Filtración en Hidroponía
Un sistema hidropónico limpio con agua y nutrientes de alta calidad es una de las formas más efectivas de evitar problemas de patógenos y producir una gran cosecha. Actualmente, hay un cambio general que deja de usar tratamientos químicos de agua/nutrientes, hacia enfoques más sostenibles y naturales que ayudan a mantener un equilibrio microbiano saludable, así como a controlar cualquier daño.
La filtración como proceso de purificación de agua existe desde hace mucho tiempo, inicialmente como una forma de limpiar el agua potable y prevenir enfermedades humanas. Sin embargo, esta tecnología ha sido adoptada por los cultivadores de invernadero en hidroponía y es una de las opciones más confiables para el tratamiento del agua y la solución de nutrientes.
¿Por qué filtrar?
Los suministros de agua pueden contener muchos contaminantes y los cultivos varían según su sensibilidad a ciertos problemas de calidad del agua. Es probable que los suministros de agua hidropónicos de agua de lluvia, represas, ríos, embalses y pozos hayan entrado en contacto con plantas y/o patógenos de seguridad alimentaria. Al igual que con la contaminación microbiana, el suelo y otras partículas orgánicas se pueden encontrar en muchas fuentes de agua. La filtración se puede utilizar para eliminar contaminantes en una amplia gama de tamaños de partículas, lo que da como resultado un suministro de agua limpia y de alta calidad. La filtración utilizada en los sistemas hidropónicos es principalmente para limpiar las soluciones recirculantes que han pasado a través de los sistemas de raíces antes de regresar al depósito de nutrientes.
Sistemas de filtración para hidroponía
Filtración Mecánica
Se pueden incorporar varios métodos de filtración en sistemas hidropónicos para diferentes propósitos. Los filtros gruesos o mecánicos en los sistemas de recirculación se utilizan para capturar los desechos en la solución nutritiva que regresa al depósito; estos pueden incluir partículas de sustrato en crecimiento, piezas de sistemas de raíces y suciedad de nutrientes no disueltos y precipitados. Los filtros mecánicos sintéticos (que se utilizan para eliminar contaminantes como arena o granos de tierra, algas, raíces y otras partículas pequeñas) suelen tener un tamaño de poro relativamente grande en el rango de 10 000 a 100 000 nm. En comparación, los filtros de arena lentos tienen tamaños de poro en el rango de 1000 a 1000 nm. Los filtros de arena rápida se pueden usar en sistemas hidropónicos para eliminar partículas grandes del agua de drenaje antes de que se reutilice en el sistema de riego o antes de que se desechen los lixiviados de nutrientes no deseados. La solución nutritiva de retorno puede pasar luego a través de un filtro sintético adicional para eliminar los fertilizantes no disueltos que obstruyen el sistema de riego. A menudo se utilizan filtros similares para pretratar el agua y las soluciones de nutrientes antes de pasar por otros métodos de desinfección, como los rayos ultravioleta o el ozono.
Estos tipos de filtros gruesos también se pueden incluir 'en línea' dentro del sistema de riego para atrapar los desechos antes de que golpeen los goteros o emisores y provoquen obstrucciones. Los filtros mecánicos para cultivos hidropónicos son relativamente económicos y algunos productores innovadores construyen los suyos propios y los incorporan con éxito en una amplia gama de sistemas diferentes.
Filtrado por membrana
Otros tipos de filtración tienen como objetivo eliminar los patógenos de las soluciones de nutrientes recirculantes, pero también se pueden usar para abordar la escasez de agua antes de agregarlos a un sistema hidropónico. Estos son: filtración por membrana, que incluye microfiltración (tamaño de poro 100-1000 nm), ultrafiltración (10-100 nm), nanofiltración (1-10 nm), ósmosis inversa (< 1 nm) y filtración lenta en arena o biofiltración. Hay varios sistemas de filtración de tipo membrana que se pueden usar para eliminar los microbios del agua; los más eficientes utilizan una combinación de filtros de diferentes tamaños para eliminar progresivamente partículas cada vez más pequeñas a medida que fluye el agua o la solución. Los microfiltros (tamaño de poro de 100 a 1000 nm) generalmente eliminan las partículas suspendidas y la mayoría de las bacterias; La ultrafiltración (tamaño de poro de 10 a 100 nm) puede eliminar proteínas, hongos y virus, mientras que la ósmosis de reserva (tamaño de poro <1) se usa para eliminar iones no deseados de fuentes de agua y patógenos.
Cuanto más pequeño es el tamaño de poro de la unidad de filtro utilizada, más se inhibe y ralentiza el flujo de agua, y se requieren presiones más altas y una limpieza frecuente de los filtros para evitar obstrucciones. Muchos sistemas tienen lavado de filtro automatizado para evitar obstrucciones frecuentes y mejorar la eficiencia. Si se usa correctamente, se ha demostrado que la filtración por membrana es efectiva para muchos patógenos diferentes; sin embargo, el sistema requiere un mantenimiento regular para garantizar que funcione correctamente. En los últimos años, la tecnología de filtración desarrollada para su uso en la industria alimentaria y para la purificación del agua ha avanzado mucho en los sistemas de filtración, que son más fiables y económicos que en el pasado.
