Aeroponics – allt du behöver veta

Vad är Aeroponics?

Aeroponics är en odlingsmetod som odlar växter utan jord. Det är en del av de bredare ”jordfria” odlingsmetoderna, som också inkluderar Hydroponics och akvaponik.

Men i motsats till dessa 2 andra metoder, använder den inget aggregat eller substrat. Ibland kan växten hållas på plats med ett mycket lätt substrat som kokos, med roten hängande stödfri.

Istället levereras näringsämnena till växten genom droppar eller en sprutad dimma av aerosoliserat vatten som innehåller de lösta näringsämnena.

Källa: Modern Bonde

Huvudpoängen med denna metod är att få så mycket kontroll man kan få över växternas tillväxtförhållanden, samt ta bort det mesta mediet för sjukdomar (jord och vatten).

Aeroponics marknadens storlek representerar 2.7 miljarder dollar 2023 och förväntas växa till 17.4 miljarder dollar år 2033, med en CAGR på 20.5 %.

Aeroponics vetenskap

I aeroponics löses näringsämnena som fosfat, kalium och kväve (”NPK”) såväl som mikronäringsämnen i vattnet, vilket möjliggör en nästan 100 % effektivitet i användningen av gödningsmedel. Skillnaden med hydroponics är att vattnet inte alltid är närvarande utan regelbundet sprayas på rötterna.

Aeroponics kan delas upp i 2 olika konstruktioner: lågtrycks- och högtryckssystem.

Högtryckssystem använd starka pumpar och högtrycksmunstycken för att kasta en högtrycksdimma rakt mot rötterna. Trycket kan vara så högt som 60-90 psi. Dimman är mycket syresatt, vilket möjliggör ett effektivt intag av näringsämnen.

Lågtryckssystem använd en mild dimma eller droppar för att vattna växtens rötter. I detta system är dimman en lätt spray av droppar, vilket möjliggör en långsam och regelbunden absorption av näringsämnena. Detta är att föredra framför högt tryck för känsliga växter vars rötter skulle skadas av högt tryck, eller för en lågteknologisk metod för metoden. Lågt tryck kallas ibland "soakaponics" eftersom rötterna är blötlagda med dimman istället för att målas med höga tryck.

Vad kan man odla med Aeroponics?

I teorin kan nästan alla växter odlas med aeroponik. Kostnadsöverväganden leder dock till att de grödor som odlas inom aeroponics är i stort sett desamma som inom hydroponics: högvärdiga, högkvalitativa grödor med jämn efterfrågan på marknaden under alla årstider.

Så aeroponiksystem är speciellt anpassade för att växa:

• Bladgrönt (sallader, spenat, etc.).
• Örter.
• Jordgubbar.
• Tomater.
• Paprika.
• Gurka.

Förutom dessa hydroponics & aeroponics-vänliga grödor kan aeroponics odla rotgrödor som ruttnar när de ständigt sänks ned i vatten. Så potatis och morötter och andra knölar kan odlas också.

Även grödor där den kemiska sammansättningen är viktig och därför kräver stabila och förutsägbara tillväxtförhållanden, som marijuana, drar nytta av aeroponiska metoder.

Fördelen med Aeroponics

Några av fördelarna med aeroponics liknar fördelarna med andra jordfria metoder, som vi diskuterade mer i detalj i våra artiklar "Hydroponics – allt du behöver veta"Och"Aquaponics – allt du behöver veta"

• Minskad vattenanvändning, 80-95% av konventionellt jordbruk.
• Närmare 100% användning av gödselmedlen, utan föroreningar.
• Det finns inget behov av herbicid.
• Kontroll över tillväxtförhållandena.
• Maximal användning av utrymme, särskilt om det kombineras med vertikalt jordbruk.

Utöver dessa har aeroponics några unika fördelar.

Bekämpning av skadedjur och sjukdomar

Att bli jordlös tar uppenbarligen bort risken för jordfödda sjukdomar. Hydroponics är dock fortfarande sårbara för vattenburna sjukdomar, eftersom rötterna ständigt dinglar i samma omgång vatten.

