Institut für

SF Seefischerei

Projekt

Neuartige Krabbenschälmaschine soll Wertschöpfungskette der Nordseekrabbe verbessern

Federführendes Institut SF Institut für Seefischerei

Gekochte, noch ungepulte Krabben (C. crangon)

Nordseegarnelen (Crangon crangon), umgangssprachlich als Nordseekrabben oder einfach nur Krabben bezeichnet, werden in Deutschland gefangen und konsumiert. Bevor sie jedoch auf unseren Tischen landen, haben sie schon eine lange Reise hinter sich. In aller Regel werden Nordseekrabben in Marokko von Hand gepult und dann als so verarbeitete Ware nach Deutschland zurückgebracht. Die Wertsteigerung findet also in anderen Regionen statt.
Gefördert vom Land Niedersachsen untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Thünen-Instituts für Seefischerei gemeinsam mit der Georg-August-Universität Göttingen und der Firma US Processing Klever UG, ob und wie Krabben in der Fangregion maschinell gepult werden können, um die regionale Wertschöpfung zu stärken.

Hintergrund und Zielsetzung

Die wenigsten gefischten Meerestiere werden frisch am Ort des Fanges verzehrt. Stattdessen durchlaufen sie eine Reihe an Verarbeitungs- und Transportprozessen zwischen Fang und Konsum, wodurch das Produkt eine schrittweise Steigerung seines Wertes erfährt. Da jeder Schritt spezielle Fähigkeiten erfordert und möglichst kostengünstig erfolgen soll, sind solche Wertschöpfungsketten meistens sehr effizient gestaltet, bestehen aus verschiedenen Zwischenakteuren und sind oft auch länderübergreifend organisiert. Die Kehrseite der Effizienz ist oft eine hohe Anfälligkeit für Störungen in den Prozessen der Kette. Deren Auswirkungen treffen besonders häufig die Fischerei, da diese im Gegensatz zu verarbeitenden Betrieben oder Verbraucherinnen und Verbrauchern kaum Ausweichmöglichkeiten hat.

Auch die Fischerei auf Nordseegarnelen in Deutschland hat eine geringe Widerstandskraft gegenüber externen Schocks, wie unter anderem die COVID-19-Pandemie zeigte. Aus Effizienzgründen werden die in der südlichen Nordsee gefangenen Krabben überwiegend über die Niederlande nach Marokko transportiert, dort in großen Schälzentren per Hand entschält („gepult“) und mehrfach konserviert zum Weiterverkauf zurück nach Europa gebracht. Als zur Eindämmung der Pandemie die Pulkapazitäten in Marokko durch Abstandsregeln und Begrenzung der Personenzahlen stark verringert wurden, sank die Abnahme der Fänge durch Großhändler, die Fänge selbst und damit der Verdienst der Krabbenfischereibetriebe in Deutschland. Diese Verluste konnten aufgrund mangelnder Möglichkeiten zur regionalen Entschälung und fehlender alternativer Vermarktungswege nicht kompensiert werden.

Unser Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zielt darauf ab, Lösungsansätze für eine regionale Wertschöpfungskette zu identifizieren und diese hinsichtlich ihrer sozialen und wirtschaftlichen Nachhaltigkeit nach wissenschaftlichen Kriterien und Standards zu bewerten. Die Basis dafür ist eine neuartige Maschine, mit der Krabben kontaktlos entschält werden können. Im Rahmen des Projektes entwickeln, bauen und testen wir den Prototypen einer Entschäleinheit. Dessen Funktionsprinzip beruht darauf, mit Druckwellen den Krabbenpanzer aufzubrechen, der sich dann vom Fleisch ablöst. Neben der technischen Machbarkeit erforschen wir auch die wirtschaftliche Seite dieses Krabbenpulens 3.0 (nach dem alten Pulen per Hand und bereits existierenden, mit Kontakt arbeitenden Maschinen). Außerdem untersuchen wir, ob es einen eigenen Markt für die regional entschälten Nordseekrabben gibt und ob die anfallenden Schälreste regional verwertet werden können. Unser Ziel ist es, ökonomische und sozial tragfähige Lösungen für die kriselnde Krabbenfischerei zu entwickeln.

