Die EM-Technologie in der Gewässersanierung
Dass Effektive Mikroorganismen zur Verbesserung der Wasserqualität eingesetzt werden können, wissen mittlerweile viele EM-Anwender*innen. In den letzten zwanzig Jahren ist manch ein Gartenteich wieder aufgeklart dank EM.
Bei derart guten Ergebnissen fragt man sich als EM-Anwender, warum die EM-Technologie nicht viel bekannter ist und warum die Zeitungen voll sind von Berichten über gekippte Badeseen und Buchten, bei denen EM doch eine gute Lösung wäre.
Der EM e.V. bekommt jährlich etliche Anrufe und Bitten, sich bei unterschiedlichen Gemeinden für eine Badeseesanierung mit EM zu engagieren.
Leichter gesagt, als getan. Bei größeren Projekten der Gemeinde braucht es fachlich korrektes Wissen und eine gute Recherche zum betroffenen Gewässer, um auch die behördlichen Instanzen zu überzeugen. Mit dem Mythos von aufbauenden und abbauenden Mikroben werden limnologische Institute nicht beeindruckt.
Wir wollen aufklären, wie EM tatsächlich in Gewässern wirkt, was EM leisten kann und welche Faktoren es zu beachten gibt.
Wir brauchen Sauerstoff in der Tiefe
Oxygene Fotosynthese durch die EM-Fotosynthesebakterien
Im Sediment eines Sees wird der Grundstein für seine Wasserqualität gelegt. Die im Sediment und an dessen Oberfläche arbeitenden Mikroben, welche die abgestorbene Biomasse remineralisieren, arbeiten natürlicherweise aerob und entziehen dem Gewässer Sauerstoff. Bei einem gekippten Gewässer (eutroph bis hypotroph) ist der Sauerstoffgehalt besonders in den tieferen Schichten viel zu gering oder gar nicht mehr vorhanden. Das weiterhin anfallende organische Material bedarf aber einer Verarbeitung und so wandelt sich das mikrobielle Milieu in eine anaerobe Zone um, die natürlicherweise von anaeroben fermentaktiven Fäulnisbakterien besiedelt wird, um eine Degradierung der Organik weiterhin zu gewährleisten. Diese Form der Fermentation produziert allerdings starke Alkalien, Methan sowie Ammoniak und steigert dadurch Oxidationsprozesse. So wird diese Umgebung unbewohnbar, außer für genau diese spezialisierten Mikroorganismen. Hinzu kommt, dass diese Fermentationsprozesse in der Regel 1:20 langsamer ablaufen, als die aerobe Verstoffwechselung des organischen Materials. So verleibt letztlich doch ein Teil des organischen Materials am Grund und eine langfristige Verlandung des Gewässers geschieht, die letztlich an der Oberfläche mit stechenden Gerüchen endet.
Die Effektiven Mikroorganismen mit ihren speziellen Fotosynthesebaktieren sind jedoch in der Lage, sich in diesen anaeroben und stark oxidativen Milieus anzusiedeln und vor Ort Sauerstoff zu produzieren. Allein durch die Fotosynthesebakterien können auch die Milchsäurebakterien und Hefen dort überleben, denn EM ist ein symbiontisches Multimikrobenpräparat. Die Fotosynthesebakterien nutzen in Tiefen nicht nur die organische Masse und oxidative Beiprodukte anderer Mikroben, sondern ebenfalls den ultravioletten Bereich des Sonnenlichtes für ihre oxygene Fotosynthese (Sauerstoff wird dabei hergestellt). So ermöglichen sie aeroben Bakterien die erneute Ansiedelung in den tiefen Gewässerschichten und eine graduelle Revitalisierung kann beginnen.
Die Effektiven Mikroorganismen als symbiontisches Multimikrobenpräparat wurden von Prof. Higa aus Japan entdeckt und optimiert. Diese Mikrobenmischung setzt sich in erster Linie aus Fotosynthesebakterien (Rhodopseudomonas palustris), Milchsäurebaktieren (Lactobacillus plantarum, Lactobacillus lactei) und Hefen (Saccharomyces cerevisae) zusammen.
Die Besonderheit liegt hier in der Kombination aus aerob und anaerob arbeitenden Mikroben, die in dieser Kombination, besonders in sauerstoffarmen Zonen, wirken. Diese Fähigkeit ist auf die Fotosythesebakterien zurückzuführen, welche zwischen vier Stoffwechselformen wechseln können.
Erfolgsfaktor – Fotosynthesebakterien
Die in EM enthaltenden Fotosynthesebakterien verfügen über unglaubliche Fähigkeiten. Sie machen EM zu einer natürlichen Brücke, um in einem, für andere Bakterien unwirtlichem Lebensraum, zu arbeiten und dort wieder eine Lebensgrundlage zu erschaffen. EM stellt keine dauerhafte Kompensation eines schlechten Ökosystems dar, sondern ist vielmehr als Übergang zu einem inhärent-stabilen System zu betrachten. Wir können die Fähigkeiten von Fotosynthesebakterien nicht verallgemeinern – es gibt unzählige Arten und jede trägt andere Gensequenzen mit anderen Fähigkeiten in sich. Warum aber nur Milchsäurebakterien und Hefen im stickenden, fauligen Hypolimnion nicht ausreichen würden, zeigt eine kleine Zusammenfassung ihrer Fähigkeiten.
