Wer sich mit Hingabe der Gesundheit seiner Wasserpflanzen widmen möchten, kommt um das Thema CO₂ im Aquarium nicht herum. Warum eine Kohlenstoffzufuhr wichtig ist und wie man sie am besten realisiert, erklären wir in diesem Artikel.

Kohlenstoff als Nährstoff für Wasserpflanzen

Kohlenstoff (C) ist neben Sauerstoff und Wasserstoff einer der Kernnährstoffe für sämtliche Lebewesen. Praktisch jedes lebende Gewebe enthält organische Kohlenstoffverbindungen. Weiterhin benötigen Pflanzen dieses Element als essentiellen Ausgangsstoff für die Photosynthese. Hauptsächlich beziehen die Pflanzen - und natürlich auch unsere Aquariumpflanzen - diesen Nährstoff in Form von Kohlenstoffdioxid (CO₂) über die Luft oder aus dem Wasser. Einige Arten von Wasserpflanzen wie Wasserpest oder Vallisnerien können außerdem unter Zuhilfenahme der "biogenen Entkalkung" Hydrogencarbonat als Kohlenstoffquelle nutzen. Dies geschieht vor allem dann, wenn kaum freies CO₂ in der Wassersäule vorhanden ist. Bei der Entnahme des Kohlenstoffs aus Hydrogencarbonat kommt es durch eine Verschiebung des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtes zur Ausfällung von Calciumcarbonat. Dies macht sich dann durch weiße, feste Beläge auf den Pflanzenblättern bemerkbar. Auch im Aquarium tritt das Phänomen der biogenen Entkalkung durchaus auf. Durch eine geeignete Kohlenstoffdüngung mit einer CO₂-Anlage lässt sich dieses Problem umgehen.

CO₂-Werte im Pflanzenaquarium

In einem stärker bepflanzten Aquarium haben sich in der Praxis bestimmte Zielwerte an gelöstem Kohlendioxid bewährt. Der optimale Bereich liegt in der Regel zwischen 20 und 30 mg/l CO₂. Selbstverständlich sollte die Kohlenstoffzugabe zur übrigen Nährstoffsituation (Licht, Mikro- und Makronährelemente) sowie zum Wuchstempo und der Masse der Wasserpflanzen passen.

Der Gehalt an gelöstem Kohlendioxid wird im Aquarium am besten permanent mit einem sogenannten CO₂ Dauertest überwacht. Gerne werden hierzu gläserne Behälter (Drop Checker) verwendet, welche mit Hilfe einer Reagenzflüssigkeit durch verschiedene Farbtöne anzeigen, ob die Gaskonzentration richtig ist. Ist dies der Fall, zeigt der Dauertest dies durch eine grüne Farbe an. Ein Blauton ist ein Indiz für zu wenig, eine gelbe Farbe ein Zeichen für zu viel CO₂. Ein zu hoher CO₂-Wert sollte vermieden werden, um die Gesundheit der Aquarienbewohner nicht zu gefährden.

Wie funktioniert die Kohlenstoffdüngung in einem bepflanztem Aquarium?

Die Zugabe von Kohlenstoff in einem Aquarium mit Wasserpflanzen erfolgt in der Regel über eine CO₂-Anlage, die das gasförmige Kohlendioxid in das Wasser einleitet, wo es sich löst. Hierzu sind verschiedene Systeme wie Bio CO₂ oder Einweg- und Mehrweg-CO₂-Anlagen erhältlich. Dem Aquarianer stehen zudem zur Einspeisung diverse Zugabegeräte zur Auswahl, die sich vor allem in ihrer Bauweise und Effizienz unterscheiden. Recht populär in der Pflanzenaquaristik sind Diffusoren. Diese enthalten üblicherweise eine Membran aus Keramik, durch die mit entsprechend hohem Druck das Gas hindurchgepresst und zerstäubt wird. Hierbei entstehen viele winzig kleine Mikrobläschen, aus denen sich dank der stark vergrößerten Grenzfläche von Gas zum Wasser das CO₂ wesentlich effektiver löst als aus größeren Blasen.

