Die Philippinen sind ein Archipelstaat mit einer langen Küste und reichhaltigen Wasserressourcen. Die Aquakultur (insbesondere von Garnelen und Tilapia) ist eine wichtige wirtschaftliche Säule des Landes. Die hohe Fischdichte führt jedoch zu erhöhten Kohlendioxidkonzentrationen (CO₂) im Wasser, die hauptsächlich durch die Atmung der gezüchteten Organismen und den Zerfall organischer Stoffe entstehen.
Zu hohe CO₂-Werte stellen eine direkte Bedrohung dar:
- Wasserversauerung: CO₂ löst sich im Wasser und bildet Kohlensäure, die den pH-Wert senkt und die physiologischen Funktionen des Wasserlebens beeinträchtigt. Dies wirkt sich insbesondere nachteilig auf den Kalzifizierungsprozess von Schalentieren und Krebstieren (wie Garnelen) aus und führt zu schlechtem Schalenwachstum.
- Toxizität: Hohe CO₂-Konzentrationen wirken narkotisch und giftig auf Fische, schädigen ihre Atmungsorgane und erhöhen ihre Anfälligkeit für Krankheiten.
- Stressreaktion: Selbst unterhalb akuter Toxizitätsniveaus verursacht eine langfristige Belastung mit erhöhtem CO₂-Gehalt Stress bei Nutztierarten, was zu Wachstumsstörungen und einer verringerten Futterverwertungseffizienz führt.
Während die herkömmliche pH-Überwachung Veränderungen des Säuregehalts indirekt widerspiegeln kann, kann sie die Ursache des Säuregehalts (ob CO₂ oder andere organische Säuren) nicht unterscheiden. Daher ist die direkte Echtzeitüberwachung des Kohlendioxid-Partialdrucks (pCO₂) im Wasser von entscheidender Bedeutung.
Hypothetischer Fall: Eine Garnelenfarm in Pangasinan, Luzon
Projektname: IoT-basiertes intelligentes Wasserqualitätsmanagement-Projekt
Standort: Eine mittelgroße Garnelenfarm in der Provinz Pangasinan auf der Insel Luzon.
Technische Lösung:
Der Betrieb implementierte ein IoT-Überwachungssystem mit integrierten CO₂-Sensoren zur Messung der Wasserqualität. Zu den Kernkomponenten gehörten:
- In-situ-Tauch-CO₂-Sensor: Verwendet nichtdispersive Infrarottechnologie (NDIR). Dieser Sensor bietet hohe Genauigkeit und Langzeitstabilität und ermöglicht die direkte Messung des Partialdrucks von gelöstem CO₂-Gas.
- Multiparameter-Wasserqualitätssonde: Gleichzeitige Messung wichtiger Parameter wie pH-Wert, gelöster Sauerstoff (DO), Temperatur und Salzgehalt.
- Datenlogger und Übertragungsmodul: Sensordaten werden in Echtzeit über ein drahtloses Netzwerk (z. B. 4G/5G oder LoRaWAN) an eine Cloud-Plattform übertragen.
- Zentrales Kontroll- und Warnsystem: Landwirte können Echtzeitdaten und historische Trends auf einem Computer oder einer mobilen App einsehen. Das System ist mit Sicherheitsgrenzwerten für die CO₂-Konzentration programmiert; bei Überschreitung des Grenzwertes wird ein automatischer Alarm (SMS oder App-Benachrichtigung) ausgelöst.
Bewerbungsprozess und -wert:
- Echtzeitüberwachung: Landwirte können den CO₂-Gehalt in jedem Teich rund um die Uhr überwachen und sind nicht mehr auf manuelle, unregelmäßige Wasserproben und Laboranalysen angewiesen.
- Präzise Entscheidungsfindung:
- Wenn das System einen Anstieg des CO₂-Gehalts meldet, können Landwirte die Belüftungsanlagen ferngesteuert oder automatisch aktivieren. Die Erhöhung des gelösten Sauerstoffs deckt nicht nur den biologischen Bedarf, sondern fördert auch den Abbau organischer Stoffe durch aerobe Bakterien und reduziert so die CO₂-Produktion an der Quelle.