Die Rhodopseudomonas Fotosynthesebaktieren können:
Stoffwechselprozesse mithilfe von Licht + Kohlendioxid
Stoffwechselprozesse mithilfe von Licht + organischem Material
Stoffwechselprozesse ohne Licht + Elektronen + anorganische Stoffe wie Schwefelwasserstoff, elementarer Schwefel oder Ammoniak und Kohlendioxid
Stoffwechselprozesse ohne Licht + anorganisches Material
Phosphatrücklösung durch den Abbau des Sedimentes stoppen
Die EM-Technologie befasst sich bei einer Gewässersanierung hauptsächlich mit dem Sediment des Gewässers, denn hier liegt die Stärke der Effektiven Mikroorganismen als Bodenhilfsstoff.
Die meisten Gewässer kippen auf Grund einer zu starken Phosphatbelastung. Da Phosphat sich gerne an Sedimente bindet und sich langfristig auch wieder ins Wasser zurücklöst, kann eine überhöhte Einbringung von Phosphat durch das Einleiten von Abwässern erst Jahrzehnte später ein Gewässer durch diese Art der Rücklösung zum Umkippen bringen, selbst wenn zu diesem Zeitpunkt schon keine Abwässer mehr zugeführt werden. Die Alkalinität und das Redoxpotential, also der Mangel (antioxidativ) oder Überschuß (oxidativ) an Elektronen, entscheiden über die Menge der Rücklösung in den Wasserkörper. Wird diese Rücklösung gestartet, kann ein eigener Phosphat-Nährstoffzyklus entstehen und das Gewässer pendelt sich ohne drastische äußere Eingriffe auf diesen neuen Zustand ein. Aus eigener Kraft wird das Gewässer diesen Zustand nicht mehr verlassen können.
Die Effektiven Mikroorganismen beschleunigen in ihrer Anwendung als Bodenhilfsstoff die Mineralisierung der Biomasse am Grund. Dieser Sedimentabbau ist von essenzieller Bedeutung, um eine noch Jahrzehnte anhaltende Rücklösung des Phosphats in den Wasserkörper zu verringern.
Wie aber wird das Problem gelöst, dass zum Zeitpunkt der Anwendung nun das Phosphat in das freie Wasser gelangt? Der Schlüssel liegt in der Steigerung der Biodiversität als Konsumenten von Phosphat.
Biodiversität durch Steigerung der Konsumenten
EM baut organisches Material, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und andere oxidative Produkte ab und produziert Zucker (Polysaccharide) und Aminosäuren sowie wichtige Mikronährstoffe. Diese und die freigesetzten Makronährstoffe aus dem Sediment (z. B. Phosphor) nähren die eigene Population und andere, diesem Ökosystem angehörige Mikroben. So findet in kurzer Zeit eine starke bis exponentielle Steigerung der Mikrobenanzahl und –vielfalt statt. Eine mikrobielle Artenvielfalt ist die Basis für eine Vielfalt an Phytoplankton, Zooplankton und anderen Lebewesen. Je mehr Konsumenten in einem System leben, umso mehr Nährstoffe können im Kreislauf gebunden werden. Das Gewässer kann über einen längeren Zeitraum seine eigene Biodiversität wiedererlangen und damit Phosphor langfristig an verschiedenen Stellen im Ökosystem binden.
Die EM-Technologie in ihren Wirkphasen
EM steigert im Sediment die Geschwindigkeit der organischen Abbauprozesse. Innerhalb eines gesunden und durch EM geförderten Ökosystem, stärkt eine reiche Mikroflora auch das Phytoplankton. In der ersten Phase nach der Einbringung in den anaeroben Bereich des Hypolimnions produziert EM notwendige Nährstoffe und Sauerstoff. Beides wird von anderen aeroben Mikroben, die bisher keine Lebensgrundlage hatten, benötigt. Zusätzliche Nährstoffe entstehen, die man eigentlich auf Grund der bereits hohen Phosphatbelastung vermeiden möchte.
Es entsteht eine kurzzeitige zusätzliche Eutrophierung des Gewässers, die aber nicht von langer Dauer ist und zudem auch nicht aus reinem Phosphat besteht. Sie ist häufig an Hand einer Wassertrübung erkennbar, die sich in der zweiten Phase der Sanierung auflöst. Der Unterschied zu der bisherigen Eutrophierung besteht hier allerdings in der Vielfalt der Mikroorganismen und der Nährstoffe, die durch die EM-Technologie bewirkt wird. Bisher verkümmerte, aber notwendige Mikroorganismen und Phytoplankton entstehen wieder und führen zu einer Biodiversitätssteigerung im Ökosystem. Von einer belastenden Eutrophierung kann in diesem Fall nicht gesprochen werden.