Selbstverständlich gelangt in einem gewissen Umfang auch ohne zusätzliche Düngung immer etwas Kohlendioxid in das Wasser, da die darin lebende Tiere wie Zierfische und Wirbellose CO₂ ausatmen. Selbst die Pflanzen atmen CO₂ aus. Tagsüber gleicht sich dies durch den Kohlendioxidverbrauch durch die Photosynthese mehr als aus, nachts jedoch, beziehungsweise immer dann, wenn keine Photosynthese stattfindet, ist die Kohlendioxidabgabe der Pflanzen durchaus messbar. Auch durch den an der Wasseroberfläche stattfindenden Gasaustausch gelangt immer etwas CO2 aus der Luft ins Wasser.
In einem Aquarium mit vielen und vor allem schnell wachsenden Aquarienpflanzen reicht die CO₂-Zufuhr auf diesem natürlichen Wege meist nicht aus, um für ein vitales Wachstum zu sorgen. In diesem Fall ist eine zusätzliche Kohlenstoffdüngung im Aquarium anzuraten.

Flüssiges CO₂?

Einige Pflegemittel-Hersteller bieten sogenannten "flüssigen Kohlenstoff" an. Oft sind dies auf Glutaraldehyd oder ähnlichen Grundstoffen basierende Produkte, welche den Aquarienpflanzen längere Kohlenstoffketten anbieten. Diese können zum Beispiel als alternative Kohlenstoffquellen für den Zitronensäurezyklus verwendet werden. Zusätzlich entsteht durch bakteriellen Abbau von Glutaraldehyd auch das Gas CO₂, wenn auch in sehr geringem Umfang. Als Ersatz für eine komplette CO₂ Anlage kann man diese Pflegemittel allerdings nicht ansehen, sondern eher als Zusatz zur Unterstützung beim Pflanzenwuchs. Produkte wie Seachem Flourish Excel oder Easy Life Easy Carbo lassen sich außerdem hervorragend zur Rotalgenbekämpfung einsetzen.