Krabben in der geöffneten, zweiten und noch nicht modifizierten Test-Entschäleinheit der Maschine, bereit zum Entschälen.

Zielgruppe

Krabben- und Küstenfischerei, Fachpublikum, Öffentlichkeit

Vorgehensweise

Das FuE-Vorhaben hat fünf ineinandergreifende und sich ergänzende Schwerpunkte:

Projektkoordination und Öffentlichkeitsarbeit: Dr. Ralf Döring und Dr. Arne Schröder vom Thünen-Institut für Seefischerei leiten bzw. koordinieren das Vorhaben. Sie führen den Wissenstransfer durch, die Information der Fischerei und der Öffentlichkeit sowie die Publikation von Zwischen- und Endergebnissen. Zusätzliche Aufgaben sind die Organisation der Projekttreffen und die Zusammenarbeit mit dem Projektbeirat.
Bau und Erprobung neuartige Krabbenschälmaschine: In diesem Schwerpunkt baut und erprobt das Unternehmen US Processing Klever, zusammen mit dem Deutschen Institut für Lebensmitteltechnologie, die neuartige Krabbenschälmaschine. Die Daten aus Testläufen der Maschine nutzen wir zur Analyse der Wirtschaftlichkeit der neuartigen Krabbenschältechnik (siehe 3. & 4.).
Effizienzanalyse Krabbenfischerei: Dr. Tim Knöpfel vom Arbeitsbereich Landwirtschaftliche Marktlehre (Prof. Bernhard Brümmer) der Universität Göttingen untersucht die ökonomische Effizienz der deutschen Krabbenfischerei, auch unter den zu bestimmenden Bedingungen (siehe 4.) des zukünftigen, regionalen Einsatzes der neuen Krabbenentschälungstechnik.
Betriebswirtschaftliche Analysen und Innovationsdiffusion Krabbenschälmaschine: Dr. Tobias Lasner und Melina Niemann vom Thünen-Institut für Seefischerei untersuchen die Auswirkungen der neuartigen Krabbenschälmaschine auf die Profitabilität deutscher Fischereibetriebe. Hierbei beziehen sie Ergebnisse der Marktanalyse (siehe 5.) und der technischen Erprobung (siehe 2.) mit ein, um empirisch verankerte Annahmen zu den wirtschaftlichen Potenzialen und Risiken einer alternativen Wertschöpfung von Nordseekrabben zu treffen.
Marktanalyse für regional geschälte Krabben: Ein Team um Prof. Antje Risius und Dr. Brianne Altmann vom Arbeitsbereich Marketing für Lebensmittel und Agrarprodukte der Universität Göttingen erforschen die Veränderungen im Marktpotenzial und die Verbrauchereinstellungen zur Krabbe, die der Aufbau einer regionalen Krabbenentschälung ermöglichen könnten.

Das Thünen-Institut hat auch zwei Unteraufträge vergeben. Das ttz Bremerhaven erkundet die regionalen Verwertungsmöglichkeiten von Krabbenschälresten sowie die Qualität des Krabbenfleisches. Die Sektorexperten Nicole Knapstein und Thomas Collande liefern uns Informationen zum aktuellen Krabbenmarkt, der Preisgenese und zu möglichen alternativen Absatzmärkten. Die Ergebnisse dieser Unteraufträge fließen kontinuierlich in unsere obigen Arbeiten ein, um ein Gesamtbild einer möglichen regionalen Krabbenwertschöpfung zu erzeugen.

Daten und Methoden

Zur Beantwortung unserer Fragen nutzen wir sowohl quantitative als auch qualitative Ansätze, u.a. leitfadengestützte Interviews und Fokusgruppen mit Akteuren entlang der Wertschöpfungskette, Markt-Inventories, repräsentative Online-Befragungen von Verbraucherinnen und Verbrauchern sowie Daten der Fangstatistik der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE), des Testbetriebsnetzwerks des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft(BMEL) und Verbraucherdaten zum Krabbenkonsum der Gesellschaft für Konsumentenforschung (GfK).