Genom att ha mycket mindre vatten i systemet blir det lättare att övervaka vattnet för förekomst av patogener. Det gör det också lättare att rengöra, filtrera eller sterilisera vattnet om kontaminering upptäcks.

Som ett resultat är aeroponics en odlingsmetod som kräver mycket mindre användning av bekämpningsmedel, till och med mindre än hydroponics.

Att ha mycket rent vatten och ingen jord gör också aeroponics till en av de säkraste odlingsmetoderna för konsumenter, med liten risk för kontaminering med skadliga bakterier.

Snabbare tillväxt

Tack vare den extrema nivån av syresättning av rötterna kan växterna under aeroponiska förhållanden växa så snabbt som 2-3 gånger snabbare än i hydroponik, ofta snabbare än i krukväxter i växthus eller öppna fält.

Detta kan göra samma odlingsyta ultraproduktiv för grödor som är snabba att skörda som bladgrönt.

Rotfrukter

Som tidigare nämnts är aeroponics den enda jordlösa och vertikala odlingsmetoden som är kompatibel med att odla rotgrödor som potatis, morötter, palsternacka, etc.

Källa: Cipotatis 

Dessutom, eftersom rötterna är direkt dinglande för att sprayas, är det möjligt att komma åt dem direkt. Detta kan vara en solid fördel för att odla rotfrukter i vertikal odling genom att skörden blir extra praktisk och utan jord att rensa från de skördade knölarna.

Nackdelarna med Aeroponics

Kostar

Liksom alla jordfria odlingsmetoder är kostnaden ett problem, särskilt startkostnader. Aeroponics kräver dedikerade anläggningar, utrustning, sensorer, filter etc. Förutom hydroponiska system kräver det även munstycken (av kommersiell kvalitet för högtryckssystem) och starka pumpar, samt trycktankar.

Övervakning av pH och näringsämnen

Detta är inte unikt för aeroponics men är ännu känsligare här. Detta beror på att vattenvolymen minskar kraftigt, vilket gör näringsämneskoncentrationen mycket högre.

Detta innebär också att näringsämnena inte behöver vara för koncentrerade. Eftersom det inte finns någon jord eller vatten för att ge en buffert, måste mängden näringsämnen som levereras till växterna beräknas exakt.

Detta gör det mycket mer komplext och kunskapsintensivt än andra odlingsmetoder, där en liten överbelastning av näringsämnen inte skulle ha någon betydelse.

Så aeroponiksystem går ständigt på en tunn linje mellan för hög näringskoncentration (som orsakar jon- och pH-stress för växten) och för lite (orsakar suboptimal tillväxt).

Motståndskraft

Hydroponiska system är av naturen mer konstgjorda än grödor på ett öppet fält. Det betyder att de är beroende av att saker och ting fungerar smidigt:

• Försörjningskedja i delar och komponenter.
• Elektrisk strömförsörjning.
• Elektroniskt uppkopplat system för högautomatiserade och avancerade operationer.
• Skicklig arbetskraft som kan utföra den övervakning och underhåll som krävs på ett effektivt sätt.

Även om det finns sätt att mildra dessa risker, till exempel med systemredundans eller större lager (vilket ökar installationskostnaderna), eller lokal försörjning av energi genom förnybar kraftgenerering, kommer aeroponics aldrig att vara lika motståndskraftig som en regnvattnad gröda i ett öppet läge. fält.

Alla dessa kan sägas för hydroponics också. Men detta är ännu mer kritiskt för aeroponics, där rötterna behöver konstant dimma för att hålla sig hydrerade och inte ta skada.

Så till och med några timmars avbrott från en felaktig pump eller strömförsörjning kan spåra ur en hel aeroponikskörde. Av denna anledning har vissa aeroponiska system en hydroponisk backup för att översvämma grödorna i händelse av ett tillfälligt fel i aeroponiken. Naturligtvis ökar sådana säkerhetskopior bara kostnaderna och komplexiteten.

