Durch den Einsatz der EM-Technologie wurden vor allem in Südostasien zahlreiche Bäche, Flüsse und Meeresgebiete, die in Folge der Industrialisierung verarmt, faulig und lebensfeindlich wurden, wiederbelebt und die ursprüngliche Flora und Fauna wiederhergestellt.
Mudballs/Dangos lassen sich einfach und überall zur Unterstützung von Gewässern einsetzen.
Hergestellt werden die tennisballgroßen Kugeln aus Bokashi, EM, Bentonit/Erde/Schlamm und Zuckerrohrmelasse.
Während einige EM-Ansätze eine vertiefte Analyse erfordern, bietet sich die EM-Mudball-Technologie als eine einfache und überall einsetzbare Maßnahme an. Vor allem in fließenden Gewässern löst sie natürliche und nützliche schwimmende Schlammpartikel, die daraufhin der flussabwärts lebenden Fauna als Nahrung dienen.
Mudballs, Dangos oder Bokashi-Bälle sind unterschiedliche Bezeichnungen für das
gleiche Objekt: Es sind Knödel aus Erde und Bokashi, die hauptsächlich zur Umweltreinigung von Wassersystemen verwendet werden. Da sie mit EM fermentiert werden, enthalten Dangos eine große Menge nützlicher Mikroorganismen. Sie werden in Japan und in der gesamten Welt eingesetzt, um unangenehme Gerüche von Gewässern zu reduzieren und die Wasserumgebung verschmutzter Flüsse zu verbessern.
Mit den EM-Dangos startet ein natürlicher Heilungsprozess der Natur, der auf der untersten Ebene der Nahrungspyramide – bei den Mikroben – beginnt und zur Heilung der nächsthöheren Ebene führt. Schwere und Zeitraum der Verunreinigung entscheiden über die Dauer des Prozesses. Der natürliche Heilungsprozess arbeitet die Belastungen der Vergangenheit Stück für Stück ab. Er benötigt dementsprechend einen ähnlichen Zeitrahmen und durchläuft verschiedene Phasen der Heilung. Der durch die EM-Dangos eingeleitete Heilungsprozess stoppt die Fäulnis- und Abbauprozesse im Sediment, während aufbauende Prozesse etabliert werden.
Grundlegende Eigenschaften von EM
Wie die EM Research Organization (EMRO) bereits vor 20 Jahren definiert hat, basiert EM auf vier Mikrobenarten: dem Fotosynthesebakterium Rhodopseudomonas palustris, den beiden Milchsäuren Lactobazillus casei und plantarum sowie der Hefe Saccharomyces cerevisiae. Aufbauend darauf besteht das fertige EM aus etwa 90 Mikrobenarten, die stark reduzierend wirken und den biologischen Prozessen zahlreiche Elektronen oder Reaktionsenergie zur Verfügung stellen.
Die wichtigsten Mikroben können dabei sowohl in aeroben als auch in anaeroben Verhältnissen leben. Mit ihren Stoffwechselprodukten bilden sie die Grundlage für andere Arten innerhalb von EM. Das ermöglicht es ihnen, beispielsweise in Form eines EM-Dangos, sich selbst gegenseitig lange ernähren zu können und so zu überleben.
Ein EM-Mudball/Dango beinhaltet eine kompakte Gemeinschaft aus sich gegenseitig ernährenden Mikroorganismen. Die Stabilität ihres Zusammenschlusses
ist derart hoch, dass selbst eine faulige Umgebung ihnen nichts anzuhaben vermag. Im Gegenteil, Dangos leiten in ihrer direkten Umgebung aufbauende Prozesse ein.
Beginnend an den Außenseiten der Dangos dringen die Mikroorganismen immer weiter in das sie umgebende Sediment vor.
Fotosynthesebakterien
Das Fotosynthesebakterium ist eine der vielseitigsten Mikrobenarten, da es sowohl
aerob als auch anaerob funktionieren kann. Es kann sich aus Licht sowie chemischen und
organischen Stoffen ernähren und Energie produzieren. Mit Licht ist dabei nicht nur das sichtbare Licht gemeint, das lediglich etwa 20 % der Sonnenenergie darstellt, sondern auch die Infrarot- und Ultraviolettstrahlen der Sonne.
