SI26438A - Hidroponski sistem s samoprilagodljivo regulacijo ter način njegove proizvodnje - Google Patents

Abstract

Izum Hidroponski sistem s samo prilagodljivo regulacijo ter način proizvodnje se nanaša na tehnično področje hidroponski sistemi. Problem, ki ga rešuje izum je delo in nadzor, rešitev pa samo uravnavanje sistema in s tem pridobivanje zdrave hrane in ekološko ekonomske prednosti. Hidroponski sistem je gredica, stolp ali stena iz ekstrudiranih votlih profilov ali posod iz biopolimerov ali reciklatov. Profil ima odprtine za lončke za substrat, regulatorje gladine dotočno in odtočno cev. Lončki in substrat soobenem zalogovnik iz razgradljivih biopolimerov z gnojili in pametnimi materiali za samo uravnavanje koncentracije, pH in električne prevodnosti in vsebujejo: fotooksidante, aktiviranje s pH, vlago in temperaturo, doziranje korekturnih gnojil, absorbente; stimulative bakterije in glive, oksidante, encime, pospeševalce, aeratorje in surfaktante. Izdelani so s kompaundiranjem, brizganjem, ekstrudiranjem in termoformiranjem. Razkrojne produkte recikliramo s superabsorberji, peroksidom in zatemnitvijo korenin.Doziramo s samoregulacijo iz deževnice ali pipe, brez vloženega dela in elektrike.

Description

HIDROPONSKI SISTEM S SAMOPRILAGODLJIVO REGULACIJO ter način njegove proizvodnje

OPIS IZUMA

A: Tehnično področje, na katerega se nanaša izum, je hidrokultura oziroma natančneje, hidroponski sistem s samoprilagodljivo regulacijo.

B: Predstavitev problema, ki ga rešuje izum

Hidroponika je vrsta hidrokulture, ki vključuje gojenje rastlin brez zemlje z uporabo raztopin mineralnih in organskih hranil v vodi.

Hidroponski sistem s samoprilagodljivo regulacijo kot predmet izuma, izdelan iz pretežno bioosnovane plastike in pametnih biorazgradljivih polimerov, pomaga pri reševanju nekaterih globalnih problemov:

1. Globalni problemi hrana, voda in podnebje • Trije od 17 trajnostnih ciljev Združenih narodov so odgovorna poraba in proizvodnja, podnebni ukrepi in voda, k reševanju teh pripomore urbana hidroponska pridelava z manj vode, brez evtrofikacije morij, brez problematične embalaže iz plastike iz fosilnih virov, ki povzroča težave z odpadki in mikroplastiko v vodi.

• Do leta 2050 bomo morali povečati proizvodnjo hrane za približno 70 %, da bi zadovoljili kalorične potrebe svetovnega prebivalstva 9,8 milijarde ljudi - od katerih bo 68 % živelo v urbanih območjih. Pri linearni rasti donosa kmetijske proizvodnje iz zadnjih 50 let, ne bi bili niti potrebni rasti do leta 2050. Intenzifikacija in širitev zemljišč, ki se uporabljajo za pridelavo hrane, sta edini izvedljivi možnosti za izpolnitev naraščajočih potreb po hrani. Globalno gre 70 % porabe vode za kmetijsko proizvodnjo, predvsem zaradi ne-trajnostnega namakanja. 38 % nezamrznjene zemlje se uporablja za pridelavo hrane, ta odstotek še narašča: do leta 2050 bo treba 593 milijonov hektarjev zemljišč spremeniti v kmetijska zemljišča, da bi zadovoljili predvidene potrebe svetovnega prebivalstva po kalorijah. To postavlja bistvene ekosisteme v nevarnost, da bodo popolnoma uničeni, zlasti tiste, ki so ključni za vzdrževanje že tako porušenega ravnovesja ogljikovega dioksida. Krčenje gozdov je ključno gonilo globalne izgube biotske raznovrstnosti. WWF je ugotovil, da smo izgubili že 52 % svetovne biotske raznovrstnosti. Hidroponsko kmetovanje ponuja rešitev za številne kmetijske probleme.

