Aeroponia – Kaikki mitä sinun tarvitsee tietää

Mikä on aeroponia?

Aeroponia on viljelymenetelmä, jossa kasvit kasvatetaan ilman maata. Se on osa laajempaa “maattomia” viljelyn menetelmiä, jotka sisältävät myös hydroponiikka ja akvaponikka.

Mutta toisin kuin näissä kahdessa muussa menetelmässä, se ei käytä lainkaan aggregaattia tai alustoja. Joskus kasvi voidaan pitää paikallaan hyvin kevyellä alikannalla, kuten kookoskuitukangas, jolloin juuri roikkuu ilman tukea.

Sen sijaan ravinteet toimitetaan kasville pisaroiden tai sumutettavan aerosolisoidun veden sumun kautta, joka sisältää liuenneet ravinteet.

Lähde: Modern Farmer

Tämän menetelmän pääasiallinen tavoite on tarjota mahdollisimman suuri hallinta kasvien kasvuehdoista sekä poistaa suurin osa tauteja aiheuttavasta väliaineesta (maa ja vesi).

The aeroponics market size represents $2.7B miljardia vuonna 2023 ja odotettavissa kasvuun $17.4B vuoteen 2033, 20,5 % CAGR.

Aeroponian tiede

Aeroponiassa ravinteet, kuten fosfaatti, kalium ja typpi (“NPK”) sekä mikroelementit, liuotetaan veteen, mikä mahdollistaa lähes 100 % lannoitteiden hyötysuhteen. Ero hydroponiikkaan on se, että vettä ei ole jatkuvasti läsnä, vaan se sumutetaan säännöllisesti juurille.

Aeroponia voidaan jakaa kahteen eri suunnitteluun: matalapaine- ja korkeapainejärjestelmiin.

Korkeapainejärjestelmät käyttävät voimakkaita pumppuja ja erittäin paineistettuja suuttimia heittääkseen korkeapaineisen sumun suoraan juuriin. Paine voi olla jopa 60–90 psi. Sumua on runsaasti hapetettua, mikä mahdollistaa tehokkaan ravinteiden ottoon.

Matalapainejärjestelmät käyttävät kevyttä sumua tai pisaroita kasvin juurten kasteluun. Tässä järjestelmässä sumu on kevyt pisarointi, mikä mahdollistaa hitaamman ja tasaisemman ravinteiden imeytymisen. Tämä on suositeltavaa herkille kasveille, joiden juuret vahingoittuisivat korkeapaineesta, tai matalan teknologian lähestymistavaksi. Matalapaineita kutsutaan joskus “soakaponics”-menetelmäksi, koska juuret kastellaan sumulla sen sijaan, että ne kohdistettaisiin korkeapaineella.

Mitä voidaan kasvattaa aeroponiassa?

Teoriassa lähes kaikki kasvit voidaan kasvattaa aeroponiassa. Kustannusnäkökohdat kuitenkin johtavat siihen, että aeroponiassa viljeltävät kasvit ovat enimmäkseen samat kuin hydroponiikassa: korkean arvon, korkealaatuiset sadot, joilla on tasainen kysyntä kaikina vuodenaikoina.

Aeroponijärjestelmät soveltuvat erityisesti kasvattamaan:

• Lehtivihanneksia (salaatit, pinaatti ym.).
• Yrttejä.
• Mansikoita.
• Tomaatteja.
• Paprikaa.
• Kurkkua.

Näiden hydroponiikka- ja aeroponiaystävällisten kasvien lisäksi aeroponia voi kasvattaa juurikasveja, jotka mädäntyvät jatkuvassa veden upotuksessa. Joten perunat, porkkanat ja muut mukulatkin voidaan kasvattaa.

Kasvit, joiden kemiallinen koostumus on tärkeä ja jotka vaativat vakaat ja ennustettavat kasvuehdot, kuten marihuana, hyötyvät myös aeroponiamenetelmistä.

