Die chemische Sauerstoffzehrung, kurz CSB, ist ein wichtiger Parameter in der Hydroponik, den du kennen und im Idealfall optimieren solltest. Aber was genau verbirgt sich dahinter?
Ganz einfach erklärt, gibt der CSB-Wert an, wie viel Sauerstoff von den Mikroorganismen in deinem Hydroponik-System verbraucht wird, um die vorhandenen organischen Verbindungen abzubauen. Je höher der CSB, desto mehr organisches Material ist im Wasser vorhanden.
Für uns als Hydroponiker ist es daher essenziell, die chemische Sauerstoffzehrung im Blick zu behalten. Mit einem ausgewogenen CSB ist dein Hydro-System ideale Heimat für deine Pflanzen und sie können sich optimal entwickeln und gedeihen. Aber keine Sorge - wir erklären dir alle wichtigen Grundlagen dazu in diesem Artikel.
Falls dieser Artikel noch zu kompliziert für dich ist, mach dir keinen Kopf. Auch ohne das genaue Monitoring des CSB-Werts lassen sich bereits gute Ergebnisse erzielen. Wir raten dir den Artikel dennoch zu lesen, auch Anfänger können hier etwas mitnehmen.
So bestimmst du die chemische Sauerstoffzehrung
Jetzt wissen wir schonmal, was sich hinter dem Begriff verbirgt. Aber wie kannst du die chemische Sauerstoffzehrung in deinem Hydro-System überhaupt messen und bestimmen?
Grundsätzlich gibt es zwei gängige Methoden:
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Die Sauerstoffzehrungsrate direkt messen. Hier wird quasi “live” gemessen, wie viel Sauerstoff von den Mikroorganismen verbraucht wird. Der Vorteil: Du erhältst ziemlich genaue Messwerte. Nachteil ist der höhere technische Aufwand.
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Die chemische Sauerstoffzehrung indirekt berechnen. Hierbei bestimmst du die Summe aller oxidbaren Stoffe im Wasser. Etwas ungenauer, dafür weniger aufwendig.
Für den professionellen Hydroponik-Einsatz empfehlen wir die direkte Messung der Sauerstoffzehrung. Damit kannst du den CSB-Wert präzise bestimmen und Veränderungen schnell erkennen.
Wichtig ist, die Messung möglichst immer an der gleichen Stelle durchzuführen und idealerweise automatisiert und kontinuierlich zu überwachen. So behältst du die chemische Sauerstoffzehrung jederzeit im Blick.
Diese Faktoren beeinflussen die Sauerstoffzehrung
Die chemische Sauerstoffzehrung wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst.
Die wichtigsten im Überblick:
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pH-Wert: Liegt der pH-Wert im neutralen Bereich, ist die Aktivität der Mikroorganismen und damit die Sauerstoffzehrung am höchsten. Bei zu saurem oder zu basischem Milieu verlangsamt sich die Zehrung.
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Temperatur: Mit steigender Temperatur erhöht sich auch die Sauerstoffzehrung. Zwischen 16 und 23 Grad Celsius ist das Optimum.
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Gelöster Sauerstoff: Je mehr Sauerstoff im Wasser gelöst ist, desto mehr kann auch verbraucht werden. Aber Achtung: Zu wenig Sauerstoff kann die Zehrung auch bremsen.
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Organische Inhaltsstoffe: Je mehr z.B. pflanzliche Reste im Wasser sind, desto mehr Nahrung steht den Mikroorganismen zur Verfügung und desto höher die Zehrung.
Diese und weitere Faktoren gilt es bei einer Optimierung zu berücksichtigen. Mehr dazu später. Zuerst müssen wir verstehen, welchen Einfluss die einzelnen Parameter genau haben.
So berechnest und optimierst du die Sauerstoffzehrung
Nachdem wir jetzt die Grundlagen geklärt haben, kommen wir zum wichtigsten Teil: der Optimierung der chemischen Sauerstoffzehrung für dein Hydroponik-System.
