HISTORIA >Historia.htmlHistoria.htmlshapeimage_6_link_0

AQUAPONICS YHDISTÄÄ VESIVILJELYN JA KALANKASVATUKSEN


Vesiviljely tarkoittaa kasvien viljelyä ilman maata, ts. vedessä. Näin saavutetaan monia etuja verrattaessa perinteiseen tapaan; mullasta siirtyvät kasvitaudit poistuvat, ja kasvien saamien ravinteiden määriä on helpompi kontrolloida. Menetelmä nojaa vahvasti huolella suunniteltuihin ravinneliuoksiin, jotka sisältävät tarkoin määritellyissä suhteissa erilaisia kemikaaleja, suoloja ja muita aineosia, joiden tarkoitus on muodostaa optimaalinen ravinnetasapaino kasvun edistämiseksi. Haittapuolena on näiden ainesosien kertyminen veteen niin, että sitä on säännöllisesti vaihdettava ennen veden muuttumista myrkylliseksi.  Vesiviljelyjärjestelmästä poistettua vettä ei voi sellaisenaan laskea viemäriin, vaan sitä on käsiteltävä haitallisten  ravinnetasojen laskemiseksi.


Kalankasvatuksessa kaloja pidetään suuria määriä tiheästi asutuissa tankeissa, mikä johtaa veden nopeaan saastumiseen kalojen jätteistä sekä ylijäämäisestä kalanruuasta. Nopeasti kasvavat ammoniamäärät ovat kaloille tappavia, joten tankkien vettä on vaihdettava säännöllisin väliajoin. Päivittäin on korvattava jopa 20% koko tankin tilavuudesta. Tämä vaihdettava vesi on myrkyllistä ympäristölle ja on siksi myös käsiteltävä ennen luontoon päästämistä.


Yhdistämällä vesiviljely ja kalankasvatus on mahdollista saada molemmista niiden parhaat puolet ja lähes täysin eliminoida huonot. Aquaponics-menetelmässä kalat ja kasvit elävät symbioottisessa suhteessa, jonka seuraksena on vähän tai ei ollenkaan ympäristölle haitallisia jätteitä.


Kalojen jätteistä suurin osa koostuu ammoniasta ja sen eri yhdisteistä. Tämä vesi, joka puhdistamattomana olisi kaloille pian myrkyllistä, johdetaan pumpun avulla kasvien kasvualtaaseen. Siellä kasvien juurissa luonnollisesti esiintyvä bakteerikanta hajottaa ammonian ensin nitriiteiksi ja sitten nitraateiksi, jotka kasvit puolestaan hyödyntävät ravinteena. Näin bakteeriprosessi puhdistaa veden muuttamalla haitalliset yhdisteet kasveille hyödynnettävissä olevaan muotoon; puhdistunut vesi johdetaan takaisin kalatankkiin, ja kierto alkaa uudestaan.


Käynnissä olevaan tasapainoiseen järjestelmään on lisättävä vain kalanruokaa, sähköä, joka pitää vesi- ja ilmapumput käynnissä sekä aina tarvittaessa uusia kalanpoikasia ja kasvintaimia. Vettä ei tarvitse vaihtaa eikä lisätä, paitsi korvaamaan haihtumisen kautta aiheutunut häviö. Kokonaisuudessaan tarvittava vesimäärä on vain murto-osa siitä, mikä tarvittaisiin tuottamaan sama määrä vihanneksia ja kasviksia perinteisin menetelmin.


Järjestelmästä saadaan runsaita kasvisatoja sekä takuulla tuoretta kalaa. Kasvien kasvuajat ovat huomattavasti lyhyempiä kuin perinteisessä viljelyssä tai jopa vesiviljelyssä. Viljeltäväksi sopivia kasvilajeja on useita; käytännössä kaikki vesiviljelyyn soveltuvat kasvit sopivat myös aquaponicsiin. Myös kalojen suhteen vaihtoehtoja on monia, viimeisen 50 vuoden aikana aquaponicsista ympäri maailmaa karttuneen kokemuksen perusteella soveltuvia lajeja ovat esimerkiksi tilapia, barramundi,  monnikalat, karppi sekä tietyt lohikalat ja ahvenet. Myös makeanveden simpukoita, katkarapuja sekä rapuja on mahdollista kasvattaa.

MEKAANINEN PROSESSI


Fyysisesti järjestelmä koostuu kalatankista (-tankeista) yhdistettynä kasvien kasvualtaisiin. Tankit ja kasvualtaat yhdistyvät letkulla, jonka välityksellä pumppu nostaa veden tankista altaisiin. Kasvualtaat täyttyvät näin ravinnerikkaalla vedellä, joka mahdollistaa bakteerien toiminnan ja sitä kautta veden puhdistumisen. Yksinkertainen automaattilappo imee kasvualtaan veden takaisin tankkiin, ja kierto jatkuu. Lisäksi tarvitaan ilmapumppu pitämään veden happipitoisuus kaloille sopivalla tasolla.


