereichen mit optischen Fenstern oder Glasmembranen ein automatischer Wischer oder eine Bürste benötigt wird. Legen Sie ein Reinigungsprogramm fest, das auf den lokalen Algenblüten, der Zufuhrrate und den Wetterbedingungen basiert. Diese Kombination aus passiver Oberflächenbehandlung und aktiver Reinigung sorgt für stabile Sauerstoff- und pH-Werte – wöchentlich, nicht täglich.

Temperaturkompensierter Sauerstoff, der den Salzgehalt berücksichtigt

Die Sauerstoffregelung versagt, wenn Temperatur- und Salzgehaltskorrektur erst nachträglich berücksichtigt werden. Es ist nachgewiesen, dass die Temperatur die optische Empfindlichkeit beeinflusst und die Sauerstofflöslichkeit verändert. Der Salzgehalt führt unabhängig vom Partialdruck zu einer Änderung der Umrechnung in Milligramm pro Liter. Moderne optische Sauerstoffkanäle verwenden zwei Korrekturverfahren. Eines kompensiert die Temperatur im optischen Pfad. Das andere normalisiert den Salzgehalt und üblicherweise auch den Druck, um den gemessenen Sauerstoff in eine Konzentration umzurechnen. Fortgeschrittenere Modelle sind sowohl auf das Temperatursignal als auch auf den Salzgehalt und die Wassertiefe kalibriert. Dies führt zu einer besseren Übereinstimmung mit Referenzmethoden unter realen Feldbedingungen und reduziert die Fehlertoleranz im Vergleich zu einer reinen Temperaturkorrektur bei Änderungen des Salzgehalts, sei es durch Gezeiten oder Durchmischung.

Ein konkretes Beispiel für ASEAN-Bauernhöfe

DerBOQU Die Multiparametersonde MS 301 ist eine praktische Plattform. Sie misst Temperatur, pH-Wert, Leitfähigkeit, Salzgehalt, Trübung, Chlorophyll, Blaualgen und optischen Sauerstoff in einem robusten Gehäuse mit optionalem Selbstreinigungssystem. Zu den wichtigsten Spezifikationen für Anwendungen im Ozean und in Brackwasser gehören ein optischer Sauerstoffkanal mit einer Präzision von wenigen Zehntel Milligramm pro Liter in der hochtransparenten oberen Schicht, eine integrierte Temperaturmessung und ein Leitfähigkeitsbereich, der den Salzgehalt von Meerwasser abdeckt. Bei gleichzeitigem Auftreten von Sauerstoff und Leitfähigkeit korrigiert das Gerät den Salzgehalt konstant. Die optionale Wischerfunktion reduziert den Bewuchs auf dem Sauerstofffenster und dem pH-Glas, das zur Aufrechterhaltung stabiler Basiswerte zwischen den Wartungsintervallen dient.

Entwicklung eines Einsatzkonzepts, das den Realitäten der ASEAN-Staaten standhält

Um Merkmale in qualitativ hochwertige Daten umzuwandeln und bessere Bestandsentscheidungen zu ermöglichen, sollten Hardware-Auswahl und regulatorischer Ansatz aufeinander abgestimmt werden.

Wie sich ein guter Wert in Zahlen ausdrückt

In entwickelten Küstenfarmen, die Antifouling-Maßnahmen in Kombination mit temperatur- und salzgehaltsangepassten optischen Sauerstoffteams einsetzen, treten häufig Schwankungen von etwa ±0,2 bis 0,3 Milligramm Sauerstoff pro Liter bei wöchentlichen Einsätzen auf. Diese Maßnahmen verhindern zudem das Auftreten von langen Driftereignissen, die früher die Belüftung beeinträchtigten. Forschung und Feldbeobachtungen zeigen, dass Biofilme die optische und elektrochemische Sauerstoffverteilung verändern können, oft sogar in entgegengesetzte Richtungen. Die Reduzierung des Bewuchses und das Abwaschen des anfänglichen Schleims sind nicht nur kosmetischer Natur, sondern eine der grundlegendsten Schutzmaßnahmen für präzise Ergebnisse. Dies zeigt sich auch in Feldberichten: Systematisches Antifouling kann die Betriebszeiten verlängern und die Betriebskosten durch weniger LKW-Einsätze senken. Das Ergebnis ist ein stabilisiertes Wachstum mit weniger Sauerstoffmangel in der Morgendämmerung und einem geringeren Energieverbrauch für die Belüftungsprozesse.

Checkliste für die Beschaffung für südostasiatische Konzerne und Betreiber

Beispielprodukt:   BOQU MS 301 Multiparameter-Sonde

Fazit

Hoher Salzgehalt und Biofouling stellen kein geringfügiges Problem dar. Sie sind die größte Hürde für eine zuverlässige Überwachung in Küsten- und Brackwassersystemen Südostasiens. Multiparameter-Sonden, die neben Antifouling auch Temperatur und Salzgehalt sowie optischen Sauerstoffgehalt, pH-Wert und Leitfähigkeit messen, zielen darauf ab, die Ursachen von Abdrift und Materialbrüchen zu ermitteln. Diese Strategie ist bewährt und entspricht den täglichen Gegebenheiten in ASEAN-Aquarien. Sie führt zu weniger Vor-Ort-Besuchen, geringeren Messfehlern beim Sauerstoffgehalt und einer höheren Zuverlässigkeit der Warnmeldungen in der Morgendämmerung.

Bei der grenzüberschreitenden Modernisierung der Aquakultur hin zu diesem integrierten Ansatz handelt es sich um eine der wirkungsvollsten Maßnahmen, die eine Genossenschaft oder ein Betreiber ergreifen kann, da man das, was man nicht zuverlässig messen kann, nicht einplanen kann, und in diesen Gewässern ist Zuverlässigkeit gleichbedeutend mit Antifouling und Salzgehaltssensibilität.