Qualitative Daten aus Interviews mit Fischern, Fischereifunktionären, Verarbeitern, Groß- und Einzelhändlern, Gastronomen und Verbrauchern analysieren und interpretieren wir nach sozial-wissenschaftlichen Verfahren, während bei quantitativen Markt- und Verbraucherdaten statistische Methoden zum Einsatz kommen. So erfolgt z. B. die Fangeffizienzanalyse der Krabbenfischerei (s. unten) durch die Analyse von Zeitreihen der Variablen einzelner Betriebe mit Hilfe eines ökonomischen Regressionsmodells oder wir wenden zur Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Fischereibetrieben den „typical farm approach“ aus dem Netzwerk agri benchmark an.

Unsere Forschungsfragen

Die übergeordnete Frage ist, „Wie könnte eine regionale Krabbenschälung wettbewerbsfähig gegenüber der bisherigen Handschälung in Marokko sein?“ Zu ihrer Beantwortung bearbeiten wir in unseren Arbeitspaketen eine Reihe weiterer Detailfragen, u.a.:

Wie genau sieht die momentane Wertschöpfungskette aus?
Wie einsatzfähig ist die neue Technik?
Welche Leistung erbringt die Maschine zu welchen Kosten?
Wie weit ist sie skalierbar?
Wie lässt sich eine Maschine betrieblich nutzen?
Unter welchen Umständen ist sie wirtschaftlich?
Welche Faktoren beeinflussen die Effizienz der Krabbenfischerei?
Lässt sich die Verbraucherakzeptanz für regional entschälte Krabben erhöhen?
Haben regional gepulte Krabben eine höhere Qualität?
Welche alternativen Vermarktungswege wären möglich?
Wie wirken sich alternative Vermarktungswege auf die Wirtschaftlichkeit der Krabbenfischerei aus?
Welche Effekte kann die Maschine auf die Wertschöpfungskette haben?
Was kann mit den Schälresten passieren?

Vorläufige Ergebnisse

Die Ergebnisse werden spätestens zum Ende des Projekts hier auf der Homepage des Thünen-Instituts veröffentlicht oder verlinkt. Vorläufige Zwischenergebnisse können jedoch schon zu einem früheren Zeitpunkt verfügbar sein. Eine endgültige Einordnung und Interpretation wird erst nach Abschluss aller Arbeiten erfolgen und im Abschlussbericht hier veröffentlicht werden.

Die Ergebnisse des Vorhabens stehen nach Veröffentlichung allen in dem betreffenden Wirtschaftszweig oder Teilsektor tätigen Unternehmen unentgeltlich zur Verfügung.

Wertschöpfungskette

Unsere auf Interviews mit verschiedenen Akteuren beruhende Darstellung der momentanen Wertschöpfungskette der Nordseegarnele bestätigt, dass diese sehr unbalanciert und international organisiert ist. Der größte Teil der in Deutschland gefangenen Krabben wird von nur zwei holländischen Großhändlern aufgekauft und nach der durch sie organisierte Hand-Entschälung in Marokko an den Einzelhandel weiterverkauft. Dabei erzielen diese Großhändler im Vergleich zur Fischerei und Einzelhandel die höchsten Gewinnmargen.

Bau und Test der Maschine

Die drei Produkte („Ströme“) aus der maschinellen Entschälung werden dargestellt. Von unten nach oben: Das vom Panzer befreite Krabbenfleisch, hier noch mit schon gelösten aber nicht abgefallenen Panzerresten (dunkler gefärbt) am Schwanzende. Die Schälreste. Das Prozesswasser. — Die drei Produkte („Ströme“) aus der maschinellen Entschälung. Von unten nach oben: Das vom Panzer befreite Krabbenfleisch, hier noch mit schon gelösten aber nicht abgefallenen Panzerresten (dunkler gefärbt) am Schwanzende. Die Schälreste. Das Prozesswasser.

Das Prinzip des kontaktlosen Entschälens von Nordseegarnelen ist erfolgreich getestet worden und wird jetzt hochskaliert. Versuche zur Widerstandskraft des Krabbenpanzers, zu den erzeugbaren Druckverhältnissen und der Anordnung der Bauteile der Maschine sind abgeschlossen. Momentan wird auf diesen technischen Grundlagen beruhend die Testeinheit modifiziert, um sie weiter zu erproben und Daten etwa zum Energie- und Wasserverbrauch, Arbeitseinsatz oder zur möglichen Leistung zu erheben. Neben dem Krabbenfleisch fallen als Nebenströme das Prozesswasser mit darin enthaltenen Reststoffen wie Eier, kleinste Fleisch- oder Panzerreste, Fette und gelöste Proteine und die Panzerreste selbst an.

Schälreste-Verwertung

Abb. 6: Übersichtsskizze — Übersichtskizze der notwendigen Verarbeitungsschritte für regionale Verwertungs- möglichkeiten von Krabbenschälresten sowie eventuelle Produkte und Vermarktung.

Aufgrund der vermutlich verfügbaren Mengen, den nötigen Verarbeitungsschritten sowie Marktpotenzialen erscheint die regionale Verwertung der Schälreste in Form von Nischenprodukten am vielversprechendsten. Futterzusatz für Haustiere und in der Hobby-Aquaristik oder als Bodenverbesser in der Hobby-Gärtnerei sind weitgediehene Vermarktungsideen. Hier können, je nach Verarbeitung der Schälreste, erhebliche Wertschöpfungen stattfinden; dies erfordert aber auch teilweise hohe einmalige und laufende Investitionen in Tiefkühllagerung und verschiedene Trocknungsverfahren oder andere Verarbeitungsschritte inkl. Gerätschaften. Eine Verwertung als Chitin oder Chitosan erscheint regional nicht wirtschaftlich möglich, da eine EU-basierte Herstellung durch „green extraction“-Verfahren zu teuer und unausgereift ist. Auch gibt es keinen eigenen Nischenmarkt für Produkte (Kosmetika, biomedizinische Produkt etc.) aus umweltfreundlichem oder „regionalem“ Chitin oder Chitosan.

Effizienzanalyse der Krabbenfischerei

Bisher haben wir die jährliche Fangeffizienz der Krabbenfischer in den vergangenen 20 Jahren analysiert. Diese gibt an, wieviel Krabben ein Betrieb fängt in Relation zur (bei den eingesetzten Produktionsfaktoren wie Fangzeit, Kuttergröße und Kutteralter) möglichen Höchstmenge. Unsere Ergebnisse zeigen große Unterschiede in der Fangeffizienz zwischen Krabbenkuttern und über die Jahre. Im Mittel lag die Fangeffizienz bei 77%, und zwischen 50% in 2016 und 89% in 2011. Uns ist es gelungen, aus den uns zur Verfügung stehenden Daten Faktoren zu identifizieren, die diese Unterschiede erklären können.

Merkmale in den Organisationsstrukturen wie die Mitgliedschaft in einer Erzeugerorganisation oder die Eignerschaft der Fahrzeuge durch die Kapitäne stehen im Zusammenhang mit erhöhter Fangeffizienz. Andere Faktoren, wie zum Beispiel die Anzahl an Sturmtagen im Jahr, stehen im Zusammenhang mit verringerten Fangeffizienzen. Zudem zeigen unsere Ergebnisse, dass auf das komplette Fangjahr betrachtet, die Winterfischerei, hier definiert als Fangaktivitäten im Januar und/oder Februar, keinen Einfluss auf die Produktivität der Schiffe hatte, aber die Fangeffizienz sank.

Auch zeigte sich, dass die Flottenüberalterung die Fangmöglichkeiten der Schiffe reduziert. Mit jedem Jahr, das ein Kutter älter wird, sinkt die Menge der Krabben, die mit ihm potentiell gefangen werden könnten, etwas. Die Überalterung steht hier für viele weitere Faktoren, die in engem Bezug zum Schiffsalter stehen. Zusätzlich konnte auch der allgemeine Trend zurückgehender Fangmengen wiedergefunden werden.

Betriebswirtschaftliche Berechnungen

Tabelle 1: Kennzahlen — Kennzahlen und Produktionskosten im Jahr 2022 für entschälte Krabben aus bereits in Deutschland eingesetzten, mit Kontakt arbeitenden Krabbenentschälmaschinen im Vergleich zur momentanen Handentschälung in Marokko.

Es gibt bereits Entschälmaschinen, die das Garnelenfleisch mit Messern, Rollen, Walzen o.ä. aus ihrem Panzer holen. Diese Schälprinzipien beruhen auf einem mechanischen Prozess, in dem ein Maschinenbestandteil in Kontakt mit der Garnele kommt. Im direkten Vergleich dieser Techniken hat sich gezeigt, dass diese bis zu fünfmal teurer sind als das Pulen per Hand im außereuropäischen Raum. Hauptkostentreiber sind die oft sehr aufwendige Nachsortierung und Wartung bei diesen Maschinen. Zudem ist die Ausbeute geringer als bei Handentschälung. Beides hoffen wir mit dem kontaktlosen Prinzip verbessern zu können.

Daten zu den Kosten (operative Kosten, Abschreibungen, Opportunitätskosten), Fangmengen und Erlösen von Kuttern verschiedener Größe (30, 34, und 90 BRZ), die sich weiterhin in Besatzungsgröße, Zeit auf See, saisonale Fangzeiten und Fanggebiete unterscheiden, wurden für das Jahr 2022 erhoben und für das Jahr 2023 angepasst und projiziert.

Die Erlöse (roter Punkt) und Kosten (Balken) unterschiedlicher Kutter nach der mit der typical farm - Methode erhobenen Daten aus dem Jahr 2022 (links) und angepasst für das Jahr 2023 (rechts). Unter der Voraussetzung gleicher Bedingungen sind Betriebe langfristig (> 5 Jahre) profitabel, wenn auch Opportunitätskosten erwirtschaftet werden. Mittelfristige Profitabilität (1 – 5 Jahre) ist gegeben, wenn die Erlöse die Abschreibungskosten decken, während eine kurzfristige Profitabilität (< 1 Jahr) erreicht wird, wenn zumindest die operativen Kosten bezahlt werden können.

Die Ergebnisse zeigen, dass die modellierten Krabbenfischereibetriebe zumindest in einzelnen Jahren auch perspektivisch langfristig profitabel sein können. Dies ist allerdings abhängig von vielen durch die Fischer nicht oder nur gering beeinflussbaren, oft jährlich schwankenden Faktoren. Diese sind vor allem das Krabbenaufkommen, die Sturmtage in der Fangsaison und die Krabben- und Treibstoffpreisen. Im Jahr 2022 arbeitete der dargestellte kleine Wattenkutter, der verstärkt im flacheren Gewässer der Wattengebiete fischt und in den Wintermonaten (Jan – Feb/März) stillliegt, profitabler als die beiden größere Schiffe und widerlegt damit die verbreitete Annahme, dass größere Fahrzeuge per se kosteneffizienter wirtschaften können. Eine sichere Beurteilung der langfristigen Profitabilität ist allerdings nur rückblickend möglich, was Investitionsplanungen und Risikoanalysen erschwert.

Unsere Interviews mit Akteuren entlang der Wertschöpfungskette zeigen, dass die Fischerei die regionale Entschälung selbst nicht durchführen können wird. Der Aufbau von eigenen Logistik- und Vermarktungsstrukturen gestaltet sich zu aufwendig und es fehlt in der Fischerei an Kapazitäten, Wissen, Netzwerken, Arbeitskräften und benötigtem Startkapital. Zudem werden die finanziellen Risiken von den Fischern als zu hoch angesehen. Eventuell könnten Erzeugergemeinschaften die regionale Entschälung koordinieren, durchführen und das Krabbenfleisch vermarkten oder Dritte ein kollektives Dienstleistungsschälzentrum aufbauen, das von der Fischerei genutzt werden könnte.

Marktanalyse

Ergebnis eines Marktinventory für in Marokko entschälte Krabben im Jahr 2022 als Säulendiagramm dargestellt.. — Ergebnis eines Marktinventory für in Marokko entschälte Krabben im Jahr 2022.

Für befragte Akteure längs der gesamten Wertschöpfungskette haben Nachhaltigkeit, eine lokalen Wertschöpfung und regionale Herkunft eine besondere Stellung. Das zeigt sich u.a. in dem 2022 durchgeführten Marktinventory: in Marokko gepulte Nordseegarnelen werden vom Lebensmitteleinzelhandel oft als „regional“ oder „nachhaltig“ ausgelobt, da sie in der Nordsee gefangen werden bzw. weil die Krabbenfischerei durch den Marine Stewardship Council (MSC) zertifiziert ist. Auch sind laut der Analyse der GfK-Daten 64.5% der Käufer und Käuferinnen von Nordseekrabben „Regionalität und CO₂-Reduktion“ wichtig; diese können als mögliche Zielgruppe regional entschälter Krabben angesehen werden.

Verbraucher und Verbraucherinnen wären bereit, bis zu 0,47 € pro 100 g Krabben mehr zu bezahlen, wenn diese laut Packungsangaben in Deutschland entschält werden würden. Sie sind aber auch sehr zurückhaltend eingestellt gegenüber als “maschinell entschält” gekennzeichneten Krabben. Die Verbraucherinnen und Verbraucher wissen jedoch häufig nicht viel über die momentane Verarbeitung der Nordseegarnele. 33% der Befragten meinen zum Beispiel fälschlicherweise, dass heutzutage bereits ein Großteil der Krabben maschinell entschält wird. Verbraucherinnen und Verbraucher bewerten die Kennzeichnung „Krabben entschält in Deutschland“ jedoch erstmal positiv. Deswegen sollte die Kombination diese Diskrepanz in der Kommunikation erläutert werden. Eine ausführliche Aufklärung und Fortbildungsmaßnahmen über Vorteile von einer maschinellen Entschälung könnten zu einer positiven Wahrnehmung der Kennzeichnung und Technologie bewirken. Innovationen werden als wichtig angesehen, bedürfen aber auch einer Einordnung und Aufklärung mit entsprechender Kommunikation und Fortbildung.

Ein Beispiel für ein Kaufentscheidungsszenario für virtuelle Krabbenprodukte mit unterschiedlichen Kennzeichnungen und Produktbotschaften wird dargestellt.. — Ein Beispiel für ein Kaufentscheidungsszenario für virtuelle Krabbenprodukte mit unterschiedlichen Kennzeichnungen und Produktbotschaften.

„[…]. Die Nordseekrabbe steht natürlich noch für die Küste, wahrscheinlich mehr, denn jeder andere Fisch“ (Gastronom von der Nordseeküste)

„[…]. Der Kunde weiß gar nicht, was mit der Krabbe passiert. Er meint, wenn er bei uns an der Küste Krabbenfleisch kauft, das ist direkt vom Kutter sozusagen und dann irgendwo gepult. Also die meisten wissen gar nicht, dass es nach Polen oder Marokko geht. Und sie wissen auch nicht, wie viel Konservierungsstoff da drin ist. Und sie wissen auch gar nicht mehr, wie eine richtige Krabbe schmeckt. Weil wenn ich diese Krabbe, die aus Marokko kommt, esse, dann habe ich keinen Krabbengeschmack. Ich schmecke keinen mehr.“ (Händler)

Links und Downloads

Auf SpiegelOnline erschien am 26.3.2022 ein Beitrag anlässlich der Mittelübergabe.
Arte berichtete in einer Reportage vom 12.6.2022 über das Projekt.
In der Ostfriesenzeitung erwähnten am 24.7. und 26.7.2022 zwei Artikel unser Vorhaben.