CO₂ im Aquarium – warum Kohlenstoff für Pflanzen so wichtig ist

Kohlendioxid (CO₂) spielt eine zentrale Rolle für das Wachstum von Aquarienpflanzen. Zusammen mit Licht, Wasser und einer ausreichenden Versorgung mit Mineralstoffen ermöglicht es den Pflanzen, durch Photosynthese neue Pflanzenmasse aufzubauen. Gerade in stärker beleuchteten und dicht bepflanzten Aquarien kann natürlich vorhandenes CO₂ schnell zum begrenzenden Faktor werden.

Eine zusätzliche CO₂-Düngung kann deshalb einen erheblichen Unterschied machen: Pflanzen wachsen kräftiger, bilden kompaktere Triebe und können Licht sowie die übrigen Nährstoffe besser nutzen. Allerdings benötigt nicht jedes Aquarium zwingend eine CO₂-Anlage. Entscheidend sind vor allem die vorhandenen Pflanzenarten, die Lichtstärke und das gewünschte Wachstum.

Warum brauchen Aquarienpflanzen CO₂?

Pflanzen bestehen zu einem erheblichen Teil aus Kohlenstoff. Diesen Kohlenstoff müssen sie aus ihrer Umgebung aufnehmen. Für die meisten Aquarienpflanzen ist gelöstes Kohlendioxid dabei eine besonders wichtige und leicht nutzbare Kohlenstoffquelle.

Während der Photosynthese nutzen Pflanzen Lichtenergie, um aus Kohlendioxid und Wasser energiereiche organische Verbindungen aufzubauen. Vereinfacht lässt sich dieser Vorgang so darstellen:

Kohlendioxid + Wasser + Lichtenergie → organische Pflanzenmasse + Sauerstoff

Unter Wasser ist die Versorgung mit Kohlenstoff schwieriger als an Land. Gase und damit auch CO₂ bewegen sich im Wasser wesentlich langsamer als in der Luft. Rund um die Blätter kann deshalb bei kräftiger Photosynthese schnell CO₂ verbraucht werden.

Wasserpflanzen haben sich auf diese Bedingungen unterschiedlich eingestellt. Viele Arten können bei CO₂-Mangel zumindest teilweise auch Hydrogencarbonat (HCO₃⁻) als Kohlenstoffquelle nutzen. Wie gut das funktioniert, unterscheidet sich jedoch erheblich von Art zu Art. Andere Pflanzen sind deutlich stärker auf frei verfügbares CO₂ angewiesen.

Braucht jedes Aquarium zusätzliches CO₂?

Nein. Viele Aquarien mit anspruchslosen Pflanzen und moderater Beleuchtung können auch ohne zusätzliche CO₂-Düngung sehr gut funktionieren.

CO₂ entsteht im Aquarium auf natürliche Weise unter anderem durch die Atmung von Fischen, Pflanzen und Mikroorganismen sowie beim Abbau organischer Stoffe. Zusätzlich findet über die Wasseroberfläche ein ständiger Gasaustausch mit der Umgebungsluft statt.

Für langsam wachsende und genügsame Pflanzen kann diese natürliche Versorgung ausreichen. Dazu gehören beispielsweise viele Anubias, Javafarne, Moose und verschiedene Cryptocorynen.

Anders sieht es bei stärker beleuchteten Pflanzenaquarien, Aquascapes und anspruchsvolleren Pflanzen aus. Viele Bodendecker, feinblättrige Stängelpflanzen und zahlreiche besonders kompakt oder intensiv gefärbt wachsende Arten profitieren deutlich von einer gezielten CO₂-Versorgung.

Als grobe Orientierung benötigen mittelschwere Pflanzen häufig etwa 10–15 mg/l CO₂. Für anspruchsvollere Pflanzenaquarien werden häufig etwa 15–30 mg/l angestrebt. In vielen klassischen CO₂-Aquarien hat sich ein Bereich um 20–25 mg/l als guter Ausgangspunkt bewährt.

Dabei gilt jedoch nicht: Je mehr CO₂, desto besser. Der tatsächliche Bedarf hängt immer vom gesamten Aquarium ab. Insbesondere bei Fisch- und Garnelenbesatz muss die CO₂-Zugabe so eingestellt werden, dass die Tiere nicht beeinträchtigt werden.

Welche Möglichkeiten der CO₂-Versorgung gibt es?