In einer Umgebung, in der Sauerstoff (O2)- Mangel besteht, dominieren vorwiegend fäulniserregende Bakterien, die eine schädliche Fermentation bewirken. Gleichzeitig existieren nützliche fermentierende Bakterien. Deren positive Effekte treten jedoch nicht zutage, solange deren Dichte gering ist und sie weit verstreut sind.
In EM-Dangos entstehen Populationen mit einer hohen Dichte nützlicher fermentierender Bakterien (wie Fadenpilze, Hefen, Milchsäurebakterien). In dieser Gemeinschaft bildet sich eine nützliche organische Fermentation. Sie zersetzt umgebende organische Sedimente, ohne selbst zerstört zu werden – auch wenn ein fauliger Bazillus um sie herum dominiert. Aus den fauligen Gasen werden Aminosäuren und organische Säuren hergestellt. Pflanzen und abgefallene Blätter werden in Cellulose sowie Lignin in Zucker zerlegt. Dies ist der Grund, warum EM-Dangos sich lange behaupten können und nicht zu fauligem Schlamm werden.
Die Fotosynthesebakterien Rhodopseudomonas palustris gehören zu den nützlichen, Syntheseerzeugenden Mikroben. Ursprünglich stammen sie aus fauligen Wasserbereichen, in denen sie nur schwach aktiv sind. In der EM-Gemeinschaft mit den Milchsäurebakterien sind sie aktiver. Durch die konzentrierte Form der EM-Dangos entsteht ausreichend Lebenskraft, mit der sie die aufbauenden Prozesse zusätzlich auf den sie umgebenden Grenzbereich ausdehnen können.
Die Fotosynthese-Bakterien ernähren sich unter anderem von Methan, Schwefelwasserstoff und Ammoniak, die Ursache der fauligen Gerüche sind. Sie bauen diese in Saccharide (Zuckermoleküle) und Aminosäuren um. Diese dienen der nächsthöheren Stufe in der Nahrungskette als Nahrung und Baumaterial für Proteine. Der Prozess startet an den Außenseiten der EM-Dangos und dringt immer weiter in das umgebende Sediment vor.
Ablagerung von Schlamm
Obwohl Sauerstoff (O2) im Wasser leicht gelöst ist, fehlt der Sauerstoff im faulen organischen Sediment (Schlamm). Im Schlamm zersetzen Fäulnis-Bakterien organische Substanzen und erzeugen schädliche Gase wie Methan, Ammoniak und Schwefelwasserstoff, welche Ursache für den schlechten Geruch sind. Flüssiges EM würde zu stark verdünnt werden, deshalb setzen wir EM-Dangos ein, die eine hohe Dichte an EM-Bakterien enthalten.
Beginn der Fermentation
Die EM-Dangos können ihre Wirkung sehr lange beibehalten. Wenn EM-Dangos in der Oberflächenschicht des Schlamms platziert werden, beginnen fermentative Bakterien eine Zersetzung des Schlamms an der Grenzfläche zwischen EM-Dangos und Schlamm. Fotosynthese-Bakterien wandeln schädliche Gase in nützliche Aminosäuren um, der schlechte Geruch wird verhindert.
Schlamm-Umwandlung
Die EM-Dangos verlieren allmählich ihre Form. Mit fortschreitender Fermentation werden aus dem Schlamm Aminosäuren und Zuckermoleküle hergestellt. Algen und Phytoplankton vermehren sich durch die Verwendung dieser Nährstoffe im lichtdurchfluteten Wasser. Die Fermentation setzt auch Kohlenstoffdioxid (CO2), kurz Kohlendioxid genannt, frei und die Eigenschaften des Schlamms ändern sich allmählich.
Zunahme von Flora und Plankton
Phytoplankton nimmt im Wasser zu, insbesondere wenn die Wassertemperatur hoch ist. Deren Fotosynthese erhöht die Menge an Sauerstoff (O2) und die Aktivität oxidativ abbauender Bakterien, was die Zersetzung organischer Stoffe fördert. Der Schlamm um die EM-Dangos wird in Detritus umgewandelt, einer Mischung von organischer Substanz und Mikroorganismen. Da es nicht verfault ist, ist es kein schädlicher Schlamm mehr. Es stellt die Nahrungsgrundlage für Phytoplankton und Tiere dar.