Als ideal gelten folgende Parameter:
- pH-Wert zwischen 5,5 und 6,5
- Temperatur von 16 bis 23 Grad Celsius
- Gelöster Sauerstoffgehalt über 5 mg/l
- Moderate organische Fracht (überall abgestorbene Wurzeln ist zu viel)
Um diese Werte zu erreichen, empfehlen wir:
- pH-Wert und Temperatur kontinuierlich messen und bei Bedarf nachjustieren
- Belüftung und Bewegung im Wasser für ausreichend Sauerstoffzufuhr
- Regelmäßige Reinigung gegen organische Anreicherung
- Einsatz effizienter Mikroorganismen zur Optimierung der Bioaktivität (nur für Profis & Gewerbe)
Beispiele für nützliche Bakterien / Mikrorganismen:
- Nitrosomonas und Nitrobacter: Diese Bakterien wandeln Ammonium über Nitrit zu Nitrat um und sorgen so für eine bessere Stickstoffversorgung.
- Bacillus-Arten: Diese Bakterien können organische Verbindungen abbauen und Nährstoffe pflanzenverfügbar machen.
- Mykorrhizapilze: Sie leben symbiotisch mit den Pflanzenwurzeln und optimieren die Nährstoffaufnahme.
- Rhodopseudomonas: Dieser photosynthetische Purpurbakterium produziert Wachstumsfaktoren und mehr Sauerstoff.
- Azotobacter und Azospirillum: Stickstofffixierende Bakterien, die aus Luft-N2 pflanzenverfügbaren Stickstoff machen.
Mit dem richtigen Sensor-Set-up und etwas Erfahrung kannst du die chemische Sauerstoffzehrung gut unter Kontrolle halten. Deine Pflanzen werden es dir mit kräftigem Wachstum danken.
Die schlechte Nachricht ist, so ein Sensor kostet “Made in Germany” mindestens einige hundert Euro. Günstige Sensoren sind circa ab 150 Euro zu finden.
Ein vollständiges Gerät bekommt man erst ab 500 Euro oder mehr.
Die chemische Sauerstoffzehrung indirekt berechnen + Beispiel
Hierbei führst du eine chemische Oxidation der Wasserprobe mit einem Oxidationsmittel wie Wasserstoffperoxid durch. Dabei werden alle oxidierbaren Stoffe im Wasser “verbraucht”. Wasserstoffperoxid in niedriger Konzentration ist für jedermann im Laborbedarf oder der Apotheke leicht erhältlich.
Anschließend misst du, wie viel von dem Oxidationsmittel du zugeben musstest, bis keine Reaktion mehr stattfindet. Aus dieser Menge kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff die Mikroorganismen zur Oxidation aller Stoffe gebraucht hätten. Dies ist dann der CSB-Wert.
Du nimmst 100 ml einer Probe deiner Nährlösung aus deinem Reservoir. Dazu gibst du portionsweise 3%iges Wasserstoffperoxid, bis die Oxidation abgeschlossen ist. Du erkennst dies daran, dass nach Zugabe von Wasserstoffperoxid keine Gasentwicklung mehr stattfindet.
Du erkennst dies daran, dass nach Zugabe von Wasserstoffperoxid keine Bläschen im Wasser mehr aufsteigen. Bei der Gasentwicklung sieht man mit bloßem Auge, wie kleine Bläschen im Wasser nach oben steigen. Wenn die Oxidation abgeschlossen ist, bleibt die Flüssigkeit klar und bläschenfrei, auch mehrere Minuten nach der Zugabe.
Optional kann man auch einen pH-Indikator wie Phenolphthalein zur Probe geben. Dieser färbt sich bei der Gasentwicklung kurzzeitig rot. Bleibt die Farbe aus, ist kein Gas mehr vorhanden. (Abgabe oft nur an Gewerbe)
Doch weiter mit der Berechnung. Nehmen wir an es sind insgesamt 15 ml Wasserstoffperoxid verbraucht worden.
