Hydroponikk med lukket sløyfe, der drenering av næringsløsninger fanges opp og påføres avlingen på nytt, gir fordeler i forhold til gjennomstrømnings- eller enkeltpassasjesystemer i form av effektiv bruk av vann og næringsressurser. Økt ressursbrukseffektivitet reduserer produksjonskostnadene og forhindrer til slutt miljøpåvirkninger knyttet til utslipp av næringsstoffer til mottakende vannforekomster.
Selv om det er mange fordeler, er det også introdusert produksjonsrisiko ved bruk av en tilnærming til fangst og gjenbruk, nemlig patogenspredning. Det er mange typer systemer som i dag brukes i industrien for behandling av gjødslingsvann (vanningsvann med gjødsel). Eksempler inkluderer, men er ikke begrenset til, sandfiltrering, ultrafiolett lys, klorering, ozonering [O3(aq)], avanserte oksidasjonsprosesser, pereddiksyre (C2H4O3) og hydrogenperoksid (H)(O2).
I dette eksperimentet ble resirkulerende næringsløsninger behandlet ved bruk av dimensjonsstabil anode (DSA)-basert regenerativ in situ elektrokjemisk hypoklorering (RisEHc) i et dypvannskultur hydroponisk salat (Lactuca sativa) produksjonssystem. Fytotoksiske effekter ble notert og tilskrevet dannelsen av kloraminer i behandlede næringsløsninger som inneholder ammonium. Studien viste at fytotoksiske effekter kan forhindres ved bruk av regenerativ in situ hypoklorering gjennom riktig styring og overvåkingsteknikker i resirkulerende hydroponiske systemer.
Mens fytotoksisiteten forårsaket av konvensjonell klorering har blitt godt studert, er det ingen informasjon angående effekten av det nye RisEHC, med DSA, systemet undersøkt her, hvor desinfeksjonsmidlet kontinuerlig regenereres. Målet med den presenterte forskningen var å evaluere planteresponser og mulige fytotoksiske effekter forårsaket av behandling av forskjellige resirkulerende næringsløsninger via RisEHC. Videre ble effekten av å bruke en post-elektrokjemisk ultrafiolett påføring for å redusere fytotoksisitetseffektene, samt å endre nitrogenkilden til gjødselen, undersøkt.
Effektiv sanering av fertigeringsløsninger er nøkkelen til å realisere det fulle potensialet til langsiktige resirkulerende hydroponiske systemer. RisEHC-systemet evaluert her ble vist å være effektivt for å redusere mikrobielle populasjoner i hydroponiske vekstforsøk i laboratorieskala; Imidlertid førte produksjonen av kloraminer i nærvær av ammoniakkforbindelser/gjødsel til fytotoksisitet i noen scenarier.
I den nåværende studien ble kloraminfytotoksisitet adressert ved enten å ekskludere ammoniakkgjødsel, eller gjennom dekomponering ved hjelp av ultrafiolett stråling etter elektrokjemisk behandling, en praksis som ytterligere vil forbedre mikrobiell inaktivering. RisEHC er et effektivt saneringsverktøy for fertigeringsløsninger når kloraminproduksjon unngås eller reduseres.
I følge hovedforfatteren, "Hvis kontrollert miljølandbruk (CEA) skal lukke vannsløyfen fullstendig (dvs. null utslipp), er det nødvendig med teknologier som vil sikre at løsninger forblir patogenfrie uten akkumulering av desinfeksjonsmidler eller skadelige desinfeksjonsbiprodukter. Vi utviklet RisE HC-metoden med mål om å tilby en teknologi som ville eliminere så mange av begrensningene for hagebruksklorering som mulig. Matusikkerhet øker over hele verden, og vi håper at teknologier som RisE HC kan forbedre bærekraften til CEA-mat (og blomster)vekstproduksjon.»
Oppgaven er publisert i tidsskriftet HortScience.