Aeroponik – Alles, was Sie wissen müssen

Was ist Aeroponik?

Aeroponik ist eine Anbaumethode, bei der Pflanzen ohne Erde gezüchtet werden. Es ist Teil der umfassenderen „erdlosen“ Anbaumethoden, zu denen auch gehört Hydrokultur und Aquaponics.

Im Gegensatz zu diesen beiden anderen Methoden werden jedoch keine Zuschlagstoffe oder Substrate verwendet. Manchmal kann die Pflanze mit einem sehr leichten Substrat wie Kokosfaser an Ort und Stelle gehalten werden, wobei die Wurzel ohne Stütze herabhängt.

Stattdessen werden die Nährstoffe durch Tröpfchen oder einen Sprühnebel aus aerosolisiertem Wasser, das die gelösten Nährstoffe enthält, an die Pflanze abgegeben.

Quelle: Moderner Bauer

Der Hauptzweck dieser Methode besteht darin, die Wachstumsbedingungen der Pflanzen so gut wie möglich zu kontrollieren und den größten Teil der Krankheitserreger (Erde und Wasser) zu entfernen.

Die Größe des Aeroponik-Marktes repräsentiert Im Jahr 2.7 wird es 2023 Milliarden US-Dollar betragen und bis 17.4 voraussichtlich auf 2033 Milliarden US-Dollar anwachsen, mit einer jährlichen Wachstumsrate von 20.5 %.

Die Wissenschaft der Aeroponik

Bei der Aeroponik werden Nährstoffe wie Phosphat, Kalium und Stickstoff („NPK“) sowie Mikronährstoffe im Wasser gelöst, was eine nahezu 100-prozentige Effizienz beim Einsatz von Düngemitteln ermöglicht. Der Unterschied zur Hydrokultur besteht darin, dass das Wasser nicht immer vorhanden ist, sondern regelmäßig auf die Wurzeln gesprüht wird.

Aeroponik kann in zwei verschiedene Designs unterteilt werden: Niederdruck- und Hochdrucksysteme.

Hochdrucksysteme Verwenden Sie starke Pumpen und Hochdruckdüsen, um einen Hochdrucknebel direkt auf die Wurzeln zu werfen. Der Druck kann bis zu 60–90 psi betragen. Der Nebel ist stark mit Sauerstoff angereichert und ermöglicht so eine effiziente Nährstoffaufnahme.

Niederdrucksysteme Verwenden Sie einen sanften Nebel oder Tropfen, um die Wurzeln der Pflanze zu bewässern. Bei diesem System handelt es sich bei dem Nebel um einen leichten Sprühnebel aus Tröpfchen, der eine langsame und gleichmäßige Aufnahme der Nährstoffe ermöglicht. Bei empfindlichen Pflanzen, deren Wurzeln durch hohen Druck geschädigt würden, oder bei einem Low-Tech-Ansatz der Methode ist dies dem Hochdruck vorzuziehen. Niedriger Druck wird manchmal als „Soakaponik“ bezeichnet, da die Wurzeln mit dem Nebel getränkt werden, anstatt gezielt mit hohem Druck zu arbeiten.

Was kann mit Aeroponik angebaut werden?

Theoretisch kann fast jede Pflanze mit Aeroponik gezüchtet werden. Aus Kostengründen werden jedoch in der Aeroponik größtenteils dieselben Pflanzen angebaut wie in der Hydrokultur: hochwertige und hochwertige Pflanzen mit einer stetigen Marktnachfrage zu allen Jahreszeiten.

Daher sind Aeroponik-Systeme besonders für das Wachstum geeignet:

• Blattgemüse (Salate, Spinat usw.).
• Kräuter
• Erdbeeren.
• Tomaten.
• Paprika.
• Gurke.

Zusätzlich zu diesen hydroponik- und aeroponikfreundlichen Pflanzen können in der Aeroponik Wurzelfrüchte angebaut werden, die verfaulen, wenn sie ständig in Wasser eingetaucht werden. So können auch Kartoffeln, Karotten und andere Knollen angebaut werden.

