הידרופוניקה בלולאה סגורה, שבה ניקוז תמיסת תזונה נלכדת ומוחלת מחדש על היבול, מציעה יתרונות על פני מערכות זרימה או מעבר בודד בדרך של יעילות שימוש במים ובמשאבי תזונה. הגדלת יעילות השימוש במשאבים מפחיתה את עלויות הייצור ובסופו של דבר מונעת השפעות סביבתיות הקשורות להזרמת חומרים מזינים לגופי מים קולטים.
למרות שישנם יתרונות רבים, ישנם גם סיכונים בייצור כאשר משתמשים בגישת לכידה ושימוש חוזר, כלומר, ריבוי פתוגנים. ישנם סוגים רבים של מערכות המשמשות כיום בתעשייה לטיפול במי דישון (מי השקיה עם דשן). דוגמאות כוללות, בין היתר, סינון חול, אור אולטרה סגול, הכלרה, אוזונציה [O3(aq)], תהליכי חמצון מתקדמים, חומצה פראצטית (C2H4O3), ומי חמצן (H(O2).
בניסוי זה טופלו תמיסות הזנה חוזרות באמצעות אנודה יציבה ממדית (DSA) מבוססת היפוכלורציה אלקטרוכימית רגנרטיבית באתרו (RisEHc) במערכת ייצור חסה הידרופונית בתרבות מים עמוקים (Lactuca sativa). השפעות פיטוטוקסיות צוינו ויוחסו להיווצרות כלוראמינים בתמיסות תזונה מטופלות המכילות אמוניום. המחקר הוכיח שניתן למנוע השפעות פיטוטוקסיות באמצעות שימוש בהיפוכלורינציה רגנרטיבית במקום באמצעות טכניקות ניהול וניטור נכונות במערכות הידרופוניות מחזרות.
בעוד שהרעילות לפיטו הנגרמת על ידי הכלרה קונבנציונלית נחקרה היטב, אין מידע לגבי ההשפעה של מערכת RisEHC החדשה, עם מערכת DSA, שנבדקה כאן, שבה חומר החיטוי מתחדש ברציפות. מטרת המחקר שהוצג הייתה להעריך תגובות צמחיות והשפעות פיטוטוקסיות אפשריות הנגרמות על ידי טיפול בפתרונות תזונתיים שונים במחזור באמצעות RisEHC. בנוסף, נבדקה היעילות של שימוש ביישום אולטרה סגול לאחר אלקטרוכימי להפחתת השפעות הפיטוטוקסיות, כמו גם שינוי מקור החנקן של הדשן.
שיקום פתרונות דישון יעיל הוא המפתח למימוש הפוטנציאל המלא של מערכות הידרופוניות מחזרות לטווח ארוך. מערכת RisEHC שהוערכה כאן הוכחה כיעילה בהפחתת אוכלוסיות חיידקים בניסויי גידול הידרופוני בקנה מידה מעבדתי; עם זאת, ייצור כלוראמינים בנוכחות תרכובות/דשנים אמוניאקליים הוביל לרעילות פיטו בתרחישים מסוימים.
במחקר הנוכחי, טופלה רעילות הפיטו של כלוראמין על ידי אי הכללה של דשנים אמוניאקליים, או באמצעות פירוק באמצעות קרינה אולטרא - סגולה לאחר טיפול אלקטרוכימי, תרגול שישפר עוד יותר את השבתת החיידקים. RisEHC הוא כלי יעיל לתיקון פתרונות דישון כאשר הייצור של כלורמין נמנע או מופחת.
לדברי המחבר הראשי, "אם חקלאות בסביבה מבוקרת (CEA) אמורה לסגור את לולאת המים במלואה (כלומר, אפס פריקה), יש צורך בטכנולוגיות שיבטיחו שהפתרונות יישארו נקיים מפתוגנים ללא הצטברות של חומרי חיטוי או תוצרי לוואי מזיקים של חיטוי. פיתחנו את שיטת RisE HC במטרה לספק טכנולוגיה שתבטל כמה שיותר מהמגבלות של הכלרה גננית. חוסר הביטחון התזונתי נמצא במגמת עלייה ברחבי העולם ואנו מקווים שטכנולוגיות כמו RisE HC יכולות לשפר את הקיימות של ייצור גידולי מזון (והפרחים) של CEA".
המאמר מתפרסם בכתב העת HortScience.