Hydroponics med lukket sløjfe, hvor dræning af næringsstofopløsninger opfanges og genpåføres afgrøden, giver fordele i forhold til gennemstrømnings- eller enkeltpassystemer i form af vand- og næringsressourceforbrugseffektivitet. Øget ressourceforbrugseffektivitet reducerer produktionsomkostningerne og forhindrer i sidste ende miljøpåvirkninger forbundet med udledning af næringsstoffer til modtagende vandområder.
Selvom der er mange fordele, er der også indført produktionsrisici, når man bruger en tilgang til indfangning og genbrug, nemlig patogenproliferation. Der er mange typer systemer, der i øjeblikket anvendes i industrien til behandling af gødningsvand (vandingsvand med gødning). Eksempler omfatter, men er ikke begrænset til, sandfiltrering, ultraviolet lys, chlorering, ozonering [O3(aq)], avancerede oxidationsprocesser, pereddikesyre (C2H4O3) og hydrogenperoxid (H)(O2).
I dette eksperiment blev recirkulerende næringsopløsninger behandlet ved hjælp af dimensionsstabil anode (DSA)-baseret regenerativ in situ elektrokemisk hypochlorering (RisEHc) i et dybvandskultur hydroponisk salat (Lactuca sativa) produktionssystem. Fytotoksiske virkninger blev noteret og tilskrevet dannelsen af chloraminer i behandlede næringsopløsninger indeholdende ammonium. Undersøgelsen viste, at fytotoksiske virkninger kan forhindres ved brug af regenerativ in situ hypochlorering gennem korrekt styring og overvågningsteknikker i recirkulerende hydroponiske systemer.
Mens fytotoksiciteten forårsaget af konventionel klorering er blevet grundigt undersøgt, er der ingen information om virkningen af det nye RisEHC, med DSA, system undersøgt heri, hvor desinfektionsmidlet kontinuerligt regenereres. Formålet med den præsenterede forskning var at evaluere planteresponser og mulige fytotoksiske effekter forårsaget af behandling af forskellige recirkulerende næringsopløsninger via RisEHC. Ydermere blev effektiviteten af at bruge en post-elektrokemisk ultraviolet applikation til at reducere fytotoksicitetsvirkningerne samt ændring af nitrogenkilden i gødningen undersøgt.
Effektiv rensning af fertigeringsløsninger er nøglen til at realisere det fulde potentiale af langsigtede recirkulerende hydroponiske systemer. RisEHC-systemet, der er evalueret her, blev vist at være effektivt til at reducere mikrobielle populationer i hydroponiske vækstforsøg i laboratorieskala; dog førte produktionen af chloraminer i nærværelse af ammoniakforbindelser/gødning til fytotoksicitet i nogle scenarier.
I den nuværende undersøgelse blev chloramin-fytotoksicitet behandlet ved enten at udelukke ammoniakgødning eller gennem nedbrydning ved hjælp af ultraviolet stråling efter elektrokemisk behandling, en praksis, der yderligere ville øge mikrobiel inaktivering. RisEHC er et effektivt værktøj til afhjælpning af fertigeringsløsninger, når chloraminproduktion undgås eller afbødes.
Ifølge hovedforfatteren: "Hvis kontrolleret miljølandbrug (CEA) helt skal lukke vandkredsløbet (dvs. nuludledning), er der behov for teknologier, der vil sikre, at løsninger forbliver patogenfrie uden ophobning af desinfektionsmidler eller skadelige desinfektionsbiprodukter. Vi udviklede RisE HC-metoden med det mål at levere en teknologi, der ville fjerne så mange af begrænsningerne for gartneriklorering som muligt. Fødevareusikkerhed er stigende over hele kloden, og vi håber, at teknologier som RisE HC kan forbedre bæredygtigheden af CEA-fødevare- (og blomster)afgrødeproduktion."
Artiklen er publiceret i tidsskriftet HortScience.