Šiltnamio augalus auginant hidroponikoje, didžiausią problemą kelia taršūs substratai. Lietuvos mokslininkai, pasitelkę nanotechnologijas, sukūrė aplinkai nekenksmingą, biologiškai skaidų substratą.

Hidroponika, kaip modernus auginimo metodas, populiarėja. Taip galima patenkinti didėjančius maisto poreikius ir mažinti aplinkosauginę naštą. Vienas svarbiausių šios sistemos elementų yra substratai, kurie gali turėti didelį poveikį augalų augimui, derlingumui ir ekologinei pusiausvyrai. Pagal pažangias technologijas sukurti inovatyvūs substratai užtikrina optimalias augalų augimo sąlygas, gerą drenažą ir oro pralaidumą, taip pat mažina vandens ir energijos sąnaudas.

Dirbama žemė sudaro vos 8 proc. pasaulio sausumos. Dėl intensyvaus naudojimo, nesaikingo tręšimo ir kitų priežasčių dirvožemiams yra iškilę daugybė pavojų: erozija, degradacija, dykumėjimas, organinių medžiagų trūkumas, biologinės įvairovės nykimas. Tad tvarus vandens, žemės ir energijos išteklių naudojimas bus labai svarbu, siekiant didinti maisto gamybą, nepadarant neigiamo poveikio aplinkai. Hidroponika leidžia užsiauginti vaisių ir daržovių nenaudojant dirvožemio, t. y. vandenyje, praturtintame mineralinių medžiagų. Tačiau šiuo atveju didžiausia problema – taršūs ir sveikatai kenksmingi substratai.

Polimeriniai ir kiti substratai

Hidroponikos sistemose dažniausiai naudojami šie substratai: akmens vata, kokoso pluoštas, perlitas, vermikulitas, molio akmenukai (lengvas keramzitinio molio užpildas), augimo akmenys (gaminami iš perdirbto stiklo), samanos (aplinkai nepalankus) arba smėlis. Tačiau inovacijų šioje srityje stinga. Didžioji dalis produktų itin taršūs, biologiškai nesuyrantys ir netvarūs (kai kuriems substratams pagaminti reikia net +1 000 °C temperatūros).

Inovatyvūs polimeriniai substratai hidroponikai siūlo daug privalumų, įskaitant lengvą svorį, puikų drenažą ir gerą oro pralaidumą. Pateikiame keletą populiarių polimerinių substratų.

• Polistireno granulių substratas: lengvas ir gerai izoliuojantis, gali būti naudojamas kaip substratas ar kaip drenažo medžiaga.
• Polietileno substratai: elastiniai ir ilgaamžiai, gali būti pritaikyti įvairiems augalams.
• Hidrogeliai (polimeriniai geliai): geba sulaikyti didelį kiekį vandens ir palaikyti drėgmę augalų šaknims.
• Poliuretano substratai: pasižymi geru oro pralaidumu ir drenažu, gali būti pagaminti su skirtingomis savybėmis, pritaikytomis konkretiems augalams.
• Ekstruduoti substratai (pagaminti iš polimerinių medžiagų): gali būti formuojami į įvairias struktūras, kad užtikrintų optimalias augimo sąlygas.

Naudojant polimerinius substratus svarbu atkreipti dėmesį į jų ilgaamžiškumą ir poveikį aplinkai, ypač kai kalbama apie biodegradaciją ir perdirbamumą. Pasirinkus natūralius (yra daugybė natūralių polimerų, tokių kaip celiuliozė) substratus, svarbu įvertinti jų savybes ir pritaikyti juos pagal specifinius augalų poreikius ir hidroponinės sistemos tipą.

Aplinkai nekenkiantis biokompozitas

LAMMC Sodininkystės ir daržininkystės instituto mokslininkai sukūrė sprendimą, paremtą giliosiomis nanotechnologijomis: tai žaliasis biokompozitas / substratas – aplinkai ir žmogui nekenkiantis inovatyvus produktas, kuris yra biologiškai skaidus ir suteikia augalams optimalias sąlygas. Per augimo ciklą augalai lėtai sunaudoja biokompozitą, pasisavindami visas jiems reikalingas maisto medžiagas, todėl prireikia mažiau papildomų trąšų / maisto medžiagų.

Biokompozito matrica ir morfologinės, fizikinės, cheminės, fitocheminės savybės suteikia palankias sąlygas sparčiai sudygti sėkloms ir greičiau augalams augti. Šis biokompozitas, palyginti su tradiciniais substratais, pasižymi didesniu vandens sulaikymo pajėgumu, todėl leidžia sutaupyti net iki 70–80 proc. vandens.

LAMMC SDI mokslininkų kuriami substratai hidroponinėms auginimo sistemoms turi įvairių privalumų, kurie padeda sėkmingai auginti augalus:

• ekologiškumas: substratai yra biologiškai skaidūs ir nekenkia aplinkai. Jie padeda sumažinti cheminių medžiagų naudojimą;
• didelė maistingumo vertė: substratai turi natūralių maistingųjų medžiagų, kurios gali prisidėti prie augalų augimo ir vystymosi;
• geras drėgmės sulaikymas: substratai padeda palaikyti optimalų drėgmės lygį augalų šaknims;
• oro pralaidumas: substratai itin porėti, o tai užtikrina gerą oro cirkuliaciją, būtiną augalų šaknims;
• pH stabilumas: substratai yra stabilūs pH atžvilgiu, dėl to lengviau kontroliuoti augalų aplinką ir užtikrinti optimalias augimo sąlygas;
• regeneracija: šie substratai gali būti perdirbami ir naudojami pakartotinai, dėl to mažėja atliekų kiekis;
• atsparumas ligoms ir kenkėjams: substratai turi natūralių savybių, kurios padeda apsaugoti augalus nuo ligų ir kenkėjų;
• estetika ir naudotojų patogumas: tai gali būti svarbu auginant augalus namuose ar soduose.

Šiuo metu yra sukurtas produkto prototipas, kuris toliau tobulinamas. Taip pat numatoma sukurti kelis šio produkto variantus su skirtingomis savybėmis.

***

Pasaulio sveikatos organizacijos duomenimis, apie 70 proc. žmogaus sveikatą ir ilgaamžiškumą lemia mityba. Prognozuojama, kad iki 2030 m. maisto poreikis padidės iki 35–68 proc., o tai turės reikšmingų padarinių pasaulio žemės ūkiui, maisto saugumui ir išteklių naudojimui. Siekiant patenkinti šį poreikį, ieškoma tvarių ir inovatyvių sprendimų.