Thủy canh vòng kín, trong đó hệ thống thoát nước dung dịch dinh dưỡng được thu lại và áp dụng lại cho cây trồng, mang lại lợi thế so với hệ thống dòng chảy hoặc hệ thống truyền đơn nhờ hiệu quả sử dụng nước và tài nguyên dinh dưỡng. Tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên giúp giảm chi phí sản xuất và cuối cùng ngăn ngừa các tác động môi trường liên quan đến việc xả chất dinh dưỡng vào các vùng nước tiếp nhận.
Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng cũng có những rủi ro trong sản xuất khi sử dụng phương pháp thu giữ và tái sử dụng, cụ thể là sự phát triển của mầm bệnh. Hiện nay có rất nhiều loại hệ thống được sử dụng trong công nghiệp để xử lý nước tưới tiêu (nước tưới bằng phân bón). Các ví dụ bao gồm nhưng không giới hạn ở việc lọc cát, tia cực tím, clo hóa, ozon hóa [O3(aq)], các quá trình oxy hóa nâng cao, axit peraxetic (C2H4O3) và hydro peroxide (H(O2).
Trong thí nghiệm này, các dung dịch dinh dưỡng tuần hoàn được xử lý bằng cách sử dụng phương pháp khử clo điện hóa tại chỗ ổn định kích thước (DSA) (RisEHc) trong hệ thống sản xuất rau diếp thủy canh nuôi cấy nước sâu (Lactuca sativa). Tác dụng gây độc tế bào đã được ghi nhận và cho là do sự hình thành chloramines trong dung dịch dinh dưỡng đã qua xử lý có chứa amoni. Nghiên cứu đã chứng minh rằng tác dụng gây độc tế bào có thể được ngăn ngừa bằng cách sử dụng phương pháp khử clo tại chỗ tái tạo thông qua các kỹ thuật quản lý và giám sát thích hợp trong các hệ thống thủy canh tuần hoàn.
Mặc dù độc tính tế bào gây ra bởi quá trình khử trùng bằng clo thông thường đã được nghiên cứu kỹ lưỡng, nhưng không có thông tin nào liên quan đến tác dụng của RisEHC mới, với DSA, hệ thống được kiểm tra ở đây, trong đó chất khử trùng được tái sinh liên tục. Mục tiêu của nghiên cứu được trình bày là đánh giá phản ứng của thực vật và các tác động gây độc tế bào có thể xảy ra do xử lý các dung dịch dinh dưỡng tuần hoàn khác nhau thông qua RisEHC. Hơn nữa, hiệu quả của việc sử dụng tia cực tím sau điện hóa để giảm tác động gây độc tế bào cũng như thay đổi nguồn nitơ của phân bón đã được kiểm tra.
Giải pháp khắc phục bằng giải pháp tưới tiêu hiệu quả là chìa khóa để phát huy hết tiềm năng của hệ thống thủy canh tuần hoàn dài hạn. Hệ thống RisEHC được đánh giá ở đây đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc giảm quần thể vi sinh vật trong các thử nghiệm tăng trưởng thủy canh ở quy mô phòng thí nghiệm; tuy nhiên, việc sản xuất chloramines với sự có mặt của các hợp chất/phân bón amoniac đã dẫn đến độc tính tế bào trong một số trường hợp.
Trong nghiên cứu hiện tại, độc tính tế bào của chloramine được giải quyết bằng cách loại trừ phân bón amoniac hoặc thông qua phân hủy bằng cách sử dụng tia cực tím sau khi xử lý bằng điện hóa, một phương pháp sẽ tăng cường hơn nữa khả năng vô hoạt vi sinh vật. RisEHC là một công cụ khắc phục bằng giải pháp tưới tiêu hiệu quả khi tránh hoặc giảm thiểu việc sản xuất chloramine.
Theo tác giả chính, “Nếu nông nghiệp môi trường được kiểm soát (CEA) muốn đóng hoàn toàn vòng tuần hoàn nước (tức là không xả nước), cần có các công nghệ để đảm bảo các giải pháp không có mầm bệnh mà không tích tụ chất khử trùng hoặc các sản phẩm phụ khử trùng có hại. Chúng tôi đã phát triển phương pháp RisE HC với mục tiêu cung cấp một công nghệ có thể loại bỏ càng nhiều hạn chế đối với việc khử trùng bằng clo trong làm vườn càng tốt. Tình trạng mất an ninh lương thực đang gia tăng trên toàn cầu và chúng tôi hy vọng rằng các công nghệ như RisE HC có thể cải thiện tính bền vững của sản xuất cây trồng thực phẩm (và hoa) CEA.”
Bài báo được xuất bản trên tạp chí Kỹ thuật làm vườn.