• Živilska industrija se sooča s povečanimi stroški, nezanesljivo dobavno verigo in ter pomanjkanjem delovne sile. Neposredni razlogi so naraščajoči stroški energije, ne optimalna poraba gnojil in pesticidov, bolezni, vojne in nesreče, naraščajoče zahteve potrošnikov, povečane zahteve za dostavo na dom, klub zaustavitvam pri dobaviteljih materiala in v predelovalnih obratih. Dela v kmetijstvu so manj priljubljena zaradi fizičnega dela.

• Preko 30 % vse proizvedene hrane na svetu se zavrže. Vsako leto več kot 600 milijonov ljudi zboli zaradi uživanja hrane, okužene s klicami, virusi, strupi ali kemikalijami, pri čemer 4,2 milijona ljudi zaradi tega umre; zato je povpraševanje potrošnikov po varnosti hrane glavno gonilo javnih politik in prizadevanj, ki jih vodi industrija. S proizvodnjo nekaterih živil na domu teh nevarnosti ni.

Prekomerno gnojenje polj ogroža okolje. Svetovno prebivalstvo se bo leta 2050 povečalo za eno tretjino ali 2,3 milijarde, kar bo povzročilo eksponentno večjo porabo gnojil. Trg gnojil je presegel 200 dolarjev, pri 4,2 % CAGR Trg organskih gnojil bo dosegel 15,9 milijarde $ do 2927 Pri 5,9 % CAGR bo trg tekočih gnojil vreden 2,4 milijonov $. Dušik (N) je najbolj ključen za rast rastlin, ureja (sečnina) s 46 % vsebnostjo N in nizkimi stroški < 200 $/t pa je najpogosteje uporabljeno gnojilo. Izgublja pa se zaradi slabe 30-odstotne absorpcije pridelkov, periodičnega doziranja in izpiranja hranil z dežjem in namakanjem. Ureja ima tako le 50 % učinkovitost, do 10 % se izgubi kot NH3 kot N₂ in N2O, ki je tudi primarna snov za tanjšanje ozonskega plašča; do 25 % N reagira z organskimi spojinami in do 10 % se izpira v vodo. Posledica so nihanja koncentracije med neučinkovito in toksično stopnjo. Visoka lokalna koncentracija ionov povzroča osmotski stres in povzroča škodo rastlinam, gospodarski upad in resne okoljske težave: izpiranje nitratov, onesnaženje podtalnice, zakisanje tal ter evtrofikacijo sladke vode in oceanov. Sečnino pretvorijo encimi v tleh v amonij, nato pa v nitrit in nitratne ione, ki se zaradi namakanja ali padavin izpirajo v podtalnico. Visoke koncentracije nitratnih ionov v rastlinah in pitni vodi predstavljajo veliko tveganje za zdravje ljudi. Več kot 74 /o energije, ki se porabi za proizvodnjo gnojil, prihaja iz zemeljskega plina.

• Vsako leto se zavrže več kot 12,7 milijona ton plastičnih odpadkov in odnese skozi reke ali veter v oceane in tako uničuje oceane. Več kot dve tretjini se porabi za hrano, količina še vedno narašča in je glavni vir odpadne plastike. Najbolj zastopane plastike so polietilen 23 %, poliestri/poliamidi 20 %, polipropilen 13 % in polistiren 4 %. PLA in PBAT kot najbolj uporabljena biopolimera nista pokazala znakov razgradljive v morski vodi v vsaj 3 letih in lahko trajata 12-18 let. Visoka slanost v morski vodi vpliva na difuzijo vode v PLA, zaradi česar je stopnja razgradljive v morski vodi počasnejša kot v čisti vodi.

• Mnoge države, kot so Francija, Avstrija, Italija, Nemčija, Španija, Portugalska, Slovenija, Kanada, Avstralija, Kitajska, Tajvan, so prepovedale plastične vrečke za večino sadja in zelenjave, s tem preprečijo več milijard kosov plastične embalaže na leto. Velikost trga plastične embalaže znaša 355 milijard dolarjev s CAGR 4,2 %, trg vrečk pa 8,4 milijarde dolarjev.