In 15 ml des 3-prozentigen Wasserstoffperoxids sind 0,45 g H2O2 enthalten. Laut Umrechnungstabelle entsprechen 15 ml H2O2 einem CSB-Wert von ungefähr 315 mg O2 pro Liter Wasserprobe.
Der CSB-Wert deiner Wasserprobe beträgt somit in diesem Beispiel 315 mg/l. Je mehr Wasserstoffperoxid verbraucht wurde, desto höher ist der CSB-Wert.
Der Rechenweg basiert auf folgender Formel:
CSB-Wert (in mg O2/l) = Verbrauchtes H2O2 (in g) x Faktor
Der Faktor liegt etwa bei 500, d.h. 1 g verbrauchtes H2O2 entsprechen ca. 500 mg Sauerstoff.
Beispiel:
- Menge der Wasserprobe: 100 ml
- Konzentration des H2O2: 3 %
- Verbrauchtes Volumen: 15 ml
- 15 ml einer 3%igen H2O2-Lösung enthalten: 0,15 ml * 0,03 g/ml = 0,0045 g H2O2
- CSB-Wert: 0,0045 g H2O2 * Faktor 500 = 2,25 mg O2
- Umrechnung auf Liter: 2,25 mg O2 / 0,1 l -> 22,5 mg O2/l
- Gerundet ergibt das einen CSB-Wert von ca. 210 mg O2/l
Die Tabelle rundet die Werte zum einfacheren Ablesen
Umrechnungstabelle für 3% H2O2 zu CSB
(bei 100 ml Wasserprobe)
| Wasserstoff-Peroxid 3% Verbrauch in ml | CSB-Wert (gerundet) |
|---|---|
| 5 ml | 105 mg O2/l |
| 10 ml | 210 mg O2/l |
| 15 ml | 315 mg O2/l |
| 20 ml | 420 mg O2/l |
| 25 ml | 525 mg O2/l |
| 30 ml | 630 mg O2/l |
| 35 ml | 735 mg O2/l |
| 40 ml | 840 mg O2/l |
| 45 ml | 945 mg O2/l |
| 50 ml | 1050 mg O2/l |
Reales Beispiel für eine Tiefwasserkultur mit Tomaten
Für eine Tiefwasserkultur mit Tomaten würden wir folgende Werte ansetzen:
- Optimaler CSB-Wert: 150 - 300 mg O2/l
- Kritischer Bereich: Unter 100 mg O2/l oder über 500 mg O2/l
Ein CSB-Wert zwischen 150 und 300 mg Sauerstoff pro Liter ist (nach unserer Meinung) für Tomaten in der Tiefwasserkultur ideal. Er zeigt eine gute Bioaktivität an, ohne dass zu viele organische Stoffe im Wasser vorliegen.
Sinkt der Wert unter 100 mg/l, kann es zu Sauerstoffmangel für die Pflanzen kommen. Steigt er über 500 mg/l, ist die organische Fracht zu hoch, was ebenfalls nachteilig ist.
Durch kontinuierliche Messung und Optimierung der Parameter wie pH-Wert und gelöster Sauerstoff lässt sich der CSB in diesem optimalen Bereich halten.
Wir hoffen, diese Einschätzung hilft als Richtschnur für die Interpretation der CSB-Werte.
Fazit
Die chemische Sauerstoffzehrung ist ein wichtiger Parameter in der Hydroponik, der Auskunft über die Bioaktivität im System gibt.
Mit den richtigen Methoden lässt sich der CSB-Wert messen oder als Berechnung mindestens ungefähr bestimmen. Profis sollten auf die direkte Messung über einen Sensor zur Bestimmung des gelösten Sauerstoffgehalts setzen.
Diverse Faktoren wie pH-Wert, Temperatur und gelöster Sauerstoff beeinflussen die Sauerstoffzehrung. Indem du diese optimierst, hältst du den CSB in einem idealen Bereich.
Wir hoffen, mit diesem Artikel eine halbwegs verständliche Erklärung der Sauerstoffzehrung gegeben zu haben. Viel Erfolg beim Messen und Optimieren!