Für Pflanzenaquarien haben sich im Wesentlichen drei unterschiedliche Systeme etabliert:

• CO₂ aus einer Druckgasflasche
• CO₂ durch Gärung mit Hefe und Zucker
• CO₂ durch die Reaktion von Zitronensäure und Natron

Alle drei Verfahren können echtes gasförmiges CO₂ erzeugen beziehungsweise bereitstellen. Sie unterscheiden sich jedoch deutlich bei Anschaffungskosten, Regelbarkeit, Standzeit und Bedienkomfort.

1. CO₂-Druckgasanlage

Die klassische Druckgasanlage ist das seit vielen Jahren etablierte System zur kontrollierten CO₂-Versorgung eines Aquariums.

Das Kohlendioxid befindet sich unter hohem Druck in einer dafür vorgesehenen Gasflasche. Über einen Druckminderer wird der Flaschendruck reduziert. Anschließend lässt sich die tatsächlich abgegebene Gasmenge mit einem Fein- beziehungsweise Nadelventil einstellen.

Über einen CO₂-Schlauch gelangt das Gas schließlich zu einem Diffusor, Reaktor oder einer anderen Zugabeeinrichtung und wird dort im Aquariumwasser gelöst.

Vorteile einer Druckgasanlage

• Sehr konstante Versorgung: Die eingestellte CO₂-Menge lässt sich über lange Zeit stabil zuführen.
• Sehr gut regulierbar: Mit einem guten Nadelventil kann die Abgabemenge fein eingestellt werden.
• Für nahezu jede Aquariengröße geeignet: Von kleinen Pflanzenaquarien bis zu sehr großen Becken stehen unterschiedliche Flaschengrößen zur Verfügung.
• Nachtabschaltung möglich: Ein Magnetventil kann die CO₂-Zufuhr automatisch unterbrechen.
• Lange Standzeit: Besonders größere Mehrwegflaschen müssen je nach Verbrauch nur in größeren Abständen befüllt oder getauscht werden.
• Hoher Arbeitsdruck möglich: Auch Diffusoren mit höherem erforderlichem Betriebsdruck lassen sich problemlos verwenden.

Nachteile einer Druckgasanlage

• Höhere Anschaffungskosten: Flasche, Druckminderer, Magnetventil und weiteres Zubehör verursachen zunächst vergleichsweise hohe Kosten.
• Flaschen müssen nachgefüllt oder getauscht werden: Dafür wird ein entsprechender Händler oder eine Füllstation benötigt.
• Transport und Lagerung: Druckgasflaschen müssen sachgerecht behandelt und gegen Umfallen gesichert werden.

Wer maximale Zuverlässigkeit, lange Standzeiten und eine sehr präzise Regelbarkeit möchte, erhält mit einer guten Druckgasanlage nach wie vor ein hervorragend geeignetes System.

2. Bio-CO₂ mit Hefe und Zucker

Beim klassischen Bio-CO₂ erzeugen Hefepilze das benötigte Kohlendioxid. Sie vergären Zucker und setzen dabei unter anderem CO₂ frei. Ein entsprechender Gärbehälter kann sehr einfach aufgebaut werden, weshalb dieses Verfahren seit Jahrzehnten vor allem bei kleineren Aquarien beliebt ist.

Die Reaktion benötigt keinen Hochdruck-Gasvorrat und die verwendeten Zutaten sind preiswert und nahezu überall erhältlich.

Vorteile von Hefe-CO₂

• Sehr geringe Anschaffungskosten: Ein einfaches System lässt sich mit wenigen Komponenten aufbauen.
• Günstige Rohstoffe: Zucker und Hefe sind praktisch überall erhältlich.
• Einfaches Funktionsprinzip: Für kleine und weniger anspruchsvolle Pflanzenaquarien kann Bio-CO₂ bereits einen deutlichen Unterschied machen.
• Keine klassische CO₂-Druckgasflasche erforderlich.