Das zusätzliche Nährstoffüberangebot wird in der zweiten Phase wieder aufgelöst. Durch eine starke exponentielle Steigerung der Mikroflora tritt die entstandene Biodiversität in eine eigene Nahrungskonkurrenz, sodass die bereits etablierte Artenvielfalt zu einer starken Nährstoffreduzierung im Wasser führt, die sich nach einiger Zeit bei einer für das Gewässer gesunden Balance zwischen Nährstoffen und Lebewesen einpendelt.
Wird die Blaualge als Phytoplankton und Cyanobakterium nicht auch durch EM gefördert?
Werden nicht durch die Phosphorfreisetzung im Wasser Blaualgenblüten direkt begünstigt?
Durch die initiierte Nährstoffausscheidung der Effektiven Mikroorganismen werden Bakterien und andere Algenarten in Konkurrenz zu den Blaualgen gefördert. Die langfristige Reduzierung des Phosphates durch den Sedimentabbau und die Steigerung der Artenvielfalt im Wasserkörper führen langfristig (über mehrere Jahre) zu einem Rückgang der Eutrophierung und somit der Blaualge. Dies betrifft ebenfalls die Phosphate, die bereits im Wasserkörper gelöst sind. Durch die steigende Biodiversität werden auch im Wasser schwebende Nährstoffe reduziert.
Anwendungsdauer einer Gewässersanierung
Wenn wir an ein verschmutztes oder gekipptes Gewässer und eine Gewässerreinigung denken, dann stellen wir uns eine schnelle, künstliche Wasserreinigung vor. So, als würden wir das verschmutzte Wasser durch einen Filter pressen oder mit einer Chemikalie eine schnelle Lösung herbeiführen.
Nun gilt es aber zu berücksichtigen, dass das Gewässer nicht vom einen auf den nächsten Tag gekippt ist. Die Verschmutzung und Disbalance hat über Jahrzehnte hinweg stattgefunden. Die Wiedererlangung einer inhärente Balance auf natürliche Weise kann daher ebenfalls nicht in einer kurzen Zeit erreicht werden, sondern benötigt regelmäßig über mehrere Jahre den Einsatz von EM.
Auch wenn wir mit EM bereits nach den ersten Anwendungen sichtlich Bewegung in ein Ökosystem bringen, so dauert es doch eine längere Zeit, bis das System seine eigene Stabilität erreicht und auch eigenständig halten kann. Auf dem Weg dahin sind EM-Gaben immer zu wiederholen, wobei sich die Mengen verringern und die Abstände größer werden, bis ein äußerer Eingriff überflüssig wird.
Der Zeitfaktor ist eine natürliche Komponente, die bereits Teil des Verschmutzungsweges war. Wenn wir natürlich und nachhaltig arbeiten wollen, dann sind wir an diese Gesetzmäßigkeiten gebunden. Nur so können wir die Entwicklung einer natürlichen Biodiversität ermöglichen.
Die Kosten für einen EM-Einsatz sind demnach nicht unbedingt günstiger als andere Methoden. Ein EM-Einsatz, über mehrere Jahre jählich wiederholt, ermöglich langfristig eine dauerhafte Sanierung eines in Disbalance geratenen Gewässers.
EM-Mengen für eine einmalige Behandlung für einen Beispiel-Badesee aus Niedersachsen
Für 220 Tausend m3 Wassermenge des Gewässers: 1 Liter EM auf 10 Tausend Liter Wassermenge
= 22 Liter EMa werden pro Behandlung benötigt.
Zitat Prof. Higa:
„Jedwede Umweltverschmutzung auf dieser Erde schlägt sich letztendlich im Regen, Industrieabwasser oder Abwasser aus Privathaushalten nieder und verursacht damit die Verschmutzung der Flüsse, Seen und Sümpfe sowie der Meere. Dadurch werden Ökosysteme zerstört oder geschwächt, und die darauf basierende Artenvielfalt gerät in Gefahr.“
… „Das bedeutet, dass EM die Kraft besitzt, viele Substanzen der Wasserverschmutzung als Quelle für die Gewässerreinigung zu nutzen. Deshalb nehmen entgegen der herkömmlichen Überzeugung die Fisch- und Muschelarten zu, je stärker verschmutzt Flüsse und Meere – vor dem EM-Einsatz – sind. Die Ökosysteme werden reichhaltiger, sie können für uns das Wunder der Erhaltung der Artenvielfalt vollbringen.“
Wissenschaftliche Studien:
Water quality and phytoplankton structure changes under the influence of effective microorganisms (EM) and barley straw – Lake restoration case study Dondajewska et al., 2019 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969719300786
Environmental applications of Effective Microorganisms: a review of current knowledge and recommendations for future directions Safwat et al., 2021 – Open Access
https://jeas.springeropen.com/articles/10.1186/s44147-021-00049-1
Quellen:
U-Net Broschüre aus Japan
Wikipedia
https://www.biologie-seite.de/Biologie/Trophiesystem
https://de.wikipedia.org/wiki/Phosphate
https://en.wikipedia.org/wiki/Rhodopseudomonas_palustris