Komplexitet

Och komplexitet är en annan fråga om aeroponics. Systemet behöver inte bara övervakas för sjukdomar och näringsbalans, utan det innehåller också många fler delar än ett hydroponiskt system. Varje rot sprutas individuellt av ett eller flera munstycken som avger dimman. Dessa munstycken kan bli igensatta eller defekta. Var och en levereras med sitt eget rörsystem.

Ju fler delar, desto större chans att något går fel, vilket gör aeroponics till ett mycket mer underhålls- och övervakningsintensivt system överlag och mer komplicerat att sätta upp initialt.

Innovation inom Aeroponics

Led ljus

LED-lampor är ett avgörande tekniskt ingripande inom aeroponik. Dessa lampor förbrukar mycket mindre energi, avger mindre värme och håller längre än andra ljuskällor.

Dessutom är inte allt spektrum av synligt ljus användbart för växter i fotosyntes, så dedikerade lysdioder utan grönt ljus kan ytterligare minska elektriciteten som förbrukas av konstgjord blixt.

Källa: Agritecture

IoT och sensorbaserad automation

De sjunkande kostnaderna för sensorer och elektronik har möjliggjort kontinuerlig övervakning av temperatur, luftfuktighet, ljus, pH-nivåer och näringsvolym.

Denna sensorbaserade odling hjälper till att spåra och justera i realtid så att förhållandena förblir optimala hela tiden. Med tanke på den särskilt höga nivån av övervakning som aeroponics kräver, är billiga och kraftfulla sensorer ännu viktigare för denna metod än för någon annan.

AI-baserad teknik

Som nämnts kräver aeroponics intensiv övervakning av vattensystemet, sjukdomar, näringsnivåer etc.

AI kan hjälpa till att optimera miljöförhållanden, inklusive ljus, fuktighet och näringsnivåer. AI hjälper också till att optimera investeringar och få ner kostnaderna genom att skapa personliga tillväxtplaner för varje växttyp.

Den kan också använda maskinseende eller biokemiska tester för att varna för patogener innan en människa kan eller ta reda på om en växt inte får i sig tillräckligt med eller för mycket av vissa näringsämnen.

Slutligen, med framväxten av autonoma jordbruksrobotar, kan vi föreställa oss ett aeroponiksystem där plantering, beskärning, skörd och ersättning av växter kan ske helt automatiskt.

Ultraljudsdimmor

"Traditionell" aeroponik använder låg- eller högtrycksmunstycken för att skapa en dimma med mer eller mindre stora partiklar av aerosoliserat vatten.

Ett alternativ är att använda ultraljud för att skapa ultrasmå vattendroppar, liknande dimma. Partiklarna kan vara så små som 10 mikron. Av denna anledning kallas detta ibland "fogponics".

Källa: Trees.com

En typ av kultur som tjänar på att använda dimma är plantor och kloner, som inte riktigt har något rotsystem än. Med aeroponics kunde dessa växter ta emot antingen för lite och torka ut eller för mycket och täppa till och kvävas/ruttna.

Fogponic erbjuder mycket lägre tryck, vilket är idealiskt för ömtåliga växter. Dimman kan också spridas till ett mycket större område, vilket minskar komplexiteten och problemet med att ha för många munstycken och ersätter den med bara ett fåtal dimmor.

Det ger också färre näringsämnen, en bonus för kloningar eller plantor, men kan bli ett problem för större mogna plantor.

Systemet har dock några begränsningar:

• Värmegenerering: atomizern kan överhettas och den torkar dimman
• Saltansamling: till och med mer än med aeroponik kan en avlagring av salt från näringsämnena hopa sig och täppa till finfördelare och rörledningar. Regelbunden rengöring genom att borsta eller lösa upp saltet i vinäger/syra kan behövas.