Organische Ablagerungen lösen sich
Detritus ist flockig, einschließlich geruchloser Blasen wie Kohlendioxid und Sauerstoff, die durch die Aktivitäten von Mikroorganismen im Inneren erzeugt werden. Wenn Luftblasen zunehmen, schweben sie und Flocken schwimmen im Wasser. Daher scheint der Fluss schmutzig zu sein, aber der Schlamm am Grund des Flusses wurde zersetzt und die Reinigung schreitet voran.
Mehr Lebewesen, erhöhte Biodiversität
Während sich Detritus allmählich loslöst und den Fluss hinunterfließt, brechen die Flocken im Wasser in Stücke und kleine Fische, Garnelen, Krabben und Schalentiere ernähren sich davon und nehmen zu. Von diesen angezogen, nehmen auch größere Fische und Wasservögel zu. Mittels EM-Bakterien wird sauerstoffarmer fauliger Schlamm in organischen und sauerstoffhaltigen Detritus umgewandelt. Nützliche fermentative und oxidative Zersetzungsprozesse setzen ein und die Sedimentmenge nimmt stetig ab.
Fotosynthesebakterien spielen in der Dango-Mikroben-Gemeinschaft eine besondere Rolle. Sie verstoffwechseln unter anderem Methan, Schwefelwasserstoff und Ammoniak – eine Ursache für unangenehme faulige Gerüche. Fotosynthesebakterien bauen diese Fäulnisgase in Zuckermoleküle und Aminosäuren um.
Das faulige, abgebaute organische Material wird in Japan Hedro genannt. Mit Hilfe der Fotosynthese-Bakterien wird Hedro umgewandelt, wobei neben Zuckermolekülen und Aminosäuren auch Kohlendioxid und Sauerstoff gebildet werden. Das umgewandelte Hedro wird zu einer Mischung organischer Substanzen und Plankton und nun als Detritus bezeichnet. Detritus ist nicht mehr schädlich, sondern dient den nächsthöheren Lebewesen als Nahrung.
Da in diesem Prozess wie beschrieben Kohlendioxid und Sauerstoff gebildet wurden, schwimmen die Detritusflocken an die Wasseroberfläche. Diese Trübung des Wassers könnte als Verschmutzung interpretiert werden. Da sie aber keine schädlichen Substanzen, sondern Nährstoffe für das Zooplankton enthält, ist sie ein positiver Schritt in der Heilung des Gewässers.
Bei fließenden Gewässern ist diese Phase höchstens visuell störend, in stehenden Gewässern sollte das Schwimmmaterial abgefischt werden. Das Einbringen von EM-Dangos in fließenden Gewässern ist daher mit weniger Aufwand verbunden.
Wir möchten den Fluss reinigen – was bedeutet das genau?
In erster Linie sollte die Überlegung stehen, wie die organische Substanz für die Lebewesen verwendet wird, wie sie sich verändert und bewegt. Zur Erhaltung einer reichen Flora und Fauna wäre es wünschenswert, einen hohen Gehalt an organischer Substanz zu haben, die als Nahrung geeignet ist und viele Lebewesen ernähren kann.
Ein hoher Gehalt an organischer Substanz beansprucht bei der Zersetzung viel Sauerstoff (O2). Im Wassersystem findet ein Gärungszersetzungsprozess statt – genau wie im Boden. Sinkt der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Wasser von einem guten Niveau um 10 % auf ein sauerstoffarmes Niveau von etwa 5 %, so führt die Zersetzung durch aerobe Mikroorganismen sofort zu einem Sauerstoffmangel. Durch anaerobe Mikroorganismen kommt es schließlich zu einer schädlichen Gärungszersetzung. Dabei entstehen Methangas und Schwefelwasserstoff sowie Ammoniak und reduzierte Substanzen wie Mercaptan. Es kommt zu einem üblen Geruch. Gärungszersetzung ist ein Prozess, in dem Mikroorganismen organische Stoffe abbauen, wenn wenig Sauerstoff vorhanden ist. Im Allgemeinen handelt es sich dabei um eine schädliche Fäulniszersetzung. Bei der Fäulniszersetzung entstehen Stoffe, die sowohl einen üblen Geruch als auch intensiven aktiven Sauerstoff abgeben. Daher wird jedes Objekt zersetzt und es entstehen Bedingungen, unter denen gewöhnliche Lebewesen nicht überleben können.
