Hydroponika z zamkniętym obiegiem, w której drenaż roztworu składników odżywczych jest wychwytywany i ponownie stosowany w uprawach, ma przewagę nad systemami przepływowymi lub jednoprzebiegowymi pod względem efektywności wykorzystania zasobów wody i składników odżywczych. Zwiększenie efektywności wykorzystania zasobów zmniejsza koszty produkcji i ostatecznie zapobiega wpływowi na środowisko związanemu z odprowadzaniem składników odżywczych do odbiorników wodnych.
Chociaż istnieje wiele zalet, stosowanie metody wychwytywania i ponownego wykorzystania wiąże się również z ryzykiem produkcyjnym, a mianowicie z rozprzestrzenianiem się patogenów. Obecnie w przemyśle stosuje się wiele rodzajów systemów uzdatniania wody fertygacyjnej (wody nawadniającej z nawozem). Przykłady obejmują między innymi filtrację piaskową, światło ultrafioletowe, chlorowanie, ozonowanie [O3(aq)], zaawansowane procesy utleniania, kwas nadoctowy (C2H4O3) i nadtlenek wodoru (H(O2).
W tym eksperymencie recyrkulujące roztwory składników odżywczych zostały poddane obróbce za pomocą regeneracyjnego elektrochemicznego chlorowania in situ (RisEHc) opartego na anodach stabilnych wymiarowo (DSA) w systemie produkcji sałaty hydroponicznej (Lactuca sativa) w uprawie głębokowodnej. Odnotowano efekty fitotoksyczne, które przypisano powstawaniu chloramin w poddanych obróbce roztworach odżywczych zawierających amon. Badanie wykazało, że efektom fitotoksyczności można zapobiegać stosując regeneracyjne podchlorowanie in situ poprzez odpowiednie techniki zarządzania i monitorowania w recyrkulacyjnych systemach hydroponicznych.
Chociaż fitotoksyczność spowodowana konwencjonalnym chlorowaniem została dobrze zbadana, nie ma informacji dotyczących wpływu nowego RisEHC, z DSA, badanym tutaj systemem, w którym środek dezynfekujący jest stale regenerowany. Celem przedstawionych badań była ocena reakcji roślin i możliwych skutków fitotoksyczności spowodowanych traktowaniem różnych recyrkulujących roztworów składników odżywczych za pomocą RisEHC. Ponadto zbadano skuteczność zastosowania poelektrochemicznego naświetlania ultrafioletem w celu ograniczenia skutków fitotoksyczności oraz zmiany źródła azotu w nawozie.
Skuteczna naprawa rozwiązań fertygacyjnych jest kluczem do wykorzystania pełnego potencjału długoterminowych systemów hydroponicznych z recyrkulacją. Wykazano, że oceniany tutaj system RisEHC jest skuteczny w zmniejszaniu populacji drobnoustrojów w hydroponicznych próbach wzrostu w skali laboratoryjnej; jednak produkcja chloramin w obecności związków amoniakalnych/nawozów prowadziła w niektórych scenariuszach do fitotoksyczności.
W obecnym badaniu fitotoksyczność chloraminy została rozwiązana poprzez wykluczenie nawozów amoniakalnych lub poprzez rozkład przy użyciu promieniowanie ultrafioletowe po obróbce elektrochemicznej, praktyka, która jeszcze bardziej wzmocni inaktywację drobnoustrojów. RisEHC to skuteczne narzędzie do naprawy roztworów fertygacji, gdy unika się lub ogranicza produkcję chloraminy.
Według głównego autora: „Jeśli rolnictwo w kontrolowanym środowisku (CEA) ma całkowicie zamknąć obieg wody (tj. zerowy zrzut), potrzebne są technologie, które zapewnią, że roztwory pozostaną wolne od patogenów bez gromadzenia się środków dezynfekujących lub szkodliwych produktów ubocznych dezynfekcji. Opracowaliśmy metodę RisE HC w celu dostarczenia technologii, która wyeliminowałaby jak najwięcej ograniczeń związanych z chlorowaniem w ogrodnictwie. Brak bezpieczeństwa żywnościowego rośnie na całym świecie i mamy nadzieję, że technologie takie jak RisE HC mogą poprawić zrównoważony rozwój produkcji żywności (i kwiatów) CEA”.
Artykuł został opublikowany w czasopiśmie HortScience.