Bioponics as a Promising Approach to Sustainable Agriculture: A Review of the Main Methods for Producing Organic Nutrient Solution for Hydroponics

  • I. Szekely
  • M. H. Jijakli
2022 - Water
Palavras-chave: Agricultura sem solo, hidroponia, bioponia, reciclagem de resíduos orgânicos, digestato anaeróbico, chá de composto, degradação microbiana aeróbica
Termos de indexação: Composto líquido, soluções nutritivas, hidroponia orgânica, fertilizantes orgânicos, processos bioquímicos
 

Resumo

A hidroponia é uma técnica de cultivo sem solo na qual as plantas são cultivadas em uma solução nutritiva tipicamente feita a partir de fertilizantes minerais. Esta alternativa ao cultivo no solo pode ser vantajosa em termos de eficiência no uso de nutrientes e água, manejo de pragas e uso do espaço. No entanto, desenvolver métodos para produzir soluções nutritivas baseadas em materiais orgânicos locais é crucial para incluir a hidroponia numa perspectiva de sustentabilidade. Eles também permitiriam que a hidroponia se desenvolvesse em qualquer contexto, mesmo em áreas remotas ou regiões que não têm acesso a fertilizantes comerciais. Esta forma orgânica emergente de hidroponia, que pode ser qualificada como “bioponia”, tipicamente recicla resíduos orgânicos em uma solução rica em nutrientes que pode ser usada para o crescimento das plantas. Muitos métodos foram desenvolvidos e testados nas últimas três décadas, levando a resultados muito heterogêneos em termos de produtividade e qualidade das plantas. Esta revisão descreve os principais materiais orgânicos usados para produzir soluções nutritivas e caracteriza e categoriza os diferentes tipos de métodos. Quatro categorias principais emergiram: um método do tipo “chá”, um método de degradação microbiana aeróbia, um método de digestão anaeróbia e um método de degradação combinado anaeróbio-aeróbio. As vantagens e desvantagens de cada técnica são discutidas, bem como possíveis linhas de melhoria. Isso visa a uma melhor compreensão das ligações entre os resultados agronômicos e os principais processos bioquímicos envolvidos durante a produção, bem como a discutir o método mais adequado para certas plantas e/ou contextos.

 

Abstract

Hydroponics is a soilless cultivation technique in which plants are grown in a nutrient solution typically made from mineral fertilizers. This alternative to soil farming can be advantageous in terms of nutrient and water use efficiency, plant pest management, and space use. However, developing methods to produce nutrient solutions based on local organic materials is crucial to include hydroponics within a perspective of sustainability. They would also allow hydroponics to be developed in any context, even in remote areas or regions that do not have access to commercial fertilizers. This emerging organic form of hydroponics, which can be qualified as “bioponics”, typically recycles organic waste into a nutrient-rich solution that can be used for plant growth. Many methods have been developed and tested in the past three decades, leading to greatly heterogenous results in terms of plant yield and quality. This review describes the main organic materials used to produce nutrient solutions and characterizes and categorizes the different types of methods. Four main categories emerged: a “tea”-type method, an aerobic microbial degradation method, an anaerobic digestion method, and a combined anaerobic-aerobic degradation method. The advantages and drawbacks of each technique are discussed, as well as potential lines of improvement. This aims at better understanding the links between agronomic results and the main biochemical processes involved during the production, as well as discussing the most suitable method for certain plants and/or contexts.

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