Aeroponian hyödyt

Jotkut aeroponian edut ovat samankaltaisia kuin muiden maattomien menetelmien, joista keskustelimme tarkemmin artikkeleissamme Hydroponics – Kaikki mitä sinun tarvitsee tietää ja Aquaponics – Kaikki mitä sinun tarvitsee tietää:

• Vedenkäytön vähentäminen, 80–95 % perinteiseen maatalouteen verrattuna.
• Lähes 100 % lannoitteiden hyödyntäminen ilman saastumista.
• Rikkakasvien torjunta-aineita ei tarvita.
• Kasvuehtojen hallinta.
• Tilankäytön maksimointi, erityisesti yhdistettynä pystysuoraan viljelyyn.

Näiden lisäksi aeroponiassa on muutamia ainutlaatuisia etuja.

Tuholaisten ja tautien hallinta

Maattomuus poistaa luonnollisesti maaperästä johtuvat taudit. Kuitenkin hydroponiikka on edelleen alttiina vesitaudeille, koska juuret roikkuvat jatkuvasti samassa vesimäärässä.

Kun järjestelmässä on paljon vähemmän vettä, veden patogeenien tarkkailu on helpompaa. Myös veden puhdistaminen, suodattaminen tai sterilointi on helpompaa, jos kontaminaatio havaitaan.

Tämän seurauksena aeroponia vaatii paljon vähemmän torjunta-aineiden käyttöä, jopa vähemmän kuin hydroponiikka.

Erittäin puhtaan veden ja maaperän puuttumisen vuoksi aeroponia on yksi kuluttajille turvallisimmista viljelymenetelmistä, jossa on pieni mahdollisuus haitallisten bakteerien kontaminaatioon.

Nopeampi kasvu

Juuret ovat erittäin hapetettuja, minkä ansiosta aeroponiassa kasvit voivat kasvaa 2–3‑kertaisesti nopeammin kuin hydroponiikassa, joka itsessään usein kasvaa nopeammin kuin ruukku- tai avoimen kentän kasvit.

Tämä tekee samasta viljelypinnasta erittäin tuottavan nopeasti satoon kasveille, kuten lehtivihanneksille.

Juuri- ja mukulakasvit

Kuten aiemmin mainittiin, aeroponia on ainoa maaton ja pystysuora viljelymenetelmä, joka soveltuu juuri- ja mukulakasvien, kuten perunoiden, porkkanoiden, nauriiden ym., viljelyyn.

Lähde: Cipotato 

Lisäksi, koska juuret roikkuvat suoraan sumutettina, niihin on helppo päästä käsiksi. Tämä on merkittävä etu juuri- ja mukulakasvien viljelyssä pystysuorassa viljelyssä, sillä sadonkorjuu on käytännöllisempää eikä sadon mukuloista tarvitse poistaa maata.

Aeroponian haitat

Kustannukset

Kuten kaikki maattomat viljelymenetelmät, myös kustannukset ovat haaste, erityisesti aloituskustannukset. Aeroponia vaatii omistettuja tiloja, laitteita, antureita, suodattimia ym. Hydroponiikkajärjestelmiin lisättynä se vaatii myös suuttimia (kaupallista luokkaa korkeapainejärjestelmiin) ja voimakkaita pumppuja sekä paineastioita.

pH- ja ravinnevalvonta

Tämä ei ole ainutlaatuista aeroponiassa, mutta se on täällä vielä herkempi. Tämä johtuu siitä, että veden määrä on merkittävästi vähentynyt, mikä nostaa ravinnepitoisuutta.

Tämä tarkoittaa myös, että ravinteet eivät saa olla liian konsentroituja. Koska maata tai vettä ei ole puskurina, kasveille toimitettavien ravinteiden määrä on laskettava tarkasti.

Tämä tekee siitä paljon monimutkaisemman ja tietointensiivisemmän kuin muut viljelymenetelmät, joissa pieni ravinneylijäämä ei aiheuta haittaa.

