Aerocultuur – Alles wat u moet weten

Wat is Aeroponics?

Aeroponics is een kweekmethode waarbij planten worden gekweekt zonder aarde. Het maakt deel uit van de bredere ‘grondloze’ teeltmethoden, waartoe ook behoren hydrocultuur en aquaponics.

Maar in tegenstelling tot deze twee andere methoden wordt er geen aggregaat of substraat gebruikt. Soms kan de plant op zijn plaats worden gehouden met een heel licht substraat zoals kokosnoot, waarbij de wortel vrij van steun bungelt.

In plaats daarvan worden de voedingsstoffen aan de plant afgeleverd via druppeltjes of een vernevelde nevel van water dat de opgeloste voedingsstoffen bevat.

Bron: Moderne boer

Het belangrijkste doel van deze methode is om de meeste controle te krijgen over de groeiomstandigheden van de plant, en om het meeste medium voor ziekten (bodem en water) te verwijderen.

De marktomvang van de luchtvaartcultuur vertegenwoordigt 2.7 miljard dollar in 2023 en zal naar verwachting groeien tot 17.4 miljard dollar in 2033, met een CAGR van 20.5%.

De wetenschap van de aeroponics

In de luchtteelt worden voedingsstoffen zoals fosfaat, kalium en stikstof (“NPK”) en micronutriënten opgelost in het water, waardoor een efficiëntie van bijna 100% in het gebruik van meststoffen mogelijk is. Het verschil met hydrocultuur is dat het water niet altijd aanwezig is maar regelmatig op de wortels wordt gespoten.

Aeroponics kan worden onderverdeeld in 2 verschillende ontwerpen: lagedruk- en hogedruksystemen.

Hogedruksystemen gebruik sterke pompen en spuitmonden onder hoge druk om een ​​hogedrukmist rechtstreeks naar de wortels te werpen. De druk kan oplopen tot 60-90 psi. De mist is zeer zuurstofrijk, waardoor een efficiënte opname van voedingsstoffen mogelijk is.

Lagedruksystemen gebruik een zachte nevel of druppels om de wortels van de plant water te geven. Bij dit systeem bestaat de nevel uit een lichte straal druppels, waardoor een langzame en regelmatige opname van de voedingsstoffen mogelijk is. Dit heeft de voorkeur boven hoge druk voor gevoelige planten waarvan de wortels zouden worden beschadigd door hoge druk, of voor een low-tech benadering van de methode. Lage druk wordt soms “soakaponics” genoemd, omdat de wortels doordrenkt zijn met de mist in plaats van te worden behandeld met hoge druk.

Wat kan er gekweekt worden met Aeroponics?

In theorie kan bijna elke plant worden gekweekt met aeroponics. Kostenoverwegingen zorgen er echter voor dat de gewassen die in de luchtteelt worden geteeld grotendeels dezelfde zijn als die in de hydrocultuur: hoogwaardige gewassen van hoge kwaliteit met een stabiele marktvraag in alle seizoenen.

Luchtteeltsystemen zijn dus speciaal aangepast om te groeien:

• Bladgroenten (salades, spinazie, enz.).
• Kruiden.
• Aardbeien.
• Tomaten.
• Paprika.
• Komkommer.

Naast deze hydrocultuur- en aeroponics-vriendelijke gewassen, kan aeroponics wortelgewassen kweken die rotten als ze voortdurend in water worden ondergedompeld. Er kunnen dus ook aardappelen, wortelen en andere knollen worden geteeld.

Gewassen waarbij de chemische samenstelling belangrijk is en daarom stabiele en voorspelbare groeiomstandigheden vereisen, zoals marihuana, profiteren ook van aeroponics-methoden.

De voordelen van aeroponics

Sommige voordelen van aeroponics zijn vergelijkbaar met die van andere grondloze methoden, die we in onze artikelen gedetailleerder hebben besproken “Hydrocultuur – Alles wat u moet weten"En"Aquaponics – Alles wat u moet weten"

• Verminderd waterverbruik, 80-95% van de conventionele landbouw.
• Bijna 100% gebruik van de meststoffen, zonder vervuiling.
• Er is geen herbicide nodig.
• Controle over de groeiomstandigheden.
• Maximaal ruimtegebruik, vooral in combinatie met verticale landbouw.

Daarnaast heeft aeroponica een aantal unieke voordelen.