Nachteile von Hefe-CO₂

• Schwankende CO₂-Produktion: Die Gärleistung verändert sich während der Laufzeit.
• Temperaturabhängig: Bei höheren Temperaturen arbeitet die Hefe schneller, bei niedrigeren Temperaturen langsamer.
• Nur eingeschränkt regulierbar: Die tatsächliche CO₂-Produktion lässt sich nicht einfach mit einem Ventil verändern.
• Begrenzte Standzeit: Das Gärgemisch muss regelmäßig neu angesetzt werden.
• Nachtabschaltung ist problematisch: Die Hefe produziert auch bei geschlossenem Ausgang weiterhin Gas. Ein normaler Gärbehälter darf deshalb nicht einfach durch ein Magnetventil druckdicht verschlossen werden.
• Begrenzter Arbeitsdruck: Nicht jeder Keramikdiffusor funktioniert zuverlässig mit einem einfachen Hefe-System.
• Für große oder sehr anspruchsvolle Aquarien weniger komfortabel.

3. CO₂ aus Zitronensäure und Natron

Eine zunehmend interessante Alternative ist die chemische CO₂-Erzeugung aus Zitronensäure und Natriumhydrogencarbonat (Natron).

Im Gegensatz zum klassischen Hefe-System entsteht das CO₂ hier nicht durch einen biologischen Gärprozess, sondern durch eine Säure-Base-Reaktion. Deshalb ist die Bezeichnung „Bio-CO₂“ für dieses Verfahren chemisch eigentlich nicht korrekt.

Moderne Anlagen verwenden einen dafür konstruierten druckfesten Behälter, häufig aus Edelstahl. Zitronensäure, Natron und Wasser reagieren im Inneren miteinander und erzeugen CO₂. Das entstandene Gas wird unter Druck gespeichert und anschließend ähnlich wie bei einer klassischen Druckgasanlage über ein Ventil dosiert.

Gute Systeme besitzen heute unter anderem Manometer, Nadelventil, Sicherheitsventil und optional beziehungsweise serienmäßig ein Magnetventil zur Nachtabschaltung.

Vorteile von Zitronensäure-Natron-CO₂

• Geringere Einstiegskosten: Komplette Generatoranlagen sind häufig günstiger als vergleichbar ausgestattete klassische Druckgassysteme.
• Sehr preiswerte Rohstoffe: Zitronensäure und Natron sind günstig erhältlich.
• Zu Hause wiederbefüllbar: Eine Fahrt zum Gashändler oder zur CO₂-Füllstation entfällt.
• Gute Regelbarkeit: Bei hochwertigen Anlagen lässt sich die CO₂-Abgabe mit einem Nadelventil sehr genau einstellen.
• Konstante Abgabe: Das erzeugte CO₂ steht in einem Druckbehälter zur Verfügung und kann kontrolliert abgegeben werden.
• Nachtabschaltung möglich: Systeme mit geeignetem Magnetventil können automatisiert betrieben werden.
• Ausreichender Arbeitsdruck: Auch viele Keramikdiffusoren lassen sich problemlos betreiben.
• Keine klassische CO₂-Flasche erforderlich.

Nachteile von Zitronensäure-Natron-CO₂

• Kürzere Standzeit als große Druckgasflaschen: Je nach Aquarium und Verbrauch muss das Reaktionsgemisch häufiger erneuert werden.
• Regelmäßiges Neuansetzen: Zitronensäure, Natron und Wasser müssen nach Verbrauch erneut eingefüllt werden.
• Qualität der Anlage ist entscheidend: Da im Behälter erheblicher Druck entstehen kann, sollten ausschließlich dafür vorgesehene druckfeste Systeme mit geeigneten Sicherheitsvorrichtungen verwendet werden.
• Bei sehr großen Aquarien kann eine große klassische Mehrwegflasche komfortabler sein.

Die drei CO₂-Systeme im direkten Vergleich

Was ist mit sogenanntem „Flüssig-CO₂“?

Im Handel werden seit Jahren Produkte angeboten, die als „flüssiger Kohlenstoff“, „Liquid Carbon“ oder umgangssprachlich sogar als „Flüssig-CO₂“ bezeichnet werden.

Diese Produkte sind nicht mit einer CO₂-Gasanlage gleichzusetzen.

Kohlendioxid ist unter normalen Umgebungsbedingungen ein Gas. Flüssiges CO₂ kann nur unter entsprechendem Druck existieren – beispielsweise innerhalb einer CO₂-Druckgasflasche. Eine normale Flasche mit einem flüssigen Aquarienpflegeprodukt enthält daher kein „flüssiges CO₂“, das nach der Zugabe einfach als gelöstes Kohlendioxid im Aquarium zur Verfügung steht.