Auch Pflanzen, bei denen die chemische Zusammensetzung wichtig ist und die daher stabile und vorhersehbare Wachstumsbedingungen erfordern, wie etwa Marihuana, profitieren von Aeroponik-Methoden.

Die Vorteile der Aeroponik

Einige der Vorteile der Aeroponik ähneln denen anderer erdloser Methoden, die wir in unseren Artikeln ausführlicher besprochen haben.Hydroponik – Alles, was Sie wissen müssen" und "Aquaponik – Alles, was Sie wissen müssen"

• Reduzierter Wasserverbrauch, 80–95 % der konventionellen Landwirtschaft.
• Nahezu 100-prozentige Nutzung der Düngemittel, ohne Umweltverschmutzung.
• Ein Herbizid ist nicht erforderlich.
• Kontrolle über die Wachstumsbedingungen.
• Maximierte Raumnutzung, insbesondere in Kombination mit Vertical Farming.

Darüber hinaus bietet Aeroponik einige einzigartige Vorteile.

Schädlings- und Krankheitsbekämpfung

Durch den Verzicht auf den Boden wird offensichtlich das Risiko bodenbedingter Krankheiten beseitigt. Allerdings sind Hydrokulturen immer noch anfällig für durch Wasser übertragene Krankheiten, da die Wurzeln ständig in der gleichen Menge Wasser baumeln.

Da viel weniger Wasser im System vorhanden ist, ist es einfacher, das Wasser auf das Vorhandensein von Krankheitserregern zu überwachen. Außerdem lässt sich das Wasser leichter reinigen, filtern oder sterilisieren, wenn eine Kontamination festgestellt wird.

Daher handelt es sich bei der Aeroponik um eine Anbaumethode, die einen weitaus geringeren Einsatz von Pestiziden erfordert, sogar weniger als die Hydrokultur.

Das sehr saubere Wasser und der Verzicht auf Erde machen die Aeroponik außerdem zu einer der sichersten Anbaumethoden für Verbraucher, bei der die Gefahr einer Kontamination mit schädlichen Bakterien gering ist.

Schnelleres Wachstum

Dank der extremen Sauerstoffversorgung der Wurzeln können die Pflanzen unter Aeroponik-Bedingungen bis zu zwei- bis dreimal schneller wachsen als bei Hydrokulturen, oft sogar schneller als bei Topfpflanzen in Gewächshäusern oder auf offenen Feldern.

Dadurch kann dieselbe Anbaufläche äußerst produktiv für schnell zu erntende Pflanzen wie Blattgemüse werden.

Wurzelgemüse

Wie bereits erwähnt, ist Aeroponik die einzige bodenlose und vertikale Landwirtschaftsmethode, die mit dem Anbau von Hackfrüchten wie Kartoffeln, Karotten, Pastinaken usw. kompatibel ist.

Quelle: Cipotato 

Da die Wurzeln außerdem direkt zum Besprühen herabhängen, ist ein direkter Zugriff auf sie möglich. Dies kann ein großer Vorteil für den Anbau von Hackfrüchten in der vertikalen Landwirtschaft sein, da die Ernte praktischer ist und keine Erde von den geernteten Knollen befreit werden muss.

Die Nachteile der Aeroponik

Kosten

Wie bei allen erdlosen Anbaumethoden sind die Kosten ein Problem, insbesondere die Anschaffungskosten. Aeroponik erfordert spezielle Einrichtungen, Geräte, Sensoren, Filter usw. Zusätzlich zu Hydrokultursystemen sind auch Düsen (handelsüblicher Qualität für Hochdrucksysteme) und starke Pumpen sowie Drucktanks erforderlich.

pH- und Nährstoffüberwachung

Dies gilt nicht nur für die Aeroponik, sondern ist hier noch empfindlicher. Dies liegt daran, dass die Wassermenge stark abnimmt und die Nährstoffkonzentration deutlich höher ist.

Das bedeutet auch, dass die Nährstoffe nicht zu konzentriert sein dürfen. Da kein Boden oder Wasser als Puffer zur Verfügung steht, muss die Menge der an die Pflanzen abgegebenen Nährstoffe genau berechnet werden.