Slabosti bioembalaže so: visoki stroški zamenjave za mala podjetja, ki povzroči višje stroške tudi v proizvodnji. Slabost bioembalaže je, da zahteva gojenje pridelkov, kot je škrob ali PLA iz koruze, ki lahko služi za ublažitev lakote.

• Večina bioplastike za kompostiranje v morju ni razgradljiva in je ob recikliranju večinoma pomešana z nerazgradljivo plastično embalažo. Vodotopne in hitro razgradljive vrečke se uporabljajo predvsem za neživilske izdelke.

• Bioembalaža se lahko učinkovito razgradi le, če je pravilno odložena. Obstaja nevarnost navzkrižne kontaminacije, ko bioembalaža konča v obratih za recikliranje, kar vpliva na možnost recikliranja drugih izdelkov, kar povzroči še več odpadkov. V tem izumu je na samem mestu nastanka živila uporabljena lahko povratna embalaža.

Sveža, živa zelenjava in sadje morajo biti pakirani v materiale z idealno stopnjo prepustnosti za kisik, kar v osnovi ni nobena plastika. Embalažno folijo s prilagodljivo razgradljivostjo, topnostjo ali prepustnostjo pa lahko uporabimo za fiksiranje/skladiščenje gnojil v hidroponskem substratu

2. Slabosti hidroponskih sistemov. Raziskave kažejo, da je ta način proizvodnje živil varen in učinkovit, vendar je težko premagati odpor in pridobiti zaupanje strank. Spreminjanje odnosa strank glede tega, ali je postopek preveč kompliciran in zamuden, in ali so uporabljene kemikalije dovolj varne pred kontaminacijo ali pred izgubo pridelka, je lahko težavno. Potrebno je več razvoja in demonstracij, da bi dosegli uporabo v velikem obsegu. Hidroponski sistemi za neprofesionalno rabo vsebujejo najpogosteje kameno volno ali kokosove čipse za oporo rastlin, skozi ta medij teče raztopina gnojil 24 ur dnevno. Zato so hidroponski sistemi zelo delikatni in so primerni za bolj usposobljene vrtičkarje. V primeru, da se hidroponska črpalka pokvari ali pa ostanemo brez elektrike, obstaja nevarnost, da se bodo rastline posušile. Potrebno je koncentracijo raztopine regulirati s pH in EC metrom in kemikalijami. Ta postopek ni tako preprost in sprejemljiv za vsakogar, zato se hidroponski sistemi odsvetujejo začetnikom. Vendar to zaustavi razširjanje tega postopka. Pomanjkljivosti hidroponike, dosegljive na trgu so:

Izgradnja sistema je lahko draga; najboljši hobi hidroponski sistemi stanejo preko 1000 €.

• Pred začetkom je potrebno nekaj izobraževanja.

• Sistem potrebuje redno spremljanje, da vse deluje pravilno.

• Nastavitev in upravljanje sistema lahko vzameta veliko časa • Če del kot je črpalka odpove, bo sistem prenehal delovati pravilno • Občutljivost za izpad električne energije • Alge se lahko kopičijo in poškodujejo sistem brez ustrezne nege • Rastline so dovzetne za bolezni, ki se prenašajo z vodo.

• Brez zemlje okoli njih so korenine ranljive.

• Zahteva stalno spremljanje in vzdrževanje • Ekstremne temperature in pomanjkanje hranil hitreje prizadenejo rastline • Mnogo teh problemov rešuje ta izum.