Källa: Luttusgrow

Rymdbaserad Aeroponics

Med en ny rymdkapplöpning på gång och planer på att installera permanenta baser på månen och Mars av USA, Ryssland och Kina, blir frågan om hur man matar dussintals eller till och med hundratals astronauter mer pressande.

Ju fler människor, desto mindre importerar all mat från jorden ekonomiskt. Ändå kommer dessa artificiella livsmiljöer att vara små, och varje kilo/kubikmeter livsmiljö och eventuellt växthus kommer att kosta mycket att bygga och föras på plats.

Så att producera mat lokalt är vettigt för att minska transportkostnaderna, och det kommer att producera syre och återvinna luften som en extra bonus, men bara om det är mycket effektivt. Kostnaderna och bristen på utrymme och vatten gör aeroponiska system till ett mycket bra alternativ för rymdbaserad livsmedelsproduktion, där den minskade risken för växtsjukdomar är ytterligare ett argument för det.

Möjligheten att odla mycket energitäta rotgrödor, som potatis, som också är lätta att äta utan alltför komplex tillagning (i motsats till spannmål), gynnar också aeroponics framför andra lösningar.

Ovanpå allt kommer en vattendimma sannolikt att vara mycket mer praktisk än flytande vatten utan gravitation.

Och detta är inte bara ett koncept, med prototypen som redan testats i ISS under Exponerat Root On-Orbit Test System (XROOTS) tekniskt demoprogram.

Källa: NASA

Bygga en Aeroponic Installation

Sammantaget är hydroponics enklare, billigare att bygga och lättare att underhålla än aeroponics.

Så när du planerar att bygga en aeroponisk installation är en bra fråga att svara på varför välja aeroponics framför hydroponics?

Ändå finns det många användningsfall där det är vettigt att föredra aeroponics:

• Odla plantor eller kloningar.
• Odla rotgrödor i en vertikal jordbruksuppställning.
• Växande växtarter som är mycket känsliga för vattenburna sjukdomar.
• Extrema begränsningar av vattenförsörjningen (ökenlägen), med fokus på att använda ännu mindre vatten än hydroponics.
• Snabbare tillväxt ger mervärde:
  • Tillgängligheten av utrymme är avgörande, till exempel i stadsodling och ultralokal odling.
  • Efterfrågan fluktuerar snabbt eller är svår att förutse, så en snabbare omsättning möjliggör ett snabbt svar på växande eller krympande efterfrågan.

I de flesta fall kommer kommersiell verksamhet att använda aeroponics, eftersom det är mer komplext att installera och driva än enklare hydroponics.

Ändå är det möjligt att använda hemgjorda system i mindre skala, eftersom de mycket snabbt kommer att ge omsättning för en låg volym, vilket gör att man till exempel kan ha ett litet system i ett hus eller en lägenhet där hydroponics rinnande vatten och vattentankar skulle vara obekvämt.

Slutsats

Aeroponics är en kraftfull uppgradering jämfört med hydroponics för vissa förhållanden, som ger överlägsen prestanda vad gäller tillväxthastighet, vattenanvändning, sjukdomsrisker och utrymmesanvändning.
Det är dock ett ännu mer komplext, dyrt och svårunderhållet system.

Överflödet av munstycken, eller saltuppbyggnaden i fallet med fogponics kommer att kräva konstant uppmärksamhet för att hålla systemet optimalt inställt. Och eventuella misslyckanden kommer snabbt att resultera i att växten vissnar och dör.

Så aeroponics är sannolikt ett system antingen lämpligt för ett litet hobbyprojekt, där utrymmet är den största begränsningen och snabb omsättning som tas om hand, eller för ett högteknologiskt, mycket erfaret kommersiellt team som är redo att leta efter att optimera sin inomhusjordbruk.

Och det kan vara så att aeroponics är framtiden för inomhusjordbruk, tack vare ett bredare sortiment av grödor, inklusive rotgrödor, lägre vattenanvändning, lägre förluster från sjukdomar och ännu snabbare skördomsättning.
Något som till och med kan vara sant när mänskligheten expanderar till yttre rymden.