Näin ollen aeroponia-järjestelmät kulkevat jatkuvasti ohuella rajalla liian korkean ravinnepitoisuuden (joka aiheuttaa ionisen ja pH‑stressin kasville) ja liian alhaisen (joka aiheuttaa heikosti optimaalisia kasvua) välillä.

Kestävyys

Hydroponiikkajärjestelmät ovat luonteeltaan keinotekoisempia kuin avoimen kentän viljelyt. Tämä tarkoittaa, että ne riippuvat siitä, että asiat toimivat sujuvasti:

• Osien ja komponenttien toimitusketju.
• Sähkövirran toimitus.
• Elektronisesti kytketty järjestelmä erittäin automatisoituihin ja kehittyneisiin toimenpiteisiin.
• Koulutettu työvoima, joka pystyy tehokkaasti suorittamaan tarvittavan valvonnan ja ylläpidon.

Vaikka näitä riskejä voidaan lieventää esimerkiksi järjestelmävarmuuskopioilla tai suuremmalla varastolla (mikä lisää asennuskustannuksia) tai paikallisella energiansaannilla uusiutuvan energian tuotannon kautta, aeroponia ei koskaan ole yhtä kestävä kuin sadevedellä kasteltu viljely avoimella kentällä.

Kaikesta tästä voidaan sanoa myös hydroponiikasta. Mutta tämä on vielä kriittisempää aeroponiassa, sillä juuret tarvitsevat jatkuvaa sumua pysyäkseen kosteina eikä vahingoittuakseen.

Joten muutaman tunnin katkos viallisesta pumpusta tai virtalähteestä voi horjuttaa koko aeroponia-satoa. Tästä syystä jotkut aeroponia-järjestelmät sisältävät hydroponiikka-varmistuksen, joka tulvaa kasvit tilapäisen aeroponia-epäonnistumisen sattuessa. Tietenkin tällaiset varmistukset lisäävät vain kustannuksia ja monimutkaisuutta.

Monimutkaisuus

Monimutkaisuus on myös aeroponian haaste. Järjestelmää on valvottava paitsi tautien ja ravinne tasapainon osalta, myös se sisältää paljon enemmän osia kuin hydroponiikkajärjestelmä. Jokainen juuri sumutetaan erikseen yhdellä tai useammalla suuttimella, jotka tuottavat sumua. Nämä suuttimet voivat tukkeutua tai olla viallisia. Jokaisella on oma putkistonsa.

Mitä enemmän osia, sitä suurempi mahdollisuus, että jokin menee vikaan, mikä tekee aeroponiasta paljon enemmän ylläpito- ja valvontaintensiivisen järjestelmän ja alun perin monimutkaisemman asentaa.

Innovaatioita aeroponiassa

LED-valaistus

LED-valot ovat keskeinen teknologinen ratkaisu aeroponiassa. Nämä valot kuluttavat paljon vähemmän energiaa, säteilevät vähemmän lämpöä ja kestävät pidempään kuin muut valonlähteet.

Lisäksi kaikki näkyvä valon spektri ei ole kasveille fotosynteesissä hyödyllinen, joten vihreää valoa sisältämättömät erikois-LEDit voivat edelleen vähentää keinotekoisen valaistuksen sähkönkulutusta.

Lähde: Agritecture

IoT- ja anturipohjainen automaatio

Antureiden ja elektroniikan hintojen lasku on mahdollistanut jatkuvan lämpötilan, kosteuden, valon, pH-tasojen ja ravinnemäärän valvonnan.

Tämä anturipohjainen viljely auttaa seuraamaan ja säätämään reaaliaikaisesti, jotta olosuhteet pysyvät optimaalisina koko ajan. Ottaen huomioon erityisen korkean valvontatason, jota aeroponia vaatii, edulliset ja tehokkaat anturit ovat vielä tärkeämpiä tässä menetelmässä kuin missään muussa.