C: Pregled stanja tehnike

V kmetijstvu v nadzorovanem okolju (CEA) so elementi tradicionalnega kmetovanja nadomeščeni z umetnimi. Postopek brez prsti zmanjša tveganje vdora hroščev in plevela. Vertikalna integracija obratov omogoča zmanjšanje njihove rabe zemlje do 90-99 %, hkrati pa povečuje produktivnost. Hidroponske kmetije porabijo do 90 % manj vode. Fotosintetično aktivno sevanje (PAR) je vijolična svetloba z vrhom absorpcije pri 440 nm (modra) in 660 nm (rdeča ) omogočajo LED. V vertikalnih kmetijah lahko kmetje pridelajo 3- do 10-krat več pridelkov na enaki površini. Ta model kmetovanja lahko povzroči 7- do 14-krat več rastnih ciklov. Letno porabi več kot 4,6 milijonov ton na pesticidov, od tega jih 90 % porabi kmetijska industrija, onesnaževanje površinske vode. Svetovni trg hidroponiko je leta 2021 znašal več kot 11,3 milijarde $ s CAGR 11 %. Svetovni trg vodotopnih polimerov pa 30,5 milijard $, z napovedano rastjo CAGR 5.5% od 2022 do 2030, trg biorazgradljivih naravnih polimerov pa 1,2 milijarde $ z napovedano rastjo CAGR 7.7 % v istem obdobju ^Chemanaiyst stroški investicije 46 m^{1 2} notranje hidroponske farme za 3,6-tedenski ciklus solate z 48 LED enotami so npr. 110.000 $ brez objekta, z energijo za 18 ur/d 300 kWh/d, stroški materiala in dela 70 $/d, ustvarja pa prihodek 10.500 $ in povprečen profit. Za izum hidroponski sistem s samoprilagodljivo regulacijo so navedeni pomembni patenti in članki v poševnem tisku, ki opisujejo posamezne komponente izuma, in sicer po bistvenih lastnostih, ki so navedene v zahtevkih, dodane so bistvene patentirane rešitve.

1. Hidroponski sistemi so običajno sestavljeni iz: posode v obliki plastične cevi ali profila, ki tvorijo steno ali gredico ali skled, zloženih navpično, ki tvorijo stolp, odprtine v cevi, skozi katere vsadimo rastline katere želimo gojiti; cevi za povezovanje hidroponskih posod, tesnila za hidroponske posode; črpalke za poganjanje raztopine po ceveh, medijev-substratov, raztopin in pH in EC metrov za uravnavanje hranilne raztopine. Skozi posode se neprestano pretaka raztopina gnojil m vode. Glavne vrste hidroponike se razlikujejo po načinu doziranja vode in so opisane v poglavju 6.

Hidroponski sistem v tem izumu, s samoprilagodljivo regulacijo s trdno konstrukcijo iz reciklirane ali bioosnovane plastike in substratom kot nosilcem gnojil, ki so prevlečena s biopolimeri, ki so ciljno biorazgradljivi in topni v vodi, in omogočajo samoprilagodljive funkcije: koncentracijo, električno prevodnost, pH, in doziranje, doslej ni opisan v patentih. Napredek je opisan na mnogih segmentih kot so: razgradljivi in topni polimeri kot gluten, sirotka, hitozan, škrob, karagenan/glina; biopolimeri kot PLA, PCL, PVA; hidrolitični encim za pospešitev biorazgradljive, tekoče disperzije, pene in nadzorovana biorazgradljiva, elastomer poliuretan z ogrodjem iz trdega diizocianata in mehkega razgradljivega diola; vodotopni polimeri kot γ-butirolakton ali propilen karbonat, polivinilalkohol, polivinilpirolidon, poliakrilamid, polidimetilakrilamid, polivinilacetamid, poliizopropilakrilamid ali polioksazolin, oksazolin ali vodotopen poliamid; (največkrat so predmet patentov za vodotopnost polimeri na osnovi polivinil alkohola in celuloznega etra): pH odzivni polimeri, protimikrobna sredstva kot cinkov in titanov oksid ali srebro, kot so nižin, kloizit; senzorji, testiranje in kontrola parametrov raztopine. Struktura je opisana v številnih patentih:

CN114946635A Intelligent water planting vegetable equipment planting baskets and a water pump

CN114232857A Novel building curtain wall structure

CN106561320A 2016 Multifunctional suspension type plant planting device columns, flowerpot placed in the planting basket