- Durch die Korrelation der Daten mit pH-Wert und Temperatur ist eine genauere Beurteilung des allgemeinen Gesundheitszustands des Wassers und der toxischen Wirkung von CO₂ möglich.
- Verbesserte Vorteile:
- Risikominderung: Verhindert wirksam großflächige Krankheitsausbrüche oder Todesfälle in Garnelenbeständen, die durch CO₂-Ansammlung verursacht werden.
- Höherer Ertrag: Die Aufrechterhaltung einer optimalen Wasserqualität führt zu schnelleren Wachstumsraten und verbesserter Futtereffizienz, was letztendlich die Produktion und den wirtschaftlichen Ertrag steigert.
- Kosteneinsparungen: Reduziert unnötigen Wasseraustausch (spart Wasser und Energie) und Medikamenteneinsatz und ermöglicht so ein umweltfreundlicheres und nachhaltigeres Landwirtschaftsmodell.
Weitere potenzielle Anwendungsbereiche (im philippinischen Kontext)
- Grundwasser- und Trinkwassersicherheit: Viele Gebiete auf den Philippinen sind auf Grundwasser angewiesen. Die Überwachung des CO₂-Gehalts im Grundwasser hilft, die Auswirkungen geologischer Aktivitäten (z. B. Vulkanismus) auf die Wasserqualität zu beurteilen und die Korrosivität zu bestimmen, die für den Schutz von Pipelines von Bedeutung ist.
- Umweltforschung und Klimawandelüberwachung: Philippinische Gewässer sind wichtige Kohlenstoffsenken. Forschungseinrichtungen könnten hochpräzise CO₂-Sensoren in wichtigen Meeresgebieten (z. B. Korallenriffregionen) einsetzen, um die CO₂-Aufnahme der Ozeane und die daraus resultierende Versauerung zu untersuchen und so Daten zum Schutz empfindlicher Ökosysteme wie Korallenriffen zu gewinnen.
- Abwasserbehandlung: In städtischen Kläranlagen kann die Überwachung der CO₂-Emissionen während biologischer Prozesse dazu beitragen, die Behandlungseffizienz zu optimieren und den CO₂-Fußabdruck zu berechnen.
Herausforderungen und Zukunftsaussichten
- Herausforderungen:
- Kosten: Hochpräzise In-situ-Sensoren sind nach wie vor relativ teuer und stellen für Kleinbauern eine erhebliche Anfangsinvestition dar.
- Wartung: Sensoren müssen regelmäßig kalibriert und gereinigt werden (um Biofouling zu verhindern), was ein gewisses Maß an technischem Geschick des Benutzers erfordert.
- Infrastruktur: Eine stabile Stromversorgung und Netzabdeckung kann in abgelegenen Inselgebieten problematisch sein.
- Ausblick:
- Mit der Weiterentwicklung der Sensortechnologie und sinkenden Kosten wird ihre Anwendung auf den Philippinen weiter zunehmen.
- Durch die Integration künstlicher Intelligenz (KI) können Systeme nicht nur warnen, sondern auch mithilfe von maschinellem Lernen Trends in der Wasserqualität vorhersagen. Dies ebnet den Weg für eine vollautomatische Belüftung und Fütterung – hin zu einer echten „intelligenten Aquakultur“.
- Die Regierung und Industrieverbände könnten diese Technologie als ein wichtiges Instrument zur Verbesserung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit des philippinischen Aquakultursektors fördern.
Abschluss
Auch wenn es schwierig sein dürfte, ein konkretes Dokument mit dem Titel „Fallstudie zur CO₂-Sensoranwendung durch die Firma XX auf den Philippinen“ zu finden, steht fest, dass CO₂-Sensoren zur Messung der Wasserqualität auf den Philippinen, insbesondere in der dortigen Aquakulturindustrie, ein erhebliches und dringendes Anwendungspotenzial haben. Dies stellt einen notwendigen Wandel von der traditionellen, erfahrungsbasierten Landwirtschaft hin zu einem datengesteuerten Präzisionsmanagement dar, das für die Gewährleistung der Ernährungssicherheit und wirtschaftlichen Stabilität des Landes unerlässlich ist.
Wir bieten auch eine Vielzahl von Lösungen für
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Veröffentlichungszeit: 26. September 2025