Bio CO₂

Der Einsatz von sogenannten Bio-CO₂-Anlagen ist vor allem für Einsteiger, Sparfüchse und Besitzer kleiner Aquarien eine gute Möglichkeit der Kohlenstoffdüngung. Das Prinzip beruht hierbei auf der Gärung einer zuckrigen Lösung durch Hefebakterien. Der Gärungsprozess findet außerhalb des Aquariums in einem eigenen Behälter statt. Hierbei wird das Gas Kohlendioxid produziert. Über einen Schlauch und ein Zugabegerät ist der Gärbehälter mit dem Aquarium verbunden, und auf diesem Wege wird das CO₂ ins Wasser eingeleitet. Im Vergleich zu Einweg- und Mehrweg-CO₂-Systemen ist der Druck bei einer Bio CO₂-Anlage eher gering, er nimmt sogar nach einer gewissen Zeit noch mehr ab. Ist dies der Fall oder stellt man fest, dass keine sichtbare Blasenproduktion mehr stattfindet, muss die Nährlösung samt Hefe erneuert werden. Hierzu sind praktische Nachfüllpackungen erhältlich. Selbst eine Bio-CO₂-DIY-Variante ist möglich, bei der der Aquarianer die Lösung selber anmischt. Der über die Zeit schwankende Druck macht ein Zugabegerät notwendig, das auch bei niedrigem Druck noch ausreichend CO₂ ans Wasser abgibt. Diffusoren mit Keramikmembran sind hierfür nicht geeignet, besser eignen sich Flipper, Paffrathschalen oder AQUARIO Neo Air Diffusor Curved Special.
Nachteile bei Bio CO₂-Systemen: Die Kohlendioxid-Zugabe lässt sich nicht wirklich regeln, auch eine Nachtabschaltung ist nicht ohne großen Aufwand möglich. Gerade deswegen ist es umso wichtiger, die CO₂-Konzentration im Aquarienwasser durch einen Dauertest gut zu überwachen. Ist diese generell zu hoch (etwa in der Anfangszeit der Bio CO₂-Anlage mit einer frischen Nährlösung), kann man durch Höhersetzen des Zugabegerätes (Diffusor) oder Verkürzen des Flippers die Einspeisung etwas in der Effizienz vermindern. Ist vor allem morgens der CO₂-Gehalt des Wassers zu hoch, muss man über Nacht die Bio-CO₂-Anlage manuell vom Zugabegerät trennen und morgens wieder anschließen. Das Kohlendioxid wird über Nacht an die Raumluft abgegeben. Würde man die Gaszufuhr abklemmen oder mit einem Ventil unterbrechen, kann im Extremfall der Gärbehälter explodieren, da die Hefen auch nachts unvermindert Kohlendioxid produzieren.
Um zu verhindern, dass etwas von der Nährlösung bei starkem Überdruck oder beim Umfallen der Gärflasche ins Aquarium gelangt, nutzen manche Aquarianer eine Waschflasche, durch die sie das von der Bio-CO₂-Anlage kommende Gas zunächst leiten. Hierzu verwendet man entweder eine fertig gekaufte Waschflasche oder man baut sie sich selbst. Eine Leerflasche wird etwa zur Hälfte mit Wasser gefüllt. In den Deckel macht man zwei Löcher. In das erste wird der von der Bio-CO₂-Anlage kommende Schlauch gasdicht einsilikoniert, und zwar so, dass er knapp über dem Flaschenboden endet. In das zweite Loch steckt man den Schlauch nur ca. 2-3 cm weit ein (auch hier er wird wieder einsilikoniert) - diese Schlauchstrecke führt dann zum Zugabegerät im Aquarium. Die Waschflasche wird nun ungefähr zur Hälfte mit Wasser gefüllt und das CO₂ wird durch das Wasser geleitet. So kann man vermeiden, dass etwaige Verunreinigungen im Aquarium landen.

Mit etwas Aufwand ist sogar eine Nachtabschaltung beim Betrieb einer Bio CO₂-Anlage möglich. Da Pflanzen in der Dunkelphase keine Photosynthese betreiben, ist ein zusätzliches Einleiten von Kohlenstoffdioxid während der Nacht nicht unbedingt nötig, es kann sogar kontraproduktiv sein. Um die CO₂-Versorgung automatisiert zu unterbrechen, kann ein mit einer Zeitschaltuhr gesteuertes Magnetventil verwendet werden. Seine Funktionsweise ist im Vergleich zu Einweg- oder Mehrweg-Systemen genau anders herum. An der Wasch- oder Gärflasche wird dazu ein weiterer Schlauchausgang verbaut. Diese Schlauchstrecke soll nur Gas befördern und ragt daher im Inneren der Flasche nicht bis in die Flüssigkeit hinein. Außerhalb der Flasche befestigt man an dem Schlauch ein Inline-Magnetventil. Tagsüber ist dieses geschlossen, nachts wird es geöffnet. Das CO₂ wählt immer den Weg des geringsten Widerstandes. Bei offenem Magnetventil entweicht es über den kürzeren Schlauch in die Raumluft und gelangt somit nicht ins Aquarium.