Im Vergleich zur aeroben Oxidation ist die Geschwindigkeit der Fäulniszersetzung langsam, etwa ein Zwanzigstel, und es verbleibt viel organisches Material im Wasser. Wenn sich die Verschmutzung durch organische Stoffe aufgrund von Abwässern anhäuft, werden diese nicht abgebaut, sondern verbleiben als Fäulnisstoffe und werden zu Schlamm.
Im Allgemeinen wird versucht, dies durch Belüftung und eine oxidative Zersetzung oder das Ausbaggern des Schlamms zu verhindern. Diese Methoden sind in der Regel stinkend und kostspielig. Auch ist es bei der Belüftung unmöglich, den gelösten Sauerstoff auf mehr als sieben Prozent zu erhöhen.
Die Wissenschaft über EM
Was sagt die Wissenschaft über EM in der Gewässersanierung? Können EM außerdem nachweislich das Wachstum und die Erträge von Obst und Gemüse erhöhen? Und wie wirken sie auf die Gesundheit und das Wohlbefinden von Mensch und Tier ein? Hier erfahren Sie es!
Im Kleinen mag das funktionieren, im großen Maßstab ist die Problemlösung schwierig und endet meist mit einem Fehlschlag. Stattdessen kann das mikrobielle Umfeld so gestaltet werden, dass – an Stelle der Sauerstoff verbrauchenden Fäulnisprozesse – ein Umfeld geschaffen wird, in dem Fermentations- und Syntheseprozesse stattfinden, in denen Sauerstoff generiert wird. Dazu eignen sich die Fotosynthesebakterien. Vor allem, wenn sie in Kombination mit Milchsäurebakterien wie in EM besonders aktiviert werden und in den EM-Dangos die nötige Dichte haben, um über lange Zeit aktiv zu bleiben. Die in den EM-Dangos enthaltene organische Substanz wird während des Fermentationsprozesses als Nahrung für Milchsäurebakterien, Hefen, Fadenpilze und weitere verwendet. Je stärker diese Fermentations- und Syntheseprozesse etabliert sind, desto mehr Fäulnisgase werden abgebaut und Nahrungsgrundlagen wie Saccharide und Aminosäuren gebildet. Ein erster Erfolg ist die Reduzierung der Gerüche. Dies ist ein wichtiger Indikatior dafür, dass sich die Zersetzungsprozesse in die gewünschte Richtung verändern.
Während der Einsatz von EM-Dangos in praktisch allen Stadien des Gewässers eine positive Wirkung hat, sollte beim Einsatz von flüssigem EM darauf geachtet werden, dass der Sauerstoffgehalt des Wassers nicht in den mangelhaften Bereich absinkt.
Die visuelle Klarheit des Wassers hängt unter anderem von der Menge an organischer Substanz und kurzfristig auch von der Heilungsphase des Gewässers ab. Werden die Sedimente durch die Fermentations- und Syntheseprozesse abgebaut, entstehen wie beschrieben aufschwimmende Detritusflocken.
Zusätzlich spielt auch die Dauer der Verschmutzung eine Rolle. Haben sich die Verunreinigungen über längere Zeit in Schichten auf dem Flussgrund angesammelt, so können sie im Gesundungsprozess nur Schicht für Schicht abgebaut werden. Dies führt dazu, dass der Heilungsprozess auch mehrfach verlaufen kann. Dies sollte nicht als Misserfolg gedeutet werden, sondern ist eher ein Zeichen für die fortschreitende Gesundung.
Ein EM-Mudball/Dango
Verstehen wir unter Flussreinigung auch die Wiederherstellung einer reichen Vielfalt an Pflanzen und Tieren, so bedeutet dies auch die Wiederherstellung des vollständigen Netzwerkes der Natur: angefangen bei der organischen Substanz als Nahrung für die Mikroorganismen über die Einzeller, dem kleinen und großen Zooplankton, den Garnelen, Krebsen und Fischen bis hin zu den Wasservögeln.
