Forskare från Nagoya University och Meijo University i Japan har utvecklat en ny desinfektionsteknik som har potential att förändra hydroponiskt jordbruk. Deras arbete, publicerat i Environmental Technology & Innovations, visar hur lågtemperaturplasma, genererad genom elektricitet, effektivt kan sterilisera grödor som odlas hydroponiskt, vilket eliminerar behovet av kemisk behandling samtidigt som det främjar hållbar växttillväxt.
Hydroponics, en metod för att odla växter i en näringslösning utan jord, står inför utmaningen med patogen E. coli-kontamination, vilket kan äventyra växtsäkerheten och leda till livsmedelsburna sjukdomar. Traditionellt har bekämpningen av denna risk inneburit kemiska behandlingar som inte bara utgör en miljöfara genom vattenförorening och utsläpp av växthusgaser utan också kräver upprepade utbyten av näringslösningar.
Forskargruppen har banat väg för ett miljövänligt alternativ som använder plasma - ett tillstånd av materia som består av joner, elektroner och neutrala partiklar - för att sterilisera hydroponiska näringslösningar. Detta innovativa tillvägagångssätt utnyttjar kraften hos elektricitet för att generera lågtemperaturplasma, som producerar reaktiva syrearter. Dessa arter omvandlar i sin tur tryptofan - en avgörande aminosyra för växtutveckling - till radikaler som fortfarande kan metaboliseras av växterna men är dödliga för E. coli-bakterier.
Denna plasmabaserade metod stör viktiga metaboliska vägar i E. coli och neutraliserar effektivt bakterierna utan att skada växterna eller miljön. Tekniken är inriktad på glykolytiska och trikarboxylsyracykler, nödvändiga för bakteriell överlevnad, och inaktiverar det kritiska enzymet GAPDH, vilket leder till sterila grödor inom en avsevärt kortare tidsram jämfört med konventionella kemiska behandlingar.
Professor Kenji Ishikawa vid Nagoya University Center for Low-temperature Plasma Sciences lyfte fram de bredare implikationerna av deras fynd och sa: "Vi utvecklade en steriliseringsteknik med användning av syreradikaler, som är lovande som en hygienkontrollteknik för näringslösning i modern hydroponisk odling. " Han betonade anpassningen av deras teknologi till mål för hållbar utveckling och gröna strategier, och noterade dess potential att eliminera användningen av kemiska bekämpningsmedel, minska utsläppen av växthusgaser och främja en övergång från fossila bränslen.
Denna plasmabaserade steriliseringsmetod representerar inte bara ett steg framåt för att säkerställa säkerheten och hållbarheten för hydroponiskt odlade grödor utan understryker också potentialen hos innovativ teknik för att möta pressande miljö- och hälsoutmaningar inom jordbruket.