FI125667B 2014 Vertical plant and multi-layer plant lower insulating laver a water retention layer, a fertile and upper insulating layer with holes; two seeding Ulbvb ^{Eco bag wal|}-g^reening system for dust reduction CN106550794B 2020 Integrated Container seedling root irrigation plant wall CN202799835U 2013 Outdoor ecological afforesting wall CN108401729B 2020 Anti-vibration water-saving wall ^{2021 im}P^roved hydroponic plant cultivating apparatus Us4,310,990 Tubular housings hydroponic medium

CN21¹a^20cm ^{CUltUre davice}·^{tube barrel core with water} absorption ri? Su Inteligence water planting system cup sealing ring CN21 APAinloH I f¹ ^^{ter pla} _f ^{nting pot and stereosc}°P^ic planting device through both sidel ^{water P}'^{antin9 ve9etables}’ P'P^e Penetrates θ^ΝΑ¹⁴⁶⁸°^{070Α B}reecling device, breeding system, planting plate betvveen the decomposition and the adjusting tank

CN1114573113Α Microorganism and plant symbiotic purification device for treatmg black

CN21⁷2177⁵⁴U Adjustable pipeline water culture device adjustment pipe is set between 1/2 and 2/3 of the pipeline

CN114982620A Energy-saving emission-reducing large-scale continuous production system ^m²JA⁹ _Oa\⁰^^{8U Novel water} P^|antin9 ^{box in} adjustable cultivation hole CN114680033A Feedmg and discharging control system of pasture plantina rotatmg tower ^{H y}

CN115005086A Adjustable vegetable symbiosis hydroponic device rotating discs ³ nuJ *^{Utomatic weighin}9 ^{device an}d method for leafy vegetables

CN114190267A System for regulating and controlling growth environment phenotypic image acquisition

CN217523496U System for regulating and controlling growth environment black opaque tank o? ^{Seedlin9 device with root ,en}9^{th me}asuring mechanism CN114747471A Hydropomc vegetable planting device, stirring shaftwith feedmg holes

CN114586669A Split embedded cabinet type fish-vegetable symbiotic hydroponic rSnSJSSnl “^onitodn9 ^and °°^ntro1 °^f variables serial communication C02022004482U1 Device for automated cultivation of plants portable

CN114946631A Water planting vegetable seedling device with can promote root density sliding blocks

CN217012162U Three-dimensional water planting breeding device, top swinq joint, bidirectional screw rod, fertilizes ^{H y}

CN217217759U Multi-configuration water planting frame, middle of the bottle body is larger

CN217364131U Water planting plant culture vessel, a sealing plug on L-shaped pipe

CN1145^03813A Water planting disseminatorn, pulling assembly sprina US20220256778A1 2021System and method for portable seltantahed greenhouse

CN217012170U 2021 Modular vertical liquid flow plant water culture unit water culture device «^Ρ7ί⁶ί u²^^{B1 Nutrient solution} discharge device used in plant cultivation flooded hydroponic

ΟΚ1δΟδδδΒ1 20202D to SD folded hydroponic double Container

ΚΡ20210126δ6δΑ 2020Device for home aquaponics

Robot-assisted deep water culture hydroponics fold^{111743374A 2020Water} Planting plant (window) curtain that can open and

CN211746009U 2020 Multifunctional combined water culture device stepped through-hole of the floating plate

TWI66S907B 2016 Hydroponic system that allovvs plants to grow downward

CN108782214A 2018 A kind of single tube double-sided multipurpose stereoscopic hydroponic

US20170283333A1 2017 Method of hydroponically grovving of plants

US20140000163A1 2012 Water culture hydroponics system

US9015991B2 2011 Modular living wall system

CN103444465A 2013 Multilayer seedling-culturing device

FI125667B 2014 Vertical plant and multi-layer plant

CN106561320A 2016 Multifunctional suspension type plant plantino device US20180295800A1 2017 Vertically oriented aerohy2roponic systems of horticulture

EP3011826A1 2016 A green wall and rainvvater drainage ί$^Ρ1θ!⁹?^{3016Β1 2019 Eco bag wall-}9^reening system fordust reduction