Ongedierte- en ziektebestrijding

Door bodemloos te werk te gaan, wordt uiteraard het risico op door de bodem veroorzaakte ziekten weggenomen. Hydrocultuur is echter nog steeds kwetsbaar voor door water overgedragen ziekten, omdat de wortels voortdurend in dezelfde hoeveelheid water bungelen.

Door veel minder water in het systeem te hebben, wordt het gemakkelijker om het water te controleren op de aanwezigheid van ziekteverwekkers. Het maakt het ook gemakkelijker om het water te reinigen, filteren of steriliseren als er verontreiniging wordt gedetecteerd.

Als gevolg hiervan is aeroponics een landbouwmethode die veel minder gebruik van pesticiden vereist, zelfs minder dan hydrocultuur.

Het hebben van zeer schoon water en geen grond maakt de luchtteelt ook tot een van de veiligste teeltmethoden voor consumenten, met weinig kans op besmetting met schadelijke bacteriën.

Snellere groei

Dankzij het extreme zuurstofniveau van de wortels kunnen de planten onder aeroponic-omstandigheden wel 2-3x sneller groeien dan in hydrocultuur, en vaak zelfs sneller dan in potplanten in kassen of open velden.

Dit kan hetzelfde teeltoppervlak ultraproductief maken voor snel oogstbare gewassen zoals bladgroenten.

Wortelgewassen

Zoals eerder vermeld, is aeroponics de enige grondloze en verticale landbouwmethode die compatibel is met het telen van wortelgewassen zoals aardappelen, wortelen, pastinaak, enz.

Bron: Ciaardappel 

Omdat de wortels direct bungelen om te worden besproeid, is het bovendien mogelijk om er direct bij te komen. Dit kan een solide voordeel zijn voor het kweken van wortelgewassen in verticale landbouw, omdat het de oogst extra praktisch maakt en er geen grond hoeft te worden verwijderd van de geoogste knollen.

De nadelen van aeroponics

Kosten

Zoals bij alle grondloze teeltmethoden zijn de kosten een probleem, vooral de opstartkosten. Aerocultuur vereist speciale faciliteiten, apparatuur, sensoren, filters, enz. Naast hydrocultuursystemen zijn er ook nuzzles (van commerciële kwaliteit voor hogedruksystemen) en sterke pompen nodig, evenals druktanks.

pH- en voedingsstoffenmonitoring

Dit is niet uniek voor de luchtteelt, maar ligt hier zelfs nog gevoeliger. Dit komt doordat het watervolume sterk afneemt, waardoor de nutriëntenconcentratie veel hoger wordt.

Dit betekent ook dat de voedingsstoffen niet te geconcentreerd mogen zijn. Omdat er geen bodem of water is die voor buffer zorgen, moet de hoeveelheid voedingsstoffen die aan de planten wordt geleverd nauwkeurig worden berekend.

Dit maakt het een stuk complexer en kennisintensiever dan andere teeltmethoden, waarbij een kleine overdaad aan voedingsstoffen geen enkel probleem zou zijn.

Luchtteeltsystemen bewandelen dus voortdurend een dunne lijn tussen een te hoge nutriëntenconcentratie (waardoor ionische en pH-stress voor de plant ontstaat) en te weinig (waardoor suboptimale groei ontstaat).

Veerkracht

Hydrocultuursystemen zijn van nature kunstmatiger dan gewassen in een open veld. Dit betekent dat ze afhankelijk zijn van het goede verloop van zaken:

• Supply chain in onderdelen en componenten.
• Elektrische voeding.
• Elektronisch verbonden systeem voor sterk geautomatiseerde en geavanceerde bewerkingen.
• Geschoolde arbeidskrachten die de vereiste monitoring en onderhoud efficiënt kunnen uitvoeren.

Hoewel er manieren zijn om deze risico's te beperken, bijvoorbeeld door systeemredundantie of een grotere inventaris (wat de opstartkosten verhoogt) of door plaatselijke energievoorziening via de opwekking van hernieuwbare energie, zal de luchtvaart nooit zo veerkrachtig zijn als een gewas dat regenwater krijgt in een open lucht. veld.

Dit alles kan ook gezegd worden voor hydrocultuur. Maar dit is zelfs nog belangrijker voor de luchtteelt, waarbij de wortels constante mist nodig hebben om gehydrateerd te blijven en geen schade op te lopen.

Dus zelfs een paar uur uitval door een defecte pomp of stroomvoorziening kan een hele oogst in de luchtvaart doen ontsporen. Om deze reden hebben sommige aeroponic-systemen een hydrocultuur-backup om de gewassen onder water te zetten in geval van een tijdelijke storing van de aeroponics. Uiteraard dragen dergelijke back-ups alleen maar bij aan de kosten en complexiteit.