AI-pohjaiset teknologiat

Kuten mainittiin, aeroponia vaatii intensiivistä vedenjärjestelmän, tautien, ravinnetasojen jne. valvontaa.

AI voi auttaa optimoimaan ympäristöolosuhteita, kuten valoa, kosteutta ja ravinnetasoja. AI myös auttaa optimoimaan investointeja ja alentamaan kustannuksia luomalla räätälöityjä kasvusuunnitelmia kullekin kasvilajille.

Se voi myös käyttää konenäköä tai biokemiallisia testejä varoittaakseen patogeeneista ennen kuin ihminen havaitsee ne tai selvittääkseen, saako kasvi riittävästi tai liikaa tiettyjä ravinteita.

Lopuksi, autonomisten viljelyrobottien yleistyessä voimme kuvitella aeroponia-järjestelmän, jossa istutus, leikkaus, sadonkorjuu ja kasvien korvaaminen voivat olla täysin automaattisia.

Ultraääniset sumuttajat

“Perinteinen” aeroponia käyttää matala- tai korkeapaine-suutimia luodakseen sumua, jossa on enemmän tai vähemmän suuria aerosolisoidun veden hiukkasia.

Vaihtoehtona on käyttää ultraääntä luomaan erittäin pieniä vesipisaroita, samankaltaisia sumuun. Hiukkaset voivat olla jopa 10 mikronin kokoisia. Tästä syystä tätä kutsutaan joskus “fogponics”-menetelmäksi.

Lähde: Trees.com

Yksi viljelytyyppi, jolle sumu on hyödyllinen, on taimet ja kloonit, joilla ei vielä ole juurijärjestelmää. Aeroponiassa nämä kasvit voivat saada joko liian vähän ja kuivua tai liikaa, jolloin ne tukkeutuvat ja tukahdutuvat/mädäntyvät.

Fogponics tarjoaa paljon alhaisempaa painetta, mikä on ihanteellista hauraiden kasvien kannalta. Sumua voidaan myös levittää paljon laajemmalle alueelle, mikä vähentää monien suuttimien monimutkaisuutta ja korvaa ne vain muutamalla sumuttajalla.

Se myös toimittaa vähemmän ravinteita, mikä on etu klooneille tai taimille, mutta voi muodostua ongelmaksi suuremmille, kypsille kasveille.

Kuitenkin järjestelmällä on joitakin rajoituksia:

• Lämpöjen syntyminen: atomisaattori voi ylikuumentua, ja se kuivattaa sumun
• Suolan kertymä: jopa enemmän kuin aeroponiassa, ravinteiden suolajäämi voi kerääntyä ja tukkeuttaa atomisaattorit ja putkistot. Säännöllinen puhdistus harjaamalla tai suolan liuottaminen etikkaan/happoon saattaa olla tarpeen.

Lähde: Luttusgrow

Avaruuspohjainen aeroponia

Uuden avaruuskilpailun myötä ja suunnitelmien mukaan Yhdysvallat, Venäjä ja Kiina aikovat perustaa pysyviä tukikohtia Kuuhun ja Marsiin, ruoan saannin kysymys kymmenille tai jopa sadoille astronautteja kohtaan käy yhä tärkeämmäksi.

Mitä enemmän ihmisiä, sitä vähemmän on taloudellisesti järkevää tuoda kaikki ruoka Maasta. Nämä keinotekoiset elinympäristöt ovat kuitenkin pieniä, ja jokainen kilo/kubicmetri elinympäristöstä ja mahdollisesta kasvihuoneesta maksaa paljon rakentaa ja toimittaa paikalle.

Siksi paikallinen ruoan tuotanto on järkevää kuljetuskustannusten vähentämiseksi, ja se tuottaa happea ja kierrättää ilmaa lisäetuna, mutta vain jos se on erittäin tehokas. Avaruuden ja veden niukkuus tekee aeroponia-järjestelmistä erittäin hyvän vaihtoehdon avaruuspohjaiseen ruoan tuotantoon, ja kasvitautien vähentynyt riski on toinen perustelu sen puolesta.

Mahdollisuus kasvattaa erittäin energiapitoisia juuri- ja mukulakasveja, kuten perunoita, jotka ovat myös helppoja syödä ilman monimutkaista ruoanlaittoa (toisin kuin viljat), suosii myös aeroponiaa muihin ratkaisuihin verrattuna.

Kaiken lisäksi vesisumu on todennäköisesti käytännöllisempää kuin nestemäinen vesi ilman painovoimaa.

Eikä tämä ole pelkkä käsite, prototyyppi on jo testattu Kansainvälisellä avaruusasemalla (ISS) eXposed Root On-Orbit Test System (XROOTS) -tekniikkademo-ohjelmassa.

Lähde: NASA

Aeroponisen asennuksen rakentaminen

Yleisesti ottaen hydroponiikka on yksinkertaisempaa, edullisempaa rakentaa ja helpompaa ylläpitää kuin aeroponia.

Kun suunnittelet aeroponisen asennuksen rakentamista, hyvä kysymys on miksi valita aeroponia hydroponiikan sijaan?

Silti on monia käyttötapauksia, joissa aeroponia on järkevämpi valinta:

• Taimen tai kloonin kasvatus.
• Juuri- ja mukulakasvien kasvatus pystysuorassa viljelyssä.
• Kasvilajien kasvatus, jotka ovat erittäin herkkiä vesitaudeille.
• Äärimmäiset vesivarojen rajoitukset (aavikkoalueet), keskittyen käyttämään vielä vähemmän vettä kuin hydroponiikassa.
• Nopeampi kasvu lisää arvoa:
  • Tilankäyttö on kriittinen, esimerkiksi kaupunkiviljelyssä ja erittäin paikallisessa viljelyssä.
  • Kysyntä vaihtelee nopeasti tai on vaikea ennustaa, joten nopeampi kiertonopeus mahdollistaa nopean reagoinnin kasvavaan tai vähenevään kysyntään.

Useimmissa tapauksissa kaupalliset toimijat käyttävät aeroponiaa, koska sen perustaminen ja käyttö on monimutkaisempaa kuin yksinkertaisempi hydroponiikka.

Silti on mahdollista käyttää kotitekoisia pienimuotoisia järjestelmiä, sillä ne tarjoavat nopeasti kiertonopeutta pienelle volyymille, mahdollistaen esimerkiksi pienen järjestelmän talossa tai asunnossa, jossa hydroponiikan juokseva vesi ja vesisäiliöt olisivat hankalia.

Yhteenveto

Aeroponia on voimakas parannus hydroponiikkaan verrattuna tietyissä olosuhteissa, tarjoten parempaa suorituskykyä kasvunopeuden, vedenkäytön, tautiriskiä ja tilankäytön osalta.

Se on kuitenkin vielä monimutkaisempi, kalliimpi ja vaikeampi ylläpitää.

Suuttimien runsas määrä tai suolan kerääntyminen fogponics-tilanteessa vaativat jatkuvaa huomiota järjestelmän optimaalisen toiminnan varmistamiseksi. Mikä tahansa vika johtaa nopeasti kasvin kuihtumiseen ja kuolemaan.

Näin ollen aeroponia sopii todennäköisesti joko pienelle harrastusprojektille, jossa tila on suurin rajoite ja nopea kiertonopeus on tärkeä, tai korkean teknologian, erittäin kokeneelle kaupalliselle tiimille, joka on valmis optimoimaan sisäviljelyn toimintaansa.

Ja aeroponia saattaa olla sisäviljelyn tulevaisuus, laajemman kasvisvalikoiman, mukaan lukien juuri- ja mukulakasvit, alhaisemman vedenkäytön, pienemmät menetykset tautien takia ja vielä nopeampi sadonkierto ansiosta. Tämä voi olla totta myös, kun ihmiskunta laajenee avaruuteen.