Bei sogenannten Liquid-Carbon-Produkten kommen andere kohlenstoffhaltige Wirkstoffe beziehungsweise Verbindungen zum Einsatz. Je nach Produkt und Formulierung können diese auch Wirkungen auf Algen und Mikroorganismen besitzen. Sie funktionieren jedoch grundlegend anders als die gezielte Einleitung von gasförmigem CO₂.

Wer seine Pflanzen mit gelöstem CO₂ versorgen möchte, sollte „Flüssig-CO₂“ deshalb nicht als gleichwertigen Ersatz für eine Druckgas-, Hefe- oder Zitronensäure-Natron-Anlage betrachten.

Sollte CO₂ nachts abgeschaltet werden?

Auch Pflanzen betreiben ständig Zellatmung. Während der Beleuchtungsphase kommt zusätzlich die Photosynthese hinzu, sodass bei gesundem Pflanzenwachstum normalerweise netto CO₂ aufgenommen und Sauerstoff abgegeben wird.

Im Dunkeln findet keine Photosynthese statt. Die Zellatmung läuft jedoch weiter – Pflanzen verbrauchen dann Sauerstoff und geben CO₂ ab.

Eine Nachtabschaltung ist bei einer richtig eingestellten CO₂-Anlage nicht grundsätzlich notwendig, um die Tiere vor einer „CO₂-Vergiftung“ zu schützen. Entscheidend ist nicht, ob die Anlage nachts läuft, sondern welche CO₂-Konzentration tatsächlich im Aquarium erreicht wird. Eine zu hohe CO₂-Konzentration kann Fische und andere Tiere selbstverständlich belasten – unabhängig davon, ob sie am Tag oder in der Nacht entsteht.

Der wichtigste praktische Vorteil einer Nachtabschaltung besteht darin, CO₂ zu sparen. Während der Dunkelphase benötigen Pflanzen kein zusätzlich zugeführtes CO₂ für die Photosynthese. Wird die Zufuhr trotzdem unverändert fortgesetzt, wird ein Teil des Gases lediglich wieder über die Wasseroberfläche an die Umgebung abgegeben.

Zusätzlich kann sich CO₂ während der Nacht stärker anreichern, weil keine photosynthetische Aufnahme mehr stattfindet und Pflanzen, Fische sowie Mikroorganismen selbst weiterhin CO₂ durch Zellatmung produzieren. Eine Nachtabschaltung verhindert deshalb auch unnötig hohe Konzentrationen.

Bei regelbaren Anlagen ist eine Nachtabschaltung mit Magnetventil dennoch meist sinnvoll. Sie spart CO₂ und verhindert, dass während der Zeit ohne Photosynthese unnötig weiter Gas zugeführt wird.

In vielen Aquarien wird die CO₂-Zufuhr etwa ein bis zwei Stunden vor dem Einschalten der Beleuchtung gestartet, damit zum Beginn der Photosynthese bereits ausreichend CO₂ im Wasser vorhanden ist. Abschalten kann man die Zufuhr häufig etwa 30 bis 60 Minuten vor dem Licht.

Diese Zeiten sind jedoch nur Ausgangswerte. Strömung, Diffusor, Aquariengröße, Pflanzenmasse und CO₂-Verbrauch unterscheiden sich von Becken zu Becken.

Bei einfachen Hefe-CO₂-Anlagen darf die Gasleitung nicht einfach nachts druckdicht verschlossen werden. Die Gärung läuft weiter und produziert weiterhin Gas. Eine Nachtabschaltung ist deshalb nur mit einem dafür ausdrücklich geeigneten Aufbau möglich.

Wie stellt man die richtige CO₂-Menge ein?

Eine pauschale Angabe wie „20 Blasen pro Minute“ ist wenig hilfreich. Größe und Volumen einzelner Gasblasen unterscheiden sich zwischen Blasenzählern, ebenso die Effizienz verschiedener Diffusoren und Reaktoren.

Die Blasenzahl eignet sich deshalb hervorragend, um die eigene Einstellung reproduzierbar zu verändern, aber nicht als allgemein gültige Maßeinheit für unterschiedliche Aquarien.

Beginnen Sie mit einer moderaten CO₂-Zufuhr und erhöhen Sie diese bei Bedarf schrittweise. Beobachten Sie dabei sowohl die Pflanzen als auch die Tiere.

