Protéger la culture hydroponique des dommages causés par l’hypochloration électrochimique

La culture hydroponique en boucle fermée, où le drainage de la solution nutritive est capturée et réappliquée à la culture, offre des avantages par rapport aux systèmes à flux continu ou à passage unique en termes d’efficacité d’utilisation des ressources en eau et en nutriments. L’augmentation de l’efficacité de l’utilisation des ressources réduit les coûts de production et, en fin de compte, prévient les impacts environnementaux associés au rejet de nutriments dans les masses d’eau réceptrices.

Bien qu’il existe de nombreux avantages, il existe également des risques de production introduits lors de l’utilisation d’une approche de capture et de réutilisation, à savoir la prolifération des agents pathogènes. Il existe de nombreux types de systèmes actuellement utilisés dans l’industrie pour le traitement de l’eau de fertirrigation (eau d’irrigation avec engrais). Les exemples incluent, mais sans s’y limiter, la filtration sur sable, la lumière ultraviolette, la chloration, l’ozonation [O3(aq)]procédés d’oxydation avancés, acide peracétique (C2H4O3) et peroxyde d’hydrogène (H2O2).

Dans cette expérience, des solutions nutritives en recirculation ont été traitées à l’aide d’une anode dimensionnellement stable (DSA) basée sur l’hypochloration électrochimique régénérative in situ (RisEHc) dans un système de production de laitue hydroponique en culture en eau profonde (Lactuca sativa). Des effets phytotoxiques ont été notés et attribués à la formation de chloramines dans les solutions nutritives traitées contenant de l’ammonium. L’étude a démontré que les effets phytotoxiques peuvent être évités grâce à l’utilisation de l’hypochloration régénérative in situ grâce à des techniques de gestion et de surveillance appropriées dans les systèmes hydroponiques à recirculation.

Bien que la phytotoxicité causée par la chloration conventionnelle ait été bien étudiée, il n’y a aucune information concernant l’effet du nouveau système RisEHC, avec DSA, examiné ici, où l’agent désinfectant est régénéré en continu. L’objectif de la recherche présentée était d’évaluer les réponses des plantes et les éventuels effets phytotoxiques causés par le traitement de différentes solutions nutritives en recirculation via RisEHC. En outre, l’efficacité de l’utilisation d’une application post-électrochimique d’ultraviolets pour réduire les effets de phytotoxicité, ainsi que la modification de la source d’azote de l’engrais, ont été examinées.

L’assainissement efficace des solutions de fertigation est essentiel pour réaliser le plein potentiel des systèmes hydroponiques à recirculation à long terme. Le système RisEHC évalué ici s’est avéré efficace pour réduire les populations microbiennes dans les essais de croissance hydroponique à l’échelle du laboratoire ; cependant, la production de chloramines en présence de composés ammoniacaux/engrais a entraîné une phytotoxicité dans certains scénarios.

Dans la présente étude, la phytotoxicité des chloramines a été abordée soit en excluant les engrais ammoniacaux, soit par décomposition à l’aide de rayonnement ultraviolet après traitement électrochimique, une pratique qui améliorerait encore l’inactivation microbienne. RisEHC est un outil efficace de remédiation de la solution de fertigation lorsque la production de chloramine est évitée ou atténuée.

Selon l’auteur principal, « si l’agriculture en environnement contrôlé (ACE) doit fermer complètement la boucle d’eau (c’est-à-dire zéro rejet), des technologies sont nécessaires pour garantir que les solutions restent exemptes d’agents pathogènes sans accumulation de désinfectants ou de sous-produits de désinfection nocifs. Nous avons développé la méthode RisE HC dans le but de fournir une technologie qui éliminerait autant que possible les limitations de la chloration horticole. L’insécurité alimentaire est en augmentation dans le monde entier et nous espérons que des technologies telles que RisE HC pourront améliorer la durabilité de Productions végétales vivrières (et florales) du CEA. »

L’article est publié dans la revue HortScience.