Инновационная аквапонная система помогает увеличить урожайность микрозелени

Новую аквапонную установку создали ученые из Пензенского государственного университета вместе с коллегами из Беларуси. Она работает благодаря электрохимической обработке воды.

Тестирование показало, что урожайность микрозелени увеличилась более чем на 30%. А вода в бассейнах, где живут водные организмы, может быть использована повторно. Сейчас ученые обсуждают внедрение этой технологии в рыбные хозяйства и фермы Беларуси.

Аквапонные системы используются во всем мире. Они представляют собой высокотехнологичный способ ведения сельского хозяйства, который сочетает выращивание водных животных и растений без грунта.

Суть в том, что отходы от водных обитателей обеспечивают растения питательными веществами. Получается, водные животные дают растениям питание, а растения очищают воду.

«Эта технология не вредит окружающей среде. Отходы от рыб служат удобрением для растений. Рыбы выделяют вещества, которые вредны для них самих: углекислый газ, азотистые и фосфорные соединения. В аквакультуре до 75% корма уходит в воду в твердом, растворенном или газообразном виде. Концентрация питательных веществ в таких системах примерно такая же, как в специальных растворах для гидропоники», — поделился один из разработчиков, профессор Пензенского государственного университета Сергей Киреев (на фото).

Эти вещества могут быть опасны, если речь идет о замкнутой аквакультуре, то есть о системе, где рыбы и другие морские обитатели живут в ограниченном пространстве. Однако при выращивании растений без почвы (гидропонным способом) эти вещества необходимы.

«В аквапонике все устроено просто: рыбы живут в воде, а отходы их жизнедеятельности используют растения. Таким образом решается проблема с отходами», — добавил Сергей Киреев.

Ученые из Пензенского, Полесского и Белорусского государственных университетов разработали новую технологию очистки воды. Она позволяет очищать воду от сложных соединений и собирать больше питательных веществ для растений.

Технология состоит из двух этапов: сначала вода проходит механическую очистку, а затем биологическую. Для этого в емкость запускают специальные бактерии.

Метод основан на электрохимической обработке водного раствора перед тем, как он поступает в систему для выращивания микрозелени.

На базе электрохимического модуля, который работает при повышенном давлении, создана экспериментальная установка. Вода циркулирует по кругу, и ее не нужно специально сливать для очистки — это бессточная технология. Вода проходит через специальные модули очистки и возвращается обратно в систему.

Модули очистки — это устройства, которые работают на основе электрохимии. Они состоят из прямоугольных емкостей с перегородками внутри. Эти перегородки разделяют пространство на две части: в одной находятся положительно заряженные графитовые элементы, в другой — отрицательно заряженные.

Эти пространства не дают растворам смешиваться, но позволяют им контактировать. Когда через модуль пропускают электрический ток, он помогает уменьшить количество вредных веществ, таких как азот и фосфор, в растворе. После отключения тока эти вещества продолжают разлагаться и очищаться.

«Мы очищаем воду после выращивания водных организмов с помощью специального устройства — электролизера с графитовыми блоками. Этот метод работает лучше, чем традиционный способ очистки воды с использованием бактерий.

В процессе очистки азотосодержащие соединения, которые есть в продуктах жизнедеятельности водных обитателей, превращаются в нитраты. Это позволяет одновременно решить две задачи: очистить воду и получить полезные вещества для удобрения микрозелени», — пояснил Сергей Киреев.

Вода проходит через специальные устройства, которые изменяют ее состав. Затем эта вода используется в системе, где растения выращиваются без почвы. Растения поглощают из воды вещества, которые там образовались. Потом эта вода снова возвращается к рыбкам и другим водным обитателям.

«Водные обитатели живут в чистой воде, это их дом. Растениям же для роста и плодоношения нужно хорошее питание», — добавил профессор Киреев.

Ученые провели эксперимент и сравнили два способа очистки воды. В специальных установках они выращивали клариевого сома и горчицу. Для этого использовали 80-литровые емкости, в каждую из которых запустили по 8 килограммов рыбы (средний вес одной особи — 35 граммов) и посадили 100 граммов семян горчицы.

Клариевый сом имеет мелкодисперсные экскременты, которые сложно отфильтровать. Поэтому ученые решили сравнить эффективность предложенного способа очистки воды с классическим методом.

Через 9 дней, когда горчица созрела, исследователи оценили качество зелени, процент всхожести и массу продукта, а также сделали гидрохимический анализ воды. Результаты показали, что безреагентная электролизная обработка раствора позволила увеличить прирост горчицы на 34,16% по сравнению с классическим способом.

«Результаты исследования показали, что раствор с окислительными свойствами и слабокислой реакцией среды хорошо работает. Он помогает преобразовать азотистые соединения и органические вещества, которые образуются в результате жизнедеятельности рыб, в форму, которую растения могут легко усвоить», — уточнил Сергей Киреев.

Анализ воды после электролиза показал: вода стала менее соленой.

«Растения эффективно извлекают из воды полезные вещества, которые им нужны. Это видно по тому, что в воде становится меньше аммиака и аммония», — рассказал профессор.

Есть новый метод обработки воды, который позволяет сделать ее более чистой и прозрачной. Он основан на применении электролиза.

Особенность этого метода в том, что он пропускает больше света, чем обычный способ очистки воды. Это важно для выращивания микрозелени и водных организмов (гидробионтов).

Новый метод особенно полезен в регионах, где мало чистой пресной воды.

Затраты на установку для такого метода очистки невелики по сравнению с прибылью, которую можно получить от продажи выращенной микрозелени или гидробионтов.

Ранее мы опубликовали статью про 10 трендов и инноваций в сельском хозяйстве.

09.12.2024