Australische ananas, Deense forel, en maïsboeren in het Midwesten van de VS worden niet vaak onder dezelfde agrarische paraplu samengebracht. Maar zij en vele anderen die gewassen en dieren verbouwen, hebben te maken met een veelvoorkomend probleem:een teveel aan stikstof in het drainagewater. Of het nu uitstroomt naar het Great Barrier Reef of de Golf van Mexico, de voedingsstof draagt ​​bij aan schadelijke algenbloei die vissen en andere organismen van zuurstof verhongeren.

Maar er is een eenvoudige oplossing die de hoeveelheid stikstof in drainagewater aanzienlijk vermindert, ongeacht het productiesysteem of de locatie:denitrificerende bioreactoren.

"Stikstofvervuiling door boerderijen is overal ter wereld relevant, van maïs- en bonenboerderijen hier in Illinois tot suikerriet- en ananasboerderijen in Australië tot diverse boerderijen aan de rand van sloten in België. We hebben allemaal te maken met dit probleem. Het is echt opwindend dat bioreactoren ons samenbrengen rond een mogelijke oplossing, " zegt Laura Christianson, assistent-professor bij de afdeling gewaswetenschappen aan de Universiteit van Illinois en hoofdauteur van een nieuw syntheseartikel dat is geaccepteerd voor publicatie in Transacties van de American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASABE) .

Denitrificerende bioreactoren zijn er in vele soorten en maten, maar in hun eenvoudigste vorm, het zijn loopgraven gevuld met houtsnippers. Water uit velden of aquacultuurfaciliteiten stroomt door de greppel, waar bacteriën die in spleten van houtsnippers leven, nitraat omzetten in een onschadelijk gas dat in de lucht ontsnapt.

Deze conserveringspraktijk aan de rand van het veld is al minstens een dozijn jaar bestudeerd, maar het meeste van wat wetenschappers weten over stikstofverwijderingssnelheden is gebaseerd op laboratoriumreplica's en kleinschalige experimentele opstellingen. De National Resource Conservation Service van de USDA heeft in 2015 een reeks gestandaardiseerde bioreactorrichtlijnen gepubliceerd. gedeeltelijk gebaseerd op Christianson's vroege veldwerk, en nu voegen steeds meer Amerikaanse boeren bioreactoren toe. Ze slaan aan in andere landen, te.

Het ASABE-artikel is het eerste dat de beschikbare gegevens synthetiseert van bioreactoren op ware grootte op werkende boerderijen over de hele wereld.

"Na het verzamelen van alle gegevens, de boodschap is dat bioreactoren werken. We hebben een vermindering van 20-40% aangetoond in nitraat van bioreactoren in het Midwesten, en nu kunnen we zeggen dat bioreactoren over de hele wereld daar redelijk consistent mee zijn, ', zegt Christiansen.

Ze voegt bioreactoren toe, zoals alle conserveringspraktijken, hebben hun beperkingen, maar de uitstoot van lachgas is daar niet een van.

"Mensen maken zich zorgen dat we nitraat in water omzetten voor lachgas, wat een broeikasgas is. We kennen het hele verhaal over lachgas met bioreactoren nog niet, maar we kunnen met een gerust hart zeggen dat ze geen enorm lachgasprobleem veroorzaken, "zegt ze. "Dat zijn ze gewoon niet."

Christianson zegt dat boeren haar regelmatig vragen naar het monitoren van het water in bioreactoren. dus beschrijven zij en haar co-auteurs het proces in het ASABE-artikel. Ze werkte ook samen met het Illinois Farm Bureau om een ​​reeks stapsgewijze video's te maken waarin wordt uitgelegd hoe je het water kunt testen.

"Voor het monitoren, er zijn twee delen. Je moet weten hoeveel water er door de bioreactor stroomt en hoeveel stikstof er in het water zit, " ze zegt.

De korte video's, die gericht zijn op niet-onderzoekers zoals boeren en vrijwilligers op het gebied van waterkwaliteit, deel het proces op in vijf stappen. Christianson merkt op dat haar studenten, postdoctorale onderzoekers, en laboratoriumpersoneel werkten allemaal samen om de serie te maken.

De video's zijn beschikbaar op www.youtube.com/playlist?list=… 4Di-8AnP8Q1MJkVVd91s.

Christianson, die misschien wel 's werelds grootste cheerleader voor bioreactoren is, geeft toe dat de monitoringrichtlijnen en videoseries een beetje egoïstisch zijn.

"We hebben aanbevolen monitoringbenaderingen opgenomen, zodat meer mensen ze zullen bouwen, en dan zullen meer mensen ze in de gaten houden. En dan hebben we meer gegevens om te laten zien hoe goed bioreactoren werken en hoe we ze beter kunnen laten werken."