CO₂-Dauertest / Drop Checker

Eine einfache Möglichkeit zur Kontrolle ist ein CO₂-Dauertest, häufig auch Drop Checker genannt. Er enthält eine Indikatorflüssigkeit, deren Farbe sich abhängig vom CO₂-Eintrag verändert.

Typischerweise gilt:

• Blau: wenig CO₂
• Grün: sinnvoller Bereich
• Gelb: hoher CO₂-Gehalt beziehungsweise mögliche Überversorgung

Ein Dauertest reagiert allerdings mit deutlicher zeitlicher Verzögerung und ist kein hochpräzises Labor-Messgerät. Die Farbe sollte deshalb als Orientierung und nicht als exakte Milligrammangabe verstanden werden.

CO₂ über pH-Wert und Karbonathärte bestimmen

CO₂ beeinflusst das Säure-Basen-Gleichgewicht des Wassers. Wird mehr Kohlendioxid gelöst, sinkt normalerweise der pH-Wert.

Deshalb kann der CO₂-Gehalt unter bestimmten Voraussetzungen aus pH-Wert und Karbonathärte näherungsweise berechnet werden. Die bekannten CO₂/pH/KH-Tabellen beruhen auf diesem Zusammenhang.

In realen Aquarien können jedoch weitere Säuren und Puffersysteme vorhanden sein – beispielsweise Huminstoffe, bestimmte Soil-Bodengründe oder andere pH-beeinflussende Substanzen. Dann kann eine ausschließlich aus pH und KH berechnete CO₂-Konzentration deutlich vom tatsächlichen Wert abweichen.

Auch hier gilt deshalb: Messwerte immer zusammen mit dem Verhalten der Tiere und dem Zustand der Pflanzen beurteilen.

Kann zu viel CO₂ Fischen oder Garnelen schaden?

Ja. Kohlendioxid ist für Pflanzen unverzichtbar, eine zu hohe Konzentration kann für Fische und andere Aquarienbewohner jedoch gefährlich werden.

Das Risiko hängt dabei von der tatsächlich erreichten CO₂-Konzentration ab und nicht davon, ob die CO₂-Zufuhr tagsüber oder nachts erfolgt.

Besonders aufmerksam sollte man werden, wenn Tiere ungewöhnlich schnell atmen, sich verstärkt in der Nähe der Wasseroberfläche aufhalten oder andere deutliche Anzeichen von Atemproblemen zeigen.

Bei Verdacht auf eine CO₂-Überdosierung sollte die CO₂-Zufuhr sofort gestoppt und der Gasaustausch durch stärkere Oberflächenbewegung beziehungsweise Belüftung erhöht werden. Bei Bedarf kann zusätzlich ein größerer Wasserwechsel durchgeführt werden.

Die gewünschte CO₂-Konzentration sollte deshalb niemals auf Kosten des Wohlbefindens der Tiere eingestellt werden.

Fazit: Welches CO₂-System ist das richtige?

Welche CO₂-Versorgung am besten geeignet ist, hängt vor allem von Aquariengröße, Pflanzenanspruch, gewünschtem Bedienkomfort und Budget ab.

Eine klassische Druckgasanlage bietet maximale Zuverlässigkeit, sehr gute Regelbarkeit und lange Standzeiten. Sie ist besonders komfortabel und auch für große beziehungsweise sehr anspruchsvolle Pflanzenaquarien hervorragend geeignet.

Hefe-CO₂ ist die preiswerteste Möglichkeit, zusätzliches CO₂ bereitzustellen. Für kleine und weniger anspruchsvolle Aquarien kann das vollkommen ausreichen. Die schwankende Produktion und geringe Regelbarkeit bleiben jedoch klare Nachteile.

Ein modernes Zitronensäure-Natron-System liegt zwischen beiden Konzepten und verbindet viele Vorteile einer druckgeregelten CO₂-Anlage mit günstigen und zu Hause verfügbaren Ausgangsstoffen. Für viele kleine und mittelgroße Pflanzenaquarien ist es deshalb eine besonders interessante Alternative.

Unabhängig vom verwendeten System bleibt jedoch das Wichtigste: CO₂, Licht und Mineralstoffversorgung müssen zueinander passen. Erst wenn diese Faktoren im Gleichgewicht stehen, können Aquarienpflanzen ihr Wachstumspotenzial wirklich ausschöpfen.