Dies macht es um einiges komplexer und wissensintensiver als andere Anbaumethoden, bei denen eine kleine Überdosierung mit Nährstoffen keine Rolle spielen würde.

Daher bewegen sich Aeroponik-Systeme ständig auf einem schmalen Grat zwischen einer zu hohen Nährstoffkonzentration (was zu Ionen- und pH-Stress für die Pflanze führt) und einer zu geringen (was zu suboptimalem Wachstum führt).

Resilienz

Hydroponische Systeme sind von Natur aus künstlicher als der Anbau auf freiem Feld. Das heißt, sie sind auf einen reibungslosen Ablauf angewiesen:

• Lieferkette für Teile und Komponenten.
• Stromversorgung.
• Elektronisch vernetztes System für hochautomatisierte und fortschrittliche Abläufe.
• Fachkräfte, die in der Lage sind, die erforderliche Überwachung und Wartung effizient durchzuführen.

Zwar gibt es Möglichkeiten, diese Risiken zu mindern, beispielsweise durch Systemredundanz oder größere Lagerbestände (was die Einrichtungskosten erhöht) oder eine lokale Energieversorgung durch erneuerbare Stromerzeugung, aber Aeroponik wird niemals so widerstandsfähig sein wie eine regenbewässerte Kultur im Freien Feld.

All dies gilt auch für die Hydrokultur. Bei der Aeroponik ist dies jedoch noch wichtiger, da die Wurzeln ständig besprüht werden müssen, um hydratisiert zu bleiben und keinen Schaden zu nehmen.

So können selbst ein paar Stunden Ausfall aufgrund einer defekten Pumpe oder Stromversorgung eine ganze Aeroponik-Ernte zum Scheitern bringen. Aus diesem Grund verfügen einige Aeroponik-Systeme über eine hydroponische Reserve, um die Pflanzen im Falle eines vorübergehenden Ausfalls der Aeroponik zu überfluten. Natürlich erhöhen solche Backups nur die Kosten und die Komplexität.

Komplexität

Und Komplexität ist ein weiteres Thema der Aeroponik. Das System muss nicht nur auf Krankheiten und den Nährstoffhaushalt überwacht werden, sondern es enthält auch viel mehr Teile als ein Hydrokultursystem. Jede Wurzel wird einzeln von einer oder mehreren Düsen besprüht, die den Nebel ausstoßen. Diese Düsen könnten verstopfen oder defekt sein. Jeder wird mit einem eigenen Rohrleitungssystem geliefert.

Je mehr Teile vorhanden sind, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass etwas schief geht. Dadurch ist die Aeroponik insgesamt ein viel wartungs- und überwachungsintensiveres System und die anfängliche Einrichtung ist komplexer.

Innovation in der Aeroponik

LED-Beleuchtung

LED-Leuchten sind ein entscheidender technologischer Eingriff in die Aeroponik. Diese Leuchten verbrauchen viel weniger Energie, geben weniger Wärme ab und halten länger als andere Lichtquellen.

Darüber hinaus ist nicht das gesamte sichtbare Lichtspektrum für Pflanzen bei der Photosynthese nützlich, sodass spezielle LEDs ohne grünes Licht den Stromverbrauch durch künstliche Beleuchtung weiter reduzieren können.

Quelle: Landwirtschaft

IoT und sensorbasierte Automatisierung

Die sinkenden Kosten für Sensoren und Elektronik haben eine kontinuierliche Überwachung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Licht, pH-Wert und Nährstoffmenge ermöglicht.

Diese sensorbasierte Landwirtschaft hilft dabei, die Bedingungen in Echtzeit zu verfolgen und anzupassen, sodass die Bedingungen jederzeit optimal bleiben. Angesichts des besonders hohen Überwachungsaufwands in der Aeroponik sind günstige und leistungsstarke Sensoren für diese Methode noch wichtiger als für alle anderen.