Mit den EM-Dangos wird auf der untersten Ebene gestartet, indem sich nützliche Fermentations- und Sytheseprozesse etablieren und damit die Verfügbarkeit nahrungsfähiger organischer Substanz sicherstellen. Da eine gesunde Nahrung meist auch gleichbedeutend ist mit vitalen Kreaturen, verbessert sich die Gesundheit auf jeder Stufe der Nahrungspyramide. Jede Ebene bildet die Grundlage für die nächste Ebene der Nahrungskette. Auch wenn zu Beginn nur einige wenige heimische Mikroorganismen in das Gewässer eingebracht wurden, kann sich die ursprüngliche Fauna über die Nahrungskette etablieren.
Organische Stoffe (Nährstoffe) sind für Lebewesen notwendig
Organische Materialien sind der Ausgangspunkt für die Pflege eines reichen Ökosystems, eine gewisse Menge ist erforderlich. Auch wenn zu Beginn mit den Dangos gebietsweise einige nicht heimische Mikroorganismen in das Gewässer eingebracht werden, so etabliert sich über die Nahrungskette dennoch wieder die ursprüngliche
Fauna.
Ein Bonus für die Klimabilanz
Für die Klimabilanz entsteht durch saubere Gewässer ein zusätzlicher Bonus: Die Fotosynthesebakterien bauen Fäulnisgase ab und verhindern, dass diese zurück in die Athmospäre gelangen. Die daraus hergestellten Zuckermoleküle und Aminosäuren werden dauerhaft in den Kreislauf der Lebewesen integriert. Da sie kontinuierlich als Nahrung der nächsthöheren Ebene an Lebewesen dienen, ist jede gespeicherte Einheit erneut Basis einer wachsenden Einlagerung von Kohlenstoffen. Das ähnelt dem Aufbau von Humus im Boden, mit dem mehr Pflanzenwachstum und damit eine höhere Aufnahmekapazität für Kohlenstoff erreicht wird. Je dichter und vielfältiger das Leben in einem Gewässer ist, desto umfangreicher ist auch der Kohlenstoffspeicher, bestehend aus allen Lebewesen, von den Mikroben bis zu den Fischen. Das sollte einen zusätzlichen Ansporn geben, faulige Gewässer wieder zu renaturieren.
In Japan und ganz Südostasien wurden bereits viele Wiederbelebungsprojekte realisiert. Bemerkenswert war die Renaturierung des Nihonbashi-Flusses, einer Wasserstraße im mittelalterlichen Tokio, die mit den Gezeiten des Meeres vor- und zurückfließt. Seit 2006 wurden dort jede Woche zehn Tonnen EMa eingeleitet und insgesamt über 50.000 EM-Dangos eingeworfen. Schon nach wenigen Jahren verbesserte sich der Geruch und immer mehr Fischarten und Wasservögel kehrten zurück. Die Belebung des Flusses führte darüber hinaus zur Gesundung der Ufer in der Bucht von Tokio. Deren Strände fühlten sich darauf nicht mehr schleimig, sondern wieder fest an. Dort konnten wie früher Krebse und Muscheln gesammelt werden. Darüber hinaus konnte dank der verbesserten Wasserqualität ein über vierzig Jahre dauerndes Badeverbot vor vier Jahren aufgehoben werden. Sicher hat dazu auch der Ausbau der Kläranlagen beigetragen, aber die Entfernung von Schadstoffen ist nicht gleichbedeutend mit der Wiederherstellung der Biodiversität und der Nahrungsketten auf der Basis gesunder organischer Substanz, welche die Gesundheit und Resistenz der gesamten Flora und Fauna sicherstellt.
Da in Japan und Südostasien höhere Temperaturen herrschen als hierzulande, können EM-Projekte dort während des gesamten Jahres kontinuierlich durchgeführt werden. Die winterlichen Temperaturen in dieser Region führen zu stark reduzierten Wachstumsphasen der Mikroben, die mit saisonalen Projekten jeweils im Frühling wieder intensiviert werden müssen.
Autoren:
R. Brändle,
Kenko Seikatsu Sengen