Hydrocultuur met gesloten kringloop, waarbij de drainage van de voedingsoplossing wordt opgevangen en opnieuw op het gewas wordt aangebracht, biedt voordelen ten opzichte van doorstroom- of single-pass-systemen door middel van een efficiënter gebruik van water en nutriënten. Een efficiënter gebruik van hulpbronnen verlaagt de productiekosten en voorkomt uiteindelijk de milieueffecten die samenhangen met de lozing van nutriënten in ontvangende waterlichamen.
Hoewel er veel voordelen zijn, zijn er ook productierisico's die worden geïntroduceerd bij het gebruik van een aanpak voor afvangen en hergebruik, namelijk de verspreiding van ziekteverwekkers. In de industrie worden momenteel vele soorten systemen gebruikt voor het behandelen van fertigatiewater (irrigatiewater met kunstmest). Voorbeelden omvatten maar zijn niet beperkt tot zandfiltratie, ultraviolet licht, chlorering, ozonisatie [O3(aq)], geavanceerde oxidatieprocessen, perazijnzuur (C2H4O3) en waterstofperoxide (H(O2).
In dit experiment werden recirculerende voedingsoplossingen behandeld met behulp van op dimensionaal stabiele anode (DSA) gebaseerde regeneratieve in situ elektrochemische hypochlorering (RisEHc) in een diepwatercultuur hydrocultuur sla (Lactuca sativa) productiesysteem. Fytotoxische effecten werden opgemerkt en toegeschreven aan de vorming van chlooramines in behandelde voedingsoplossingen die ammonium bevatten. De studie toonde aan dat fytotoxische effecten kunnen worden voorkomen met het gebruik van regeneratieve in situ hypochlorering door goed beheer en monitoringtechnieken in recirculerende hydrocultuursystemen.
Hoewel de fytotoxiciteit veroorzaakt door conventionele chlorering goed is bestudeerd, is er geen informatie over het effect van het hierin onderzochte nieuwe RisEHC-systeem met DSA, waarbij het desinfectiemiddel continu wordt geregenereerd. Het doel van het gepresenteerde onderzoek was om plantreacties en mogelijke fytotoxische effecten te evalueren die worden veroorzaakt door de behandeling van verschillende recirculerende voedingsoplossingen via RisEHC. Verder werd de werkzaamheid onderzocht van het gebruik van een post-elektrochemische ultraviolette toepassing om de fytotoxiciteitseffecten te verminderen, evenals het veranderen van de stikstofbron van de meststof.
Effectieve sanering van fertigatieoplossingen is essentieel om het volledige potentieel van recirculerende hydrocultuursystemen op de lange termijn te benutten. Het hier geëvalueerde RisEHC-systeem bleek effectief te zijn in het verminderen van microbiële populaties in hydroponische groeiproeven op laboratoriumschaal; de productie van chlooramines in aanwezigheid van ammoniakale verbindingen/meststoffen leidde in sommige scenario's echter tot fytotoxiciteit.
In de huidige studie werd de fytotoxiciteit van chloramine aangepakt door ofwel ammoniakale meststoffen uit te sluiten, ofwel door ontleding met behulp van ultraviolette straling na elektrochemische behandeling, een praktijk die de microbiële inactivatie verder zou verbeteren. RisEHC is een effectief hulpmiddel voor het saneren van fertigatieoplossingen wanneer de productie van chlooramine wordt vermeden of verminderd.
Volgens de hoofdauteur: “Als gecontroleerde omgevingslandbouw (CEA) de waterkringloop volledig moet sluiten (dwz geen lozing), zijn er technologieën nodig die ervoor zorgen dat oplossingen ziekteverwekkervrij blijven zonder de opeenhoping van ontsmettingsmiddelen of schadelijke bijproducten van desinfectie. We hebben de RisE HC-methode ontwikkeld met als doel een technologie te bieden die zoveel mogelijk van de beperkingen van chlorering in de tuinbouw opheft. Voedselonzekerheid neemt over de hele wereld toe en we hopen dat technologieën zoals RisE HC de duurzaamheid van de CEA-productie van voedsel (en bloemen) kunnen verbeteren.”
Het artikel wordt gepubliceerd in het tijdschrift HortScience.