CO2-Erzeugung per Hefegärung In vielen Aquarien ist eine zusätzliche CO2-Düngung sinnvoll bis erforderlich. Bei Pflanzenaquarien mit einer guten Beleuchtung hat sich eine CO2-Konzentration von 20 mg/ltr als angemessen herausgestellt. Mehr sollte es nicht sein, da langfristig Gesundheitsschädigungen für die Fische nicht auszuschließen sind. Üblicherweise bedient man sich einer Druckflasche mit Druckminderer und Nadelventil. Über ein zusätzliches Magnetventil kann die CO2-Versorgung an die Zeitschaltuhr der Beleuchtung gekoppelt werden. Eine weitere Ausbaustufe ist die ph-abhängige Schaltung. Diese macht die Anschaffung eines elektronischen pH-Meßgerätes mit Schaltausgang erforderlich. Das ist kostspielig. Eine komplette CO2-Anlage kann leicht über 500,- DM kosten. Deutlich preisgünstiger ist die alternative CO2-Erzeugung durch Hefegärung. Der technische und finanzielle Aufwand dafür ist unschlagbar gering. Nachteilig ist, daß diese Form der CO2-Zufuhr und bedingt regelbar ist und aufgrund der Behälter Platz benötigt. Ablauf der Hefegärung / Effizienz: In einen Behälter wird eine Mischung aus Wasser, Haushaltszucker und Hefe (Trockenhefe) angesetzt. Die Hefe vermehrt sich in der ersten Phase und vergärt dann den Zucker zu Alkohol (Ethanol) und CO2. Die theoretisch erreichbare CO2-Menge ergibt sich dabei zu etwa dem halben Zuckergewicht. Wenn man also 1 kg Zucker ansetzt, können theoretisch 500 gr CO2 durch Gärung erzeugt werden.
Die Gärung läuft aber nicht gleichmäßig ab und ist ohne weiteres nicht regelbar. Es kann also leicht zu einer Über- oder Unterversorgung des Aquariums mit CO2 kommen.
Ich habe durch Messungen des Volumenstromes Mengen von 0.4 ltr/(h*trl) ermitteln können. Dieser Wert kann aber je nach Lösungsalter und Mischung (Zelldichte) stark schwanken. Die Intensität der Gärung CO2-Menge pro Zeiteinheit hängt von der Hefemenge ab, viel Hefe erzeugt viel CO2. Auf der anderen Seite steigt der Alkoholgehalt dabei schneller an und die Produktion kommt entsprechend früher zum Erliegen. der zu erwartende Gärungszeitraum liegt zwischen 2 und 4 Wochen. Danach läßt die Gärung deutlich nach.  Hier ein Bild meiner 5-ltr Gärung. Das Magnetventil dient der Regelung. Siehe dazu nähere Erläuterungen weiter unten  Zusammensetzung der Gärlösung. Die Bestandteile sind, wie schon genannt, lediglich Wasser, Zucker und Trockenhefe. Auf 1 ltr Wasser kommen etwa 250 gr Zucker. Dabei kann man davon ausgehen, daß selbst bei idealer Gärung der Zucker nicht vollständig vergoren wird, da dabei schon der für die Hefen quasitoxische Ethanolgehalt von 16% erreicht wird. Die erforderliche Zucker- und Wassermenge für ein vorgegebenes Gärlösungsvolumen kann hier berechnet werden. Ich gebe auf einen 4 ltr-Ansatz eine Tüte Trockenhefe (7 g). Die Hefen vermehren sich (sprossen) im wesentlichen unter aeroben Bedingungen. Danach geht ihre Vermehrungsrate deutlich zurück. Durch die Atmung der Hefen verbraucht sich im frischen Gärungsansatz erstmal der Sauerstoff. Je nach Zelldichte und Temperatur kann das unterschiedlich lange dauern. Erst im anaeroben Zustand kommt es anschließend zur CO2-Produktion.
Wenn die Gärung dann nach ca. 6 - 24h angesprungen ist, kann sie in den ersten Stunden sehr heftig ablaufen. Dabei kann es aufschäumen und der Schaum in das Aquarium gelangen, wenn man nicht eine Waschflasche zwischengeschaltet hat. Siehe Skizze. Der Druck, welchen die Hefe aufbauen kann, ist auch sehr hoch. Wenn sich z.B. durch Schaum ein Schlauch oder Röhrchen verstopft, kann sich ein derartiger Druck aufbauen, der sich an anderer Stelle blitzartig abbaut. An Schlauch platzt ab und man hat eine klebrige Sauerei im Raum. Dieses Risiko läßt sich durch eine Waschflasche nahezu auf Null senken. Anmerkung: Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass es Überlegungen und Versuche gibt, denen zufolge sich die Hefen in dem Gärmedium nicht teilen. Das also die eingebrachte Hefemenge sich nicht bzw nur unwesentlich ändert. Nachzulesen bei Dr. Peter Gründler. Ich selbst möchte mich dieser Meinung aber zurzeit nicht anschließen und gehe von einer aktiven Sprossung aus. Die Regelung der CO2-Produktion Die CO2-Produktion ist abhängig von der Zelldichte der Hefemenge. Je mehr Zellen aktiv sind, desto mehr CO2 gibt es pro Zeiteinheit (Volumenstrom). Das heißt aber auch, daß der Zucker schneller verbraucht ist und der Ethanolgehalt schneller ansteigt. Was hemmt die Gärung ? Gemäß den stöchiometrischen Berechnungen sollte man aus 1 kg Zucker etwa 246 ltr CO2 erhalten. In der Praxis läßt die Gärung aber schon vorzeitig nach. Das hat i.d.R. mehrere Gründe. a) der Alkoholgehalt ist soweit angestiegen, daß die Hefen nur noch bedingt den Zucker verstoffwechseln können. Man sagt, daß die Zellen ab 16% Ethanolgehalt tot sind, bzw. keine Aktivitäten mehr ausüben. b) Es mangelt an Spurenelementen. Zum Leben benötigt ein Organismus Spurenelemente. In gewissen Grenzen sind sie in einer frischen Gärlösung vorhanden, aber mit der Zeit verbrauchen sie sich. Dieser Mangel läßt sich durch eine Spurenelementedüngung natürlich auf einfache Art beheben. c) Abnahme der Zellzahlen durch Überalterung des Ansatzes. Da jede Zelle nur eine begrenzte Zahl von Knospungsvorgängen hat, dünnt der Zellbestand allmählich aus. Das erscheint erstmal unlogisch, da die jungen Zellen wiederum ja knospen können. Doch durch das anaerobe Milieu teilen sich die teilungsfähigen Zellen auch nur noch bedingt (ca. 1x alle 10 bis 30 Stunden). So kann der Zellbestand abnehmen und mit ihm die CO2-Produktion. Diese Grafik zeigt den pH-Wertverlauf bei zwei aufeinanderfolgenden Gärungen. Es ist jeweils in der unteren Grafik die Vermehrungsphase vergrößert dargestellt. Man kann erkennen, wie die Gärung anfangs sehr sark ist und dann auch stark nachläßt. Weiterhin wird deutlich, wie heftig die CO2-Produktion ist. Dieses Aquarium beeinhaltet nur Pflanzen, denn bei einer Karbonathärte von 3-4 kann man aufgrund des hohen CO2-Gehaltes darin keine Fische mehr halten. | 
