Die Eutrophierung des Heustadelwassers, ein ehemaliger Altarm der Donau im Prater bei Wien, führte zu schwerwiegenden Algenproblemen. Massenauftreten von Cyanoprokaryoten, welche fakultativ stark toxische Substanzen bilden können, Fischsterben und üble Gerüche waren Ausdruck starker Verschmutzung. Ein Weg, die Situation zu verbessern, besteht darin, die Nährstoffe im Gewässer zu verringern. Dazu wurde 2007 ein Kiesfilter installiert. Wir testeten zusätzlich einen selbst entwickelten Algal Turf Scrubber (ATS), welcher auf dem Kiesfilter platziert wurden. Der ATS besteht aus einer künstlichen Fließrinne, die mit Wasser des Heustadelwassers versorgt wird und in der sich mit der Zeit ein dicker Algenbiofilm entwickelt. Der Algenbiofilm nimmt Nährstoffe auf, welche durch Ernten der Biomasse entfernt werden. Die ATSs kombinieren die Steigerung der Wasserqualität mit Biomasseproduktion; dies ist insofern wünschenswert, als es momentan einen großen Bedarf an Biorohstoffen gibt. Ziel der Studie war es, das Wachstum, die Produktivität und die Zusammensetzung der Algenbiomasse zu beschreiben. Zusätzlich wurde das Potenzial der ATS-Technologie, Nährstoffe aus dem Heustadelwasser zu entfernen, evaluiert und die Biomasse im Hinblick auf Weiterverwertung untersucht.
Drei Experimente wurden im Sommer 2011 durchgeführt. Biomassemessungen und Nährstoffmessungen wurden dabei wöchentlich vorgenommen. Zusätzlich wurden einige Male die Nettoproduktion und Respiration gemessen und der physiologische Zustand der Algen untersucht. Das eingebrachte Wasser enthielt 34 bis 84 µg l-1 Totalphosphor und die mittleren täglichen Lufttemperaturen bewegten sich zwischen 11 und 27°C. Je nach Durchlauf wurde die höchste Biomasse nach drei oder vier Wochen erreicht, welche zwischen 221,1 und 251,9 g m-2 Trockenmasse lag. Die maximale Phosphorentfernung lag im Mittel bei 13,14 mg m-2 d-1.
Interessanterweise bestand die Biomasse zu ungefähr 74% aus Aschgewicht, wofür hauptsächlich Diatomeenschalen und andere anorganischen Partikel verantwortlich waren. ATSs im größeren Maßstab würden am Heustadelwasser ungefähr 0,9 kg Phosphor innerhalb von fünf Sommermonaten entfernen, bei optimalen Ernteintervallen von drei Wochen und bei einer Fläche, die der Größe des Kiesfilters
entspricht (478 m²). Die geerntete Biomasse ist beispielsweise als Bodendünger verwendbar, da sie einen hohen Nährstoffgehalt besitzt. Diese Studie zeigte, dass ATSs auch in unseren Breitengraden durchaus sinnvoll zur Reinigung von belasteten Gewässern verwendet werden könnten.Anthropogenic eutrophication in surface waters may cause serious problems, such as fish kills, mass development of algae including cyanoprokaryotes, which sometimes produce severe toxins. In the current case study, drastic hydrological changes initiated an eutrophication process of the former Danube backwater Heustadelwasser. As a restoration measure, a gravel filter, followed by a phosphate trap was installed in 2007. Additionally, we installed a biological treatment using the ability of self-purification in streams, particularly through biofilms: we used artificial stream beds (algae turf scrubbers = ATS) situated at the gravel filter surface, which were periodically supplied with water from the Heustadelwasser. For removing nutrients, the biomass was harvested from time to time. The study aimed to estimate growth, productivity and composition of the algal biomass, to investigate the potential of the ATSs for nutrient removal at the Heustadelwasser and to examine the biomass with regard to further applications. Weekly measurements of biomass, nutrients and fatty acids were done during three growth runs from June to September 2011. Maximal removal rates of phosphorus were observed in August with about 19 mg total phosphorus m-2 d-1: peak biomass of approximately 250 g m-2 dry mass was achieved. In total, approximately 0.9 kg of phosphorus could be removed by a gravel filter sized ATSs within five summer months. Further use of the harvested biomass as fertilizer, fermentation feedstock or combustion fuel is possible. The pilot study showed that the ATS technology has great potential and provides an effective and ecologically sustainable way to remove nutrients from surface waters, with the positive effect of producing biomass
