Η υδροπονία κλειστού βρόχου, όπου η αποστράγγιση του θρεπτικού διαλύματος συλλαμβάνεται και εφαρμόζεται ξανά στην καλλιέργεια, προσφέρει πλεονεκτήματα σε σχέση με τα συστήματα ροής ή μονής διέλευσης μέσω της αποδοτικότητας χρήσης νερού και θρεπτικών πόρων. Η αύξηση της αποδοτικότητας χρήσης των πόρων μειώνει το κόστος παραγωγής και τελικά αποτρέπει τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που σχετίζονται με την απόρριψη θρεπτικών ουσιών στα υδάτινα σώματα υποδοχής.
Αν και υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα, υπάρχουν επίσης κίνδυνοι παραγωγής που εισάγονται όταν χρησιμοποιείται μια προσέγγιση σύλληψης και επαναχρησιμοποίησης, δηλαδή πολλαπλασιασμός παθογόνων. Υπάρχουν πολλοί τύποι συστημάτων που χρησιμοποιούνται σήμερα στη βιομηχανία για την επεξεργασία του νερού λίπανσης (νερό άρδευσης με λίπασμα). Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν αλλά δεν περιορίζονται σε φιλτράρισμα με άμμο, υπεριώδες φως, χλωρίωση, οζονισμό [O3(aq)], προηγμένες διαδικασίες οξείδωσης, υπεροξικό οξύ (C2H4O3) και υπεροξείδιο του υδρογόνου (H(O2).
Σε αυτό το πείραμα, τα διαλύματα ανακυκλοφορίας θρεπτικών ουσιών υποβλήθηκαν σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας αναγεννητική επί τόπου ηλεκτροχημική υποχλωρίωση (RisEHc) με βάση διαστάσεις σταθερής ανόδου (DSA) σε σύστημα παραγωγής υδροπονικής καλλιέργειας μαρουλιού (Lactuca sativa). Φυτοτοξικές επιδράσεις σημειώθηκαν και αποδόθηκαν στον σχηματισμό χλωραμινών σε επεξεργασμένα θρεπτικά διαλύματα που περιέχουν αμμώνιο. Η μελέτη έδειξε ότι οι φυτοτοξικές επιδράσεις μπορούν να αποφευχθούν με τη χρήση αναγεννητικής in situ υποχλωρίωσης μέσω κατάλληλης διαχείρισης και τεχνικών παρακολούθησης στα ανακυκλοφορικά υδροπονικά συστήματα.
Ενώ η φυτοτοξικότητα που προκαλείται από τη συμβατική χλωρίωση έχει μελετηθεί καλά, δεν υπάρχουν πληροφορίες σχετικά με την επίδραση του νέου συστήματος RisEHC, με DSA, που εξετάζεται εδώ, όπου ο απολυμαντικός παράγοντας αναγεννάται συνεχώς. Ο στόχος της παρούσας έρευνας ήταν να αξιολογήσει τις αποκρίσεις των φυτών και τις πιθανές φυτοτοξικές επιδράσεις που προκαλούνται από την επεξεργασία διαφορετικών διαλυμάτων θρεπτικών συστατικών που ανακυκλοφορούν μέσω RisEHC. Περαιτέρω, εξετάστηκε η αποτελεσματικότητα της χρήσης μιας μετα-ηλεκτροχημικής εφαρμογής υπεριώδους για τη μείωση των επιδράσεων φυτοτοξικότητας, καθώς και η αλλαγή της πηγής αζώτου του λιπάσματος.
Η αποτελεσματική αποκατάσταση του διαλύματος λίπανσης είναι το κλειδί για την αξιοποίηση του πλήρους δυναμικού των μακροπρόθεσμων υδροπονικών συστημάτων ανακυκλοφορίας. Το σύστημα RisEHC που αξιολογήθηκε εδώ αποδείχθηκε ότι είναι αποτελεσματικό στη μείωση των μικροβιακών πληθυσμών σε δοκιμές υδροπονικής ανάπτυξης εργαστηριακής κλίμακας. Ωστόσο, η παραγωγή χλωραμινών παρουσία αμμωνιακών ενώσεων/λιπασμάτων οδήγησε σε φυτοτοξικότητα σε ορισμένα σενάρια.
Στην τρέχουσα μελέτη, η φυτοτοξικότητα της χλωραμίνης αντιμετωπίστηκε είτε με εξαίρεση τα αμμωνιακά λιπάσματα είτε μέσω αποσύνθεσης χρησιμοποιώντας υπεριωδης ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ μετά από ηλεκτροχημική επεξεργασία, μια πρακτική που θα ενίσχυε περαιτέρω τη μικροβιακή αδρανοποίηση. Το RisEHC είναι ένα αποτελεσματικό εργαλείο αποκατάστασης διαλύματος λίπανσης όταν αποφεύγεται ή μετριάζεται η παραγωγή χλωραμίνης.
Σύμφωνα με τον κύριο συγγραφέα, «Εάν η γεωργία ελεγχόμενου περιβάλλοντος (CEA) θέλει να κλείσει πλήρως τον κύκλο του νερού (δηλαδή, μηδενική απόρριψη), χρειάζονται τεχνολογίες που θα διασφαλίσουν ότι οι λύσεις παραμένουν απαλλαγμένες από παθογόνους παράγοντες χωρίς συσσώρευση απολυμαντικών ή επιβλαβών υποπροϊόντων απολύμανσης. Αναπτύξαμε τη μέθοδο RisE HC με στόχο να παρέχουμε μια τεχνολογία που θα εξαλείφει όσο το δυνατόν περισσότερους από τους περιορισμούς στη χλωρίωση των κηπευτικών. Η επισιτιστική ανασφάλεια αυξάνεται σε όλο τον κόσμο και ελπίζουμε ότι τεχνολογίες όπως το RisE HC μπορούν να βελτιώσουν τη βιωσιμότητα της παραγωγής τροφίμων CEA (και φυτικών φυτών)».
Η εργασία δημοσιεύεται στο περιοδικό HortScience.