Einweg CO₂-Anlagen

Die Einweg CO₂-Anlage arbeitet mit Druckgas. Der Vorteil ist, dass dadurch der Betrieb von Zugabegeräten wie Diffusoren mit Keramikmembran möglich ist, die einen höheren Arbeitsdruck benötigen (meist 1,5 bar aufwärts). Sie machen die Einspeisung des Kohlendioxids wesentlich effizienter, da die Diffusoren das Gas in viele winzig kleine Bläschen zerstäuben. Zusammen mit einer Einweg-CO₂-Anlage lässt sich weiteres CO₂-Zubehör wie ein Rückschlagventile nutzen, das für mehr Sicherheit im Umgang mit CO₂ im und am Aquarium sorgen kann. Sofern geeignete Anschlussmöglichkeiten am Druckminderer oder in der Schlauchstrecke vorhanden sind, lässt sich auch ein über eine Zeitschaltuhr gesteuertes Magnetventil zur Nachtabschaltung einsetzen. Durch diesen Vorgang wird CO₂ nur während der Photosynthese-Tätigkeiten der Pflanzen hinzugefügt und der Aquarienbesitzer spart auf diese Weise Ressourcen. Alternativ ist bei diesen Systemen eine Nachtabschaltung ebenso manuell möglich: Dies bedeutet, dass der Aquarienbesitzer das Ventil abends zu- und morgens wieder aufdreht. Dabei sollte man sich die offene Ventileinstellung merken oder markieren, um an nächsten Tag wieder die gleiche Menge an einleitendem Gas zu erhalten.
Abhängig von der Größe des Aquariums und der Zugabemenge reicht der Inhalt einer Kartusche für mehrere Wochen. Ist diese leer, wird sie entsorgt und durch eine Nachfüllflasche ersetzt.

Mehrweg-CO₂-Anlagen

Mehrweg-CO₂-Systeme sind zwar etwas teurer in der Anschaffung, dafür aber sehr effizient, sparsam im Unterhalt und sie bieten eine Vielfalt an Möglichkeiten für die Kohlenstoffdüngung eines Aquariums. Den genauen Aufbau einer solchen Mehrweg-Anlage zur CO₂-Düngung haben wir in diesem Artikel genauer erläutert. Im Prinzip besteht solch ein System aus einer Mehrwegflasche und einem Druckminderer. Da die Anlagen auf Druckgas basieren, kann der Aquarianer in der Wahl des CO₂-Zugabegerätes aus dem Vollen schöpfen und Produkte wählen, die zwar einen hohen Arbeitsdruck benötigen, aber eine besonders feine Zerstäubung der Gasblasen leisten können. Dazu gehören neben verschiedenen Diffusoren vor allem sogenannte Atomizer und Inline Diffusoren, welche sich durch besondere Effizienz hervortun. Letztere werden in der Schlauchstrecke des Außenfilters integriert und können so unsichtbar im Aquarienunterschrank verstaut werden. Durch den Druckminderer hat man verschiedene Möglichkeiten zur Regulierung des Arbeitsdrucks und zur Einstellung der Blasenzahl bei der CO₂-Einspeisung. Ferner ist dieser mit einem oder mehreren Manometern ausgestattet, welche unter anderem eine permanente Überwachung des Flaschendrucks ermöglichen. Neigt sich der Inhalt einer CO₂-Mehrwegflasche dem Ende zu, kann der Aquarianer dies frühzeitig ablesen. Leere Kohlendioxid-Flaschen lassen sich zum Beispiel beim örtlichen Zoofachhändler wieder neu befüllen.

Auch bei Mehrweg-Anlagen hat man natürlich die Möglichkeit einer Nachtabschaltung. Hier kann durch ein mit in das System integriertes Magnetventil die CO₂-Düngung mithilfe einer Zeitschaltuhr über Nacht abgeschaltet werden. Somit kann effektiv Kohlendioxid gespart werden, da Wasserpflanzen bei Dunkelheit keine Photosynthese betreiben und daher in diesem Zeitraum keine Kohlenstoffdüngung benötigen.

Weitere Steuerungsmöglichkeiten ergeben sich bei der Verwendung eines CO₂-Mehrweg-Systemes mit einer pH-Steuerung. Über einen pH-Controller wird die Kohlendioxid-Zugabe so reguliert, dass stets ein bestimmter Ziel-pH-Wert gehalten werden kann. Somit kann der Vorgang der CO₂-Düngung eines Aquariums noch weiter automatisiert werden.