On olemassa muutama yleisesti käytetty tapa kierrättää vettä käytettäessä kasvualtaita joissa on jokin kasvumedia (esimerkiksi ruukkusora). Vettä voidaan kierrättää joko jatkuvalla virtauksella, jossa vesi valuu hiljalleen  kasvumedian läpi ja altaan pohjassa olevien reikien kautta alla olevaan tankkiin, tai tulva-periaatteella, jossa allas täytetään kokonaan ja vedenpinnan saavutettua tietyn määritellyn tason, automaattinen lappo imee altaan veden takaisin tankkiin. Ensiksi mainitussa menetelmässä on se haittapuoli, että vesi menee käytännössä suoraan kasvumedian läpi, jolloin on mahdollista, ettei kasveilla ole riittävästi aikaa hyödyntää kaikkia ravinteita, eikä vesi näin ollen puhdistu täydellisesti.  Veden jakaminen tasaisesti koko kasvualtaalle saattaa myös olla haasteellista.


Jälkimmäinen menetelmä eroaa ensimmäisestä siinä suhteessa, että vesi seisoo altaassa sen ajan, joka pumpulla kestää täyttää se, jonka jälkeen automaattilappo imee kaikki vedet pois. Veden poistaminen kerralla  antaa juurien saada happea ja mahdollistaa tasaisemman kasvun. On kuitenkin huomioitava, ettei veden pinta saa korkeimmillaankaan ylittää kasvumedian pintaa niin, että ravinnerikas vesi pääsisi suoraan kosketukseen valon ja hapen kanssa. Jos näin tapahtuu, vedessä saattaa alkaa kasvaa levää, mikä saattaa häiritä systeemin tasapainoa sekä tukkia letkuja ja muita välineitä.

                                 

Kasvualtaat voidaan täyttää vedellä joko pumppuun liitetyn ajastimen tai jatkuvan pumppauksen avulla.  Ajastinta käytettäessä pumppu toimii tietyn, määritellyn ajan; ylimääräinen vesi valuu suoraan takaisin tankkiin altaaseen asennettujen, määrätyn mittaisten pystyputkien kautta. Pumpun pysähdyttyä vesi tihkuu hiljalleen takaisin tankkiin altaan pohjassa olevien pienten reikien avulla.


Jatkuvaa pumppausta käytettäessa allas ei tyhjene reikien vaan automaattilapon avulla. Tämä hyvin yksinkertainen koje perustuu veden tasaiseen, jatkuvaan pumppaukseen tankista altaaseen. Kun vesi saavuttaa lapon avulla määritellyn tason, syntyy alipaine joka imee kasvualtaan nopeasti tyhjäksi ja palauttaa veden kalatankkiin.

KEMIALLINEN PROSESSI


Aquponics perustuu typen kiertoon. Typpikierto on oleellinen osa koko maapallon ekosysteemin toimivuutta;  se muuttaa ilmakehässä runsaasti esiintyvän typpikaasun eliöille hyödylliseen muotoon, ts. siirtää sen elottomasta elolliseen.


Aquaponics-järjestelmässä systeemiin syntyy typpiyhdisteitä kalojen jätteiden sekä syömättömän kalanruuan myötä.  Suurin osa näistä jätteistä on ammonian muodossa, joka suurina määrinä on kaloille myrkyllistä ja lopulta tappavaa. Tämän vuoksi perinteisessä kalankasvatuksessa vettä on säännöllisesti vaihdettava. Aquaponics-järjestelmässä vettä ei vaihdeta, vaan se johdetaan kasvien kasvualtaisiin, missä kasvien juurissa, ilmassa ja vedessä luonnostaan esiintyvä bakteerikanta (nitrosomonas) muuntaa sen ensin nitriiteiksi ja toinen bakteerikanta (nitrobakteeri) edelleen niraateiksi. Kasvit hyödyntävät nitraatit ravineena, ja näin puhdistunut vesi palautuu kaloille.


Käynnistettäessä uutta aquaponics-systeemiä tarvitaan kahdeksasta kymmeneen viikkoa tarvittavan bakteerikannan muodostumiselle ennen kalojen lisäämistä. Jos kalat lisätään ennen kuin systeemissä on tarpeeksi bakteereita, on vaarana, että bakteerit eivät kykene hajottamaan kaikkea ammoniaa, ja vedestä tulee kaloille myrkyllistä.

Bakteerikannan muodostuminen tapahtuu käytännössä itsestään, sillä niitä on ilmassa, vedessä sekä kasvien juurissa jo valmiiksi. Prosessia voidaan tosin nopeuttaa lisäämällä merileväuutetta, mielellään luonnonmukaisesti valmistettua. Noin kymmenen viikon kuluttua bakteerikanta on riittävän laaja jotta kalat voidaan lisätä ja tasapaino säilyy.