Filtros de carbón activado
Los filtros de carbón activado o carbón vegetal son una herramienta relativamente económica para el tratamiento del agua y están ampliamente disponibles en una variedad de tamaños diferentes. Estos se utilizan con mayor frecuencia en las fuentes de agua de suministro de agua municipal, donde los productos químicos para el tratamiento del agua pueden convertirse en un problema para los cultivos hidropónicos sensibles. Los filtros de carbón consisten en recipientes llenos de carbón activado que elimina ciertos químicos y compuestos, incluido el cloro y otros químicos y compuestos orgánicos para el tratamiento del agua. El carbón activado es un material producido específicamente para obtener una gran superficie interna (500-1500 m2/g) para la adsorción de determinados sustratos. Si bien estos pueden ser muy efectivos para algunos suministros de agua, el carbón activado requiere un reemplazo frecuente para que el filtro siga siendo efectivo.
Filtración Biológica: Filtro Lento de Arena
La biofiltración es un método de filtración altamente efectivo que se ha utilizado durante mucho tiempo para clarificar los suministros de agua potable. La ventaja de los sistemas de biofiltración es que realizan una filtración completa, desde la eliminación de partículas grandes y sedimentos hasta el control de una variedad de patógenos. La forma de biofiltración más utilizada es en forma de filtros lentos de arena; aunque todavía se construyen principalmente con arena de diferentes tamaños de partículas, otros materiales como la lana de roca granulada han demostrado ser igualmente exitosos. Los filtros de arena lentos no solo son altamente efectivos, sino que pueden construirse con materiales económicos y dependen de poblaciones de microbios beneficiosos que prosperan dentro de la gran superficie del material del filtro para controlar y eliminar los patógenos de las plantas. Los filtros de arena lentos son relativamente fáciles de construir y requieren una columna de grava/arena o un material alternativo adecuado que se clasifique por tamaño de partícula.
La parte superior del filtro debe estar abierta al aire ya que el oxígeno es un componente vital de la filtración biológica con la base del filtro llena de arena o grava más gruesa (8-16 mm) con granos de arena más finos hacia la parte superior del filtro (1 -2mm).
Para operar un filtro de arena lento efectivo, la solución nutritiva o el agua a tratar debe gotear o rociarse sobre la superficie del filtro para no desalojar o romper la superficie del filtro. Luego, el agua o la solución nutritiva fluye lentamente a través del material del filtro y sale de la base para volver a incorporarse al sistema hidropónico. Los estudios han demostrado que el caudal óptimo a través de este tipo de sistemas de filtración es de alrededor de 100 l/m2/hora para una eliminación óptima de patógenos. En estas condiciones, con un caudal lo suficientemente lento, los estudios han encontrado que los patógenos de la pudrición de la raíz, como Phytophthora y Pythium, pueden eliminarse por completo, mientras que Fusarium, virus y nematodos se eliminan a una tasa del 90-99,9 %. La solución nutritiva que fluye a través del filtro se somete a una filtración biológica; sin embargo, este proceso no cambia la naturaleza física o química de la solución, por lo que la CE, el pH y los niveles de iones de los nutrientes individuales no cambiarán durante la filtración. Otra ventaja de este sistema es que la solución nutritiva tratada que sale de la base del filtro está enriquecida con poblaciones de microorganismos benéficos que pueden ayudar aún más en el control y reducción de patógenos cuando se devuelven al sistema hidropónico.
Resumen
Si bien la mecánica, la membrana, el carbón activado y la biofiltración son métodos comprobados para tratar el agua hidropónica y/o la solución de nutrientes, algunos filtros que se usan comúnmente para el tratamiento del suministro de agua no son ideales para el uso hidropónico.
Estos incluyen "ablandadores de agua" que usan resinas de intercambio iónico para eliminar los minerales de las fuentes de agua dura (típicamente calcio y magnesio) y reemplazarlos con sodio. El sodio puede acumularse rápidamente en los sistemas hidropónicos de recirculación y volverse tóxico, por lo que los ablandadores de agua están más restringidos al uso en paredes de enfriamiento por evaporación, donde la eliminación de estos minerales evita la formación de incrustaciones y obstrucciones y no se usa por falta de agua destinada a las soluciones de nutrientes hidropónicos.
Usada correctamente, la filtración es un componente vital de los sistemas hidropónicos. Desde la prevención de la obstrucción de los componentes de riego, la eliminación de sedimentos y material orgánico no deseados y el control de patógenos en las fuentes de agua cruda y la recirculación de soluciones de nutrientes, la filtración es una herramienta eficiente y práctica para el agricultor hidropónico.
Buenos cultivos ;)
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