KI-basierte Technologien

Wie bereits erwähnt, erfordert Aeroponik eine intensive Überwachung des Wassersystems, von Krankheiten, Nährstoffwerten usw.

KI kann dabei helfen, die Umgebungsbedingungen, einschließlich Licht, Luftfeuchtigkeit und Nährstoffgehalt, zu optimieren. KI trägt auch dazu bei, Investitionen zu optimieren und Kosten zu senken, indem personalisierte Wachstumspläne für jeden Pflanzentyp erstellt werden.

Es kann auch maschinelles Sehen oder biochemische Tests nutzen, um vor Krankheitserregern zu warnen, bevor ein Mensch es kann, oder um herauszufinden, ob eine Pflanze nicht genug oder zu viel von einigen Nährstoffen erhält.

Schließlich können wir uns mit dem Aufkommen autonomer Landwirtschaftsroboter ein Aeroponiksystem vorstellen, bei dem das Pflanzen, Beschneiden, Ernten und Ersetzen von Pflanzen vollautomatisch erfolgen kann.

Ultraschall-Nebelgeräte

Bei der „traditionellen“ Aeroponik werden Nieder- oder Hochdruckdüsen verwendet, um einen Nebel mit mehr oder weniger großen Partikeln aerosolisierten Wassers zu erzeugen.

Eine Alternative besteht darin, mithilfe von Ultraschall ultrakleine Wassertröpfchen zu erzeugen, ähnlich wie Nebel. Die Partikel können bis zu 10 Mikrometer groß sein. Aus diesem Grund wird dies manchmal als „Fogponik“ bezeichnet.

Quelle: Bäume.com

Eine Kulturart, die von der Verwendung von Nebel profitiert, sind Sämlinge und Klone, die noch kein wirkliches Wurzelsystem haben. Bei der Aeroponik könnten diese Pflanzen entweder zu wenig bekommen und austrocknen oder zu viel und verstopfen und ersticken/verfaulen.

Fogponic bietet einen viel geringeren Druck, was ideal für empfindliche Pflanzen ist. Der Nebel kann auch auf eine viel größere Fläche verteilt werden, was die Komplexität und das Problem reduziert, zu viele Düsen zu haben und ihn durch nur wenige Nebelgeräte zu ersetzen.

Es liefert auch weniger Nährstoffe, ein Vorteil für Klonungen oder Setzlinge, könnte aber bei größeren, ausgewachsenen Pflanzen zum Problem werden.

Allerdings weist das System einige Einschränkungen auf:

• Wärmeentwicklung: Der Zerstäuber könnte überhitzen und den Nebel trocknen
• Salzansammlung: Noch stärker als bei der Aeroponik kann sich eine Salzablagerung aus den Nährstoffen ansammeln und die Zerstäuber und Rohrleitungen verstopfen. Möglicherweise ist eine regelmäßige Reinigung durch Bürsten oder Auflösen des Salzes in Essig/Säure erforderlich.

Quelle: Luttusgrow

Weltraumgestützte Aeroponik

Angesichts eines neuen Weltraumwettlaufs und der Pläne der USA, Russlands und Chinas, dauerhafte Stützpunkte auf Mond und Mars zu errichten, wird die Frage, wie Dutzende oder sogar Hunderte von Astronauten ernährt werden können, immer dringlicher.

Je mehr Menschen, desto weniger wird es wirtschaftlich sinnvoll sein, alle Lebensmittel von der Erde zu importieren. Dennoch werden diese künstlichen Lebensräume klein sein und jedes Kilo/Kubikmeter Lebensraum und eventuelles Gewächshaus wird viel kosten, um gebaut und vor Ort gebracht zu werden.

Daher ist die lokale Lebensmittelproduktion sinnvoll, um Transportkosten zu senken. Nebenbei produziert sie Sauerstoff und recycelt die Luft – allerdings nur, wenn sie sehr effizient ist. Die Kosten sowie die Knappheit an Platz und Wasser machen Aeroponik-Systeme zu einer sehr guten Option für die weltraumgestützte Lebensmittelproduktion. Das geringere Risiko von Pflanzenkrankheiten ist ein weiteres Argument dafür.

