Hydroponics med sluten slinga, där dränering av näringslösningar fångas upp och appliceras på nytt på grödan, erbjuder fördelar jämfört med genomströmnings- eller enkelpassagesystem i form av effektivitet i vatten- och näringsresurser. Ökad resursanvändningseffektivitet minskar produktionskostnaderna och förhindrar i slutändan miljöpåverkan i samband med utsläpp av näringsämnen till mottagande vattenförekomster.
Även om det finns många fördelar, finns det också produktionsrisker när man använder en infångnings- och återanvändningsmetod, nämligen patogenproliferation. Det finns många typer av system som för närvarande används inom industrin för behandling av fertigationsvatten (bevattningsvatten med konstgödsel). Exempel inkluderar men är inte begränsade till sandfiltrering, ultraviolett ljus, klorering, ozonering [O3(aq)], avancerade oxidationsprocesser, perättiksyra (C2H4O3) och väteperoxid (H(O2).
I detta experiment behandlades recirkulerande näringslösningar med hjälp av dimensionsstabil anod (DSA)-baserad regenerativ in situ elektrokemisk hypoklorering (RisEHc) i ett produktionssystem för hydroponisk sallad (Lactuca sativa) i djupvattenkultur. Fytotoxiska effekter noterades och tillskrevs bildningen av kloraminer i behandlade näringslösningar innehållande ammonium. Studien visade att fytotoxiska effekter kan förhindras med användning av regenerativ in situ hypoklorering genom korrekt hantering och övervakningstekniker i recirkulerande hydroponiska system.
Även om fytotoxiciteten orsakad av konventionell klorering har studerats väl, finns det ingen information om effekten av det nya RisEHC, med DSA, systemet som undersöks häri, där desinfektionsmedlet kontinuerligt regenereras. Syftet med den presenterade forskningen var att utvärdera växtsvar och möjliga fytotoxiska effekter orsakade av behandling av olika recirkulerande näringslösningar via RisEHC. Vidare undersöktes effektiviteten av att använda en post-elektrokemisk ultraviolett applicering för att minska fytotoxicitetseffekterna, såväl som att ändra gödningsmedlets kvävekälla.
Effektiv sanering av gödningslösningar är nyckeln för att realisera den fulla potentialen hos långsiktiga återcirkulerande hydroponiska system. RisEHC-systemet som utvärderas här visades vara effektivt för att minska mikrobiella populationer i hydroponiska tillväxtförsök i laboratorieskala; dock ledde produktionen av kloraminer i närvaro av ammoniakföreningar/gödselmedel till fytotoxicitet i vissa scenarier.
I den aktuella studien behandlades kloraminfytotoxicitet genom att antingen utesluta ammoniakgödselmedel eller genom nedbrytning med ultraviolett strålning efter elektrokemisk behandling, en praxis som ytterligare skulle förbättra mikrobiell inaktivering. RisEHC är ett effektivt saneringsverktyg för fertigeringslösning när kloraminproduktion undviks eller minskas.
Enligt huvudförfattaren, "Om kontrollerad miljöjordbruk (CEA) helt ska stänga vattenslingan (dvs. noll urladdning), behövs tekniker som säkerställer att lösningar förblir patogenfria utan ansamling av desinfektionsmedel eller skadliga desinfektionsbiprodukter. Vi utvecklade RisE HC-metoden med målet att tillhandahålla en teknik som skulle eliminera så många av begränsningarna för trädgårdsklorering som möjligt. Matosäkerhet ökar över hela världen och vi hoppas att teknologier som RisE HC kan förbättra hållbarheten för CEA-produktion av livsmedel (och blommor).
Uppsatsen publiceras i tidskriften HortScience.