Bakteerien toiminnan kannalta on tärkeää, että veden lämpötila ja happamuus ovat kohdallaan. Nitrosomonas-kannan optimaalinen pH on väliltä 6.0...9.0 ja lämpötila 20...30 celsiusta, nitrobakteerien optimaali sijoittuu puolestaan pH:n puolesta alueelle 7.3..7.5 ja lämpötilan nollasta 49 asteeseen. Arvot eivät ole ehdottomia, ja aquaponics-systeemin normaalin pH:n ollessa usein välillä 6.0...7.0 molemmat bakteerit pystyvät toimimaan.

VEDEN TESTAAMINEN


Veden arvojen seuraaminen on erittäin tärkeää, etenkin uutta systeemiä käynnistettäessä. Mitattavat arvot ovat happamuus (pH), ammonia ja nitraatit. Bakteerikanta muodostuu ensimmäisen kahdeksasta kymmeneen viikon aikana, ja kun kalat tämän jälkeen lisätään, saattaa tasapaino järkkyä. Tämän vuoksi kalojen lisäämisen jälkeen on suositeltavaa testata veden laatu päivittäin noin kuudesta kahdeksaan viikon ajan. Kun tasapaino on saavutettu,  testaus kerran viikossa riittää.


Testaaminen on nopeaa, helppoa ja voidaan tehdä yleisesti saatavilla olevilla välineillä. Esimerkiksi akvaarioliikkeet ja monet internet-sivut myyvät juuri tähän tarkoitukseen olevia testisarjoja, joten saatavuus ei ole ongelma.


Tärkein seurattava arvo on ammonian määrä. Kalojen tuottama jäte on käytännössä kokonaan tätä typpiyhdistettä, joka tietyn määrän vedessä saavutettuaan tekee siitä myrkyllistä ja aiheuttaa ensin kalojen kasvun hidastumisen, kidusten vaurioitumisen ja lopulta kuoleman. Jos testaus osoittaa ammoniatasojen olevan nousussa, kalojen ruokkiminen tulee välittömästi lopettaa päiväksi tai pariksi ja seurata arvon kehittymistä. Toimenpide usein auttaa, koska liian korkeisiin ammoniatasoihin on yleensä syynä liiallinen ruokinta. Jos ruokinnan lopettaminen ei kuitenkaan tuota toivottuja tuloksia, ainoa ratkaisu on vaihtaa osa vedestä – noin kolmasosa riittää. Poistetun veden voi kuitenkin säilyttää ja palauttaa systeemiin myöhemmin, kun tasapaino on taas saavutettu.


Toinen seurattava arvo on nitraattitaso. Tässä tapauksessa arvon nouseminen ei ole niin hälyyttävää ja kiireellistä toimintaa vaativaa kuin ammonian tapauksessa, sillä kohonneet nitraattitasot eivät vahingoita kaloja yhtä nopeasti. Tilannetta voi korjata jälleen ruokinnan väliaikaisella lopettamisella, tai yksinkertaisesti lisäämällä kasveja, jolloin nitraatteja kuluu enemmän.


Kolmas testauksen kohde on veden happamuus eli pH. Sen tulisi olla välilä 6..7, useimmiten lähempänä seitsemää. Kun systeemi on tasapainossa, pH asettuu yleensä itsestään oikealle tasolle ja pysyy siinä. Jos kasvualustana käytetään esimerkiksi savesta tehtyä ruukkusoraa, pH on yleensä lähempänä kuutta, kun taas kivisora nostaa pH:ta lähemmäksi seitsemää. Ajan myötä systeemi usein hieman happanee, johon helppo korjaus on haudata kasvumediaan muutama mikroaaltouunin kautta bakteerien tappamiseksi käytetty munankuori.


Tärkeiden arvojen seuraaminen on oleellinen tekijä systeemin toimimisen varmistamisessa. Jos jokin arvo on pielessä, korjausliikkeet ovat yksinkertaisia. Suurimmat muutokset ja tasapainon heilahtelut tapahtuvat uutta systeemiä käynnistettäessä; tasapainoisessa, käynnissä olevassa järjestelmässä ei usein esiinny ongelmia kunhan kalojen ruokintamäärät ovat kulutusta vastaavia. Tällöin tarvitaan vain viikottaisia varmuustarkastuksia.

kasvualtaan bakteerikanta hajoittaa kalojen jätteet ravinnoksi kasveille

PUMP

puhdistunut vesi palautuu kala-altaaseen

tuote: tuore kala

tuote: tuoreet kasvikset

resurssi: kalanpoikaset

resurssi: kalanruoka

reurssi: sähkö

PUHDISTUNUT VESI

AMMONIAKKI

nitrosomonas

nitrobacteria

growing media (clay pebbles)

GROW BED

FISH TANK

air pump

water pump

hose and fittings

JÄRJESTELMÄ

kalaruoka