CN108401729B 2020 Anti-vibration vvater-saving wall

CN202799835U 2013 Outdoor ecological afforesting wall

Kulture, ki se najuspešneje gojijo s hidroponiko, opisujemo v poglavju uporaba. Najugodnejše kulture v patentih so zelena solata, jagode, paradižnik, gobe, pa tudi manj običajne gomoljnice kot korenje in krompir. Tu navajamo le bistvene za naš izum relevantne patente:

CN217389609U Potato seedling device to take out

CN217127202U Three-dimensional hydroponic device of sewaqe resourceization

CN114532056A Plate-type vvater-culture lettuce harvester based on ordered vegetable ίί!!!™⁷⁵⁷⁸^ ^{2021 Selenium}-rich lettuce hydroponic production method CN112919954A 2021 Water culture nutrient solution for selenium-rich looseleaf lettuce

CN110606777A 2019 Special nutrient solution for hydroponic lettuce and preparation method thereof

CN1 ΐ4Βηη™«Δ p^{018 Metbod for reducin}9 nitrate content of hydroponic lettuce GN114600588A Grass seed screening, preliminary treatment and seeding allCN2158363fiRU Si h ^mushr0°^m P^{lants and} uses hydroponic device CN²J583636⁸U ^{2021 A h}y^dr°P°^nic device for domestic fungus is cultivated CN CN214961674U 2021 Soilless culture co-culture system

CN117031MM ont¹ ®!^{ra berr}y ^water P^|antin9 optimizing planting system

Sm4 4??^{31085A2021 Planting method} of selenium-rich tomatoes 2!^^f^{213182A 2021 Adult tomato water} culture nutrient solution

CN2 7MM0U ΧΤΤ ^bi9.^h-^flaTOrt°^mato hydroponic culture device CN211793510U 2020Automatic addmg device for hydroponic stravvberrv nutrient solution ^y

JP2021177745A 2020 Method for cultivating carrot

2. Razgradljiv nosilec gnojil, ki je topen razgradljiv polimer, in substrati-mediji za uravnavanje koncentracije soli in električne prevodnosti kot aktivna komponenta gnojil za hidroponiko z nadzorovanim sproščanjem omogoča zaključeno krožno ekonomijo skoraj brez odpadkov. Za gnojenje rastlin v hidroponiki uporabljamo anorganska sintetična tekoča gnojila z lastnostmi in razmerji kemikalij npr.: pH 5,5-7,8, EC 25 -33 dS/m, skupni N 0,14-0,33 %, skupni P2O5 0,002-0,017 %, skupni K2O 0,81-11,8 %, OM 0,26-3,2 %, OC 0,26-3,2 % in razmerje C:N 6,1-17,9 ali organska naravna gnojila iz kompostiranega gnoja, stročnic, zelena gnojila in ribje emulzije. Recepti za komercialne hranilne raztopine se razlikujejo glede na proizvajalca in gojeno kulturo, npr. N 150, P 31, K 210, Ca 90, Mg 24, Fe 1, ter Mn, Zn, Cu, B, Mo, slednji v 0.02-0,1 ppm.

• Gnojila s počasnim in nadzorovanim sproščanjem (CRF) se uporabljajo kot slabo topne spojine, ki sproščajo hranila z mikrobno ali kemično nadzorovano razgradljivo nosilca kot obloge ali vgrajene v substrat. Sproščanje hranil se lahko sinhronizira z zahtevami rastlin, npr. na 2,5 mol/l. Stopnja sproščanja hranil, ki jo priporoča CEN Task Force, je 15 % sproščanja hranil v 24 urah in 75 % sproščanja v 28 dneh. To zmanjša količino uporabljenega gnojila. Prevelike koncentracije gnojil in s tem škodljivo slanost in električno prevodnost lahko v hidroponiki dosežemo zaradi povečane koncentracije fito toksičnega koreninskega eksudata, ravni Na in Cu ter spremembe pH pri različnih razmerjih NH₄/NO₃. Kaskadno recikliranje hranilne raztopine je učinkovito za ublažitev izpustov N in P, da se prepreči evtrofikacija. Biopolimeri so ključna komponenta, ki zmanjšuje kopičenje nitratov v rastlinah, kar omogoča znatno nižje razmerje med dušikom in skupnim dušikom ter pufriranje pH. Mlečna in huminska kislina se uporabljata tudi kot biostimulator in kelator. Minerale hidroksi apatit, bentonit, zeolit, silicijev dioksid, montmorilonit, atapulgit in magnetit ali oglje je mogoče dodati kot sredstva za izboljšanje tal in absorbente gnojil npr. za sečninski nitrat in kalcijev fosfat. Razgradljivi nosilci so opisani v številnih patentih:

Veziva z nadzorovano prepustnostjo vsebujejo barierne ali hidrofilne ali porozne materiale za vodo in kisik, da se zagotovi sprejemljiv rok razgradljivosti;

na stopnje prepustnosti vpliva tudi debelina nanosa Prepustnost vodne pare in občutljivost na vodo naravnih veziv lahko povečamo z polisaharidi in proteini, omejimo in nadzorovati pa z mešanicami natrijevega alginata-SA, hidroliziranega kolagena-HC, in nSiO₂. Relevantni patenti so:

Starch filled PLA/PBAT full-biodegradable composite CN110845830B 2022 Polylactic acid-starch-PVA composite degradable film CN109867819A 2019 A kind of starch foaming material CN109880183A 2019

Mixtures of polylactic acid and vvater-soluble polymer RU2561103C2 2015Biodegradable polyester blends US8822584B2 2014- linear polyhydroxyalkanoates and biodegradable polyesters

US US7265^_RR°^nn7 ^co'PP^osdi,^{ons and methods} making the same ut> ut>/zo5188B2 2007-tough and ductile

Method to accelerate biodegradation of aliphatic-aromatic co-polyesters US7053130B2 2006 hydrolytic enzyme

Biodegradable polyester articles containing enzymes KR20200043441A 2020 Biodegradable elastomer TVVI466908B 2015 a polyurethane a hard diisocyanate and a soft segment a degradable diol, Adhesive tape based on polyester polyurethane EP3155034B1 2019 crosslinking aliphatic polyester polyols

Low temperature curable coating compositions and coatinas

CN112534010A 2021 a melamine resin

An acrylic polyester resin and an aqueous coating composition CA3103269A1 2019 by grafting acrylic polymer with a polyester A kind of product for realizing the controllable release of nutrient CN108836948A 2018 using dry coating processes

High-resistance vvater-proof adhesive CN109161363B 2021water-based for adhesion barrier layer

VVater-soluble film with bioactive agents or natural extracts W°20²¹0^22386A1 202*1 quinoa alginate-quinoa and chitosan Method for producing porous material of vvater-soluble polvmer WSPKR10²²03785B1 ²0²1 ^{P y}

VVater-soluble polyvinyl alcohol blend film US²0190338090A1 ²019 polyethylene imine, a polyvinyl pyrrolidone, polyalkylene A method of by the quickly dissolution/svvelling of the vvater soluble polymer CN108938563A ²018

Water-soluble unit dose articles comprising enzymes CN111556891B ²0²1 Marine biodegradable blend of polyester US11149144B^{2 2}015 ? ?J^ai⁰¹ °^{n the water} P^ermeabil’ty of controlled release films Method of h^ydroponicall^y grovving of plants US98²²04²B² 2017 polvmericallv coated h^ydroponic fertilizer controlled release ^y

Organic fertilizer and components thereof CN107459416B ²0²1 Controlled release fertilizer: A revievv on developments ²0²1 Controlled Release Fertilizers: A Revievv on Coating Materials Controlled release micronutrient fertilizers for precision ²0²0 Top 17 Grovv Media for H^ydroponics & Aguaponics

Rastne medije/substrate, ki so v uporabi, sestavljajo mineralni, polimerni ali naravni porozni materiali, kot sledi na pregledu:

• Kamena volna, srednja, baza, obnovljivo; zelo vodovpojna, pH potrebno nevtralizirati, a ekološko sporen • Vermikulit, srednja, baza, kