Suljetun silmukan hydroponiikka, jossa ravinneliuosten poisto otetaan talteen ja levitetään uudelleen satoon, tarjoaa etuja läpivirtaus- tai yksivaihejärjestelmiin verrattuna veden ja ravinneresurssien käytön tehokkuuden vuoksi. Resurssien käytön tehostaminen alentaa tuotantokustannuksia ja viime kädessä estää ravinnepäästöjen ympäristövaikutukset vastaanottaviin vesistöihin.
Vaikka niistä on monia etuja, talteenotto- ja uudelleenkäyttömenetelmään liittyy myös tuotantoriskejä, nimittäin patogeenien leviämistä. Teollisuudessa käytetään tällä hetkellä monenlaisia järjestelmiä lannoitusveden (kasteluveden lannoitteella) käsittelyyn. Esimerkkejä ovat, mutta niihin rajoittumatta, hiekkasuodatus, ultraviolettivaloa, klooraus, otsonointi [O3(aq)], edistyneet hapetusprosessit, peretikkahappo (C2H4O3) ja vetyperoksidi (H)(O2).
Tässä kokeessa kierrättäviä ravinneliuoksia käsiteltiin käyttämällä mittastabiiliin anodiin (DSA) perustuvaa regeneratiivista in situ sähkökemiallista hypokloorausta (RisEHc) syvän veden viljelyn hydroponisessa salaatin (Lactuca sativa) tuotantojärjestelmässä. Fytotoksiset vaikutukset havaittiin ja niiden katsottiin johtuvan kloramiinien muodostumisesta käsitellyissä ammoniumia sisältävissä ravintoluoksissa. Tutkimus osoitti, että fytotoksiset vaikutukset voidaan estää käyttämällä regeneratiivista in situ -hypokloorausta asianmukaisella hallinta- ja seurantatekniikoilla kierrätettävissä hydroponisissa järjestelmissä.
Vaikka tavanomaisen kloorauksen aiheuttamaa fytotoksisuutta on tutkittu hyvin, ei ole tietoa tässä tutkitun uuden RisEHC:n DSA-järjestelmän vaikutuksesta, jossa desinfiointiainetta regeneroidaan jatkuvasti. Esitellyn tutkimuksen tavoitteena oli arvioida kasvien vasteita ja mahdollisia fytotoksisia vaikutuksia, joita aiheutuu erilaisten kierrättävien ravinneliuosten käsittelystä RisEHC:n kautta. Lisäksi tutkittiin sähkökemiallisen ultraviolettisäteilyn käytön tehokkuutta fytotoksisuusvaikutusten vähentämiseksi sekä lannoitteen typpilähteen vaihtamista.
Tehokas lannoitusratkaisujen korjaaminen on avainasemassa pitkän aikavälin kierrättävien hydroponisten järjestelmien täyden potentiaalin hyödyntämisessä. Tässä arvioidun RisEHC-järjestelmän osoitettiin olevan tehokas mikrobipopulaatioiden vähentämisessä laboratoriomittakaavassa hydroponisissa kasvukokeissa; Kloramiinien tuotanto ammoniakkiyhdisteiden/lannoitteiden läsnä ollessa johti kuitenkin fytotoksisuuteen joissakin skenaarioissa.
Tässä tutkimuksessa kloramiinin fytotoksisuutta käsiteltiin joko sulkemalla pois ammoniakkilannoitteet tai hajottamalla UV-säteily sähkökemiallisen käsittelyn jälkeen käytäntö, joka tehostaisi entisestään mikrobien inaktivaatiota. RisEHC on tehokas lannoitusliuoksen korjaustyökalu, kun kloramiinin tuotantoa vältetään tai sitä vähennetään.
Johtavan kirjoittajan mukaan "Jos valvotun ympäristön maatalouden (CEA) on tarkoitus sulkea vesikierto kokonaan (eli nollapäästö), tarvitaan tekniikoita, jotka varmistavat, että liuokset pysyvät taudinaiheuttajina vapaina ilman desinfiointiaineiden tai haitallisten desinfioinnin sivutuotteiden kerääntymistä. Kehitimme RisE HC -menetelmän tavoitteenaan tarjota teknologia, joka poistaisi mahdollisimman monet puutarhan kloorauksen rajoitukset. Elintarviketurvallisuus kasvaa kaikkialla maailmassa, ja toivomme, että RisE HC:n kaltaiset tekniikat voivat parantaa CEA-ruoka- (ja kukka-) kasvinviljelyn kestävyyttä.
Artikkeli on julkaistu lehdessä HortScience.