Auch die Möglichkeit, sehr energiereiche Hackfrüchte wie Kartoffeln anzubauen, die sich (im Gegensatz zu Getreide) auch ohne allzu aufwändiges Kochen leicht verzehren lassen, begünstigt die Aeroponik gegenüber anderen Lösungen.

Darüber hinaus ist ein Wassernebel wahrscheinlich viel praktischer als flüssiges Wasser ohne Schwerkraft.

Und dabei handelt es sich nicht nur um ein Konzept, denn der Prototyp wurde bereits unter der ISS auf der ISS getestet Tech-Demoprogramm des eXposed Root On-Orbit Test System (XROOTS)..

Quelle: NASA

Bau einer aeroponischen Anlage

Insgesamt ist Hydroponik einfacher, kostengünstiger im Aufbau und einfacher zu warten als Aeroponik.

Wenn Sie also planen, eine Aeroponik-Anlage zu bauen, sollten Sie die folgende Frage beantworten: Warum Aeroponik der Hydroponik vorziehen?

Dennoch gibt es viele Anwendungsfälle, in denen es sinnvoll ist, Aeroponik zu bevorzugen:

• Züchten von Sämlingen oder Klonen.
• Anbau von Hackfrüchten in einer vertikalen Landwirtschaftsanlage.
• Wachsende Pflanzenarten, die sehr empfindlich auf durch Wasser übertragene Krankheiten reagieren.
• Extreme Einschränkungen der Wasserversorgung (wüstenartige Standorte), wobei der Schwerpunkt auf einem noch geringeren Wasserverbrauch als bei der Hydrokultur liegt.
• Schnelleres Wachstum schafft Mehrwert:
  • Die Platzverfügbarkeit ist von entscheidender Bedeutung, beispielsweise in der städtischen Landwirtschaft und im ultralokalen Anbau.
  • Die Nachfrage schwankt schnell oder ist schwer vorhersehbar, sodass ein schnellerer Umsatz eine schnelle Reaktion auf wachsende oder sinkende Nachfrage ermöglicht.

In den meisten Fällen wird in kommerziellen Betrieben Aeroponik eingesetzt, da die Einrichtung und der Betrieb komplexer sind als bei einfacheren Hydroponik.

Dennoch ist es möglich, selbstgebaute, kleinere Systeme zu verwenden, da diese sehr schnell einen Umsatz für ein geringes Volumen liefern und es beispielsweise ermöglichen, ein kleines System in einem Haus oder einer Wohnung zu haben, wo sich das fließende Wasser und die Wassertanks der Hydrokultur befinden würden unbequem sein.

Fazit

Aeroponik ist unter bestimmten Bedingungen ein leistungsstarkes Upgrade gegenüber der Hydrokultur und bietet eine überlegene Leistung hinsichtlich Wachstumsgeschwindigkeit, Wasserverbrauch, Krankheitsrisiken und Platzbedarf.
Es handelt sich jedoch um ein noch komplexeres, teureres und schwieriger zu wartendes System.

Die Fülle an Düsen oder die Salzansammlung bei Nebelponik erfordern ständige Aufmerksamkeit, um das System optimal abzustimmen. Und jeder Misserfolg führt schnell zum Welken und Absterben der Pflanze.

Daher ist Aeroponik wahrscheinlich ein System, das entweder für ein kleines Hobbyprojekt geeignet ist, bei dem der Platz die größte Einschränkung darstellt und auf schnelle Umsätze geachtet wird, oder für ein hochtechnologisches, sehr erfahrenes kommerzielles Team, das bereit ist, seine Indoor-Farming-Betriebe zu optimieren.

Und es könnte sein, dass die Aeroponik die Zukunft des Indoor-Anbaus ist, dank einer breiteren Palette an Nutzpflanzen, einschließlich Hackfrüchten, geringerem Wasserverbrauch, geringeren Verlusten durch Krankheiten und einem noch schnelleren Ernteumschlag.
Etwas, das sogar wahr sein könnte, wenn die Menschheit in den Weltraum expandiert.