Ingewikkeldheid

En complexiteit is een ander probleem van de luchtvaartcultuur. Het systeem moet niet alleen worden gecontroleerd op ziekten en de voedingsstoffenbalans, maar het bevat ook veel meer onderdelen dan een hydrocultuursysteem. Elke wortel wordt afzonderlijk besproeid door een of meerdere sproeiers die de nevel uitstoten. Deze spuitmondjes kunnen verstopt raken of defect raken. Elke kamer wordt geleverd met een eigen leidingsysteem.

Hoe meer onderdelen, hoe groter de kans dat er iets misgaat, waardoor de luchtvaart in het algemeen een veel onderhouds- en monitoringintensiever systeem wordt en complexer om in eerste instantie op te zetten.

Innovatie in de luchtcultuur

LED verlichting

LED-verlichting is een cruciale technologische interventie in de luchtteelt. Deze lampen verbruiken veel minder energie, stoten minder warmte uit en gaan langer mee dan andere lichtbronnen.

Bovendien is niet het hele zichtbare lichtspectrum nuttig voor planten bij de fotosynthese, dus speciale LED's zonder groen licht kunnen het elektriciteitsverbruik door kunstmatige bliksem verder verminderen.

Bron: Landbouw

IoT en sensorgebaseerde automatisering

De dalende kosten van sensoren en elektronica hebben continue monitoring van temperatuur, vochtigheid, licht, pH-niveaus en voedingsstoffenvolume mogelijk gemaakt.

Deze sensorgebaseerde landbouw helpt bij het realtime volgen en bijsturen, zodat de omstandigheden altijd optimaal blijven. Gezien het bijzonder hoge niveau van monitoring dat de luchtvaartcultuur vereist, zijn goedkope en krachtige sensoren voor deze methode zelfs nog belangrijker dan voor welke andere dan ook.

Op AI gebaseerde technologieën

Zoals gezegd vereist de luchtvaart een intensieve monitoring van het watersysteem, ziekten, nutriëntenniveaus, enz.

AI kan helpen bij het optimaliseren van de omgevingsomstandigheden, waaronder licht, vochtigheid en nutriëntenniveaus. AI helpt ook bij het optimaliseren van investeringen en het verlagen van de kosten door gepersonaliseerde groeiplannen voor elk planttype te maken.

Het kan ook machine vision of biochemische tests gebruiken om te waarschuwen voor ziekteverwekkers voordat een mens dat kan, of om erachter te komen of een plant niet genoeg of te veel van bepaalde voedingsstoffen binnenkrijgt.

Ten slotte kunnen we ons, met de opkomst van autonome landbouwrobots, een aeroponica-systeem voorstellen waarin het planten, snoeien, oogsten en vervangen van planten volledig automatisch kan gebeuren.

Ultrasone vernevelaars

“Traditionele” aeroponics maken gebruik van lage- of hogedruksproeiers om een ​​mist te creëren met min of meer grote deeltjes water in aërosolvorm.

Een alternatief is het gebruik van echografie om ultrakleine waterdruppeltjes te creëren, vergelijkbaar met mist. De deeltjes kunnen zo klein zijn als 10 micron. Om deze reden wordt dit ook wel ‘fogponics’ genoemd.

Bron: Bomen.com

Eén type cultuur dat baat heeft bij het gebruik van mist zijn zaailingen en klonen, die nog niet echt een wortelstelsel hebben. Met aeroponics kunnen deze planten óf te weinig krijgen en uitdrogen, óf te veel, waardoor ze verstopt raken en stikken/rotten.

Fogponic biedt een veel lagere druk, wat ideaal is voor kwetsbare planten. De mist kan ook naar een veel groter gebied worden verspreid, waardoor de complexiteit en het probleem van het hebben van te veel spuitmonden en het vervangen ervan door slechts een paar vernevelaars worden verminderd.

Het levert ook minder voedingsstoffen op, een bonus voor klonen of zaailingen, maar kan een probleem worden voor grotere volwassen planten.

Het systeem heeft echter enkele beperkingen:

• Warmteontwikkeling: de verstuiver kan oververhit raken en de mist drogen
• Zoutophoping: nog meer dan bij aeroponics kan een afzetting van zout uit de voedingsstoffen zich ophopen en de verstuivers en leidingen verstoppen. Regelmatig schoonmaken door te borstelen of het zout op te lossen in azijn/zuur kan nodig zijn.

Bron: Luttusgroei

Ruimtegebaseerde aeroponics

Nu er een nieuwe ruimterace gaande is en er plannen zijn om permanente bases op de maan en Mars te installeren in de VS, Rusland en China, wordt de vraag hoe we tientallen of zelfs honderden astronauten moeten voeden urgenter.

Hoe meer mensen, hoe minder het economisch zinvol zal zijn om al het voedsel van de aarde te importeren. Toch zullen deze kunstmatige habitats klein zijn, en elke kilo/kubieke meter habitat en eventuele kas zal veel kosten om te bouwen en ter plaatse te brengen.

Lokaal voedsel produceren is dus zinvol om transportkosten te verlagen, en het levert zuurstof op en recyclet de lucht als bijkomend voordeel, maar alleen als het zeer efficiënt is. De kosten en de schaarste aan ruimte en water maken aeroponische systemen een zeer goede optie voor voedselproductie in de ruimte, met het verminderde risico op plantenziekten als een extra argument.

De mogelijkheid om zeer energierijke wortelgewassen te telen, zoals aardappelen, die ook gemakkelijk te eten zijn zonder al te ingewikkeld koken (in tegenstelling tot granen), geeft ook de voorkeur aan aeroponics boven andere oplossingen.

Bovendien zal een waternevel waarschijnlijk veel praktischer zijn dan vloeibaar water zonder zwaartekracht.

En dit is niet zomaar een concept, het prototype is al getest in het ISS onder de eXposed Root On-Orbit Test System (XROOTS) technisch demoprogramma.

Bron: NASA

Het bouwen van een Aeroponic-installatie

Over het algemeen is hydrocultuur eenvoudiger, goedkoper te bouwen en gemakkelijker te onderhouden dan aeroponics.

Dus als u van plan bent een luchtvaartinstallatie te bouwen, is een goede vraag om te beantwoorden: Waarom kiezen voor aeroponics boven hydrocultuur?

Toch zijn er tal van gebruiksscenario's waarin het zinvol is om de voorkeur te geven aan aeroponics:

• Zaailingen of klonen kweken.
• Het kweken van wortelgewassen in een verticale landbouwopstelling.
• Groeiende plantensoorten die zeer gevoelig zijn voor door water overgedragen ziekten.
• Extreme beperkingen van de watervoorziening (woestijnachtige locaties), met de nadruk op het gebruik van nog minder water dan hydrocultuur.
• Snellere groei voegt waarde toe:
  • De beschikbaarheid van ruimte is van cruciaal belang, zoals in stadslandbouw en ultralokale teelt.
  • De vraag fluctueert snel of is moeilijk te voorspellen, waardoor een snellere omzet snel kan reageren op een groeiende of krimpende vraag.

In de meeste gevallen zal bij commerciële activiteiten gebruik worden gemaakt van aeroponics, omdat het complexer is om op te zetten en te exploiteren dan eenvoudigere hydrocultuur.

Toch is het mogelijk om zelfgemaakte kleinschalige systemen te gebruiken, omdat deze zeer snel omzet zullen opleveren voor een laag volume, waardoor bijvoorbeeld een klein systeem in een huis of flat kan worden geïnstalleerd waar het stromend water en de watertanks van de hydrocultuur zouden kunnen werken. lastig zijn.

Conclusie

Aeroponics is voor bepaalde omstandigheden een krachtige upgrade ten opzichte van hydrocultuur en levert superieure prestaties op het gebied van groeisnelheid, waterverbruik, ziekterisico's en ruimtegebruik.
Het is echter een nog complexer, duurder en moeilijker te onderhouden systeem.

De overvloed aan sproeiers, of de zoutophoping in het geval van fogponics, zullen constante aandacht vereisen om het systeem optimaal af te stemmen. En elke mislukking zal er snel toe leiden dat de plant verwelkt en afsterft.

Luchtteelt is dus waarschijnlijk een systeem dat geschikt is voor een klein hobbyproject, waarbij ruimte de grootste beperking is en waar snel omzet mee gemoeid is, of voor een hightech, zeer ervaren commercieel team dat klaar staat om hun indoor landbouwactiviteiten te optimaliseren.

En het zou kunnen dat luchtteelt de toekomst is van de binnenlandbouw, dankzij een breder gewasassortiment, inclusief wortelgewassen, een lager waterverbruik, minder verliezen door ziekten en een nog snellere gewasomzet.
Iets dat zelfs waar zou kunnen zijn als de mensheid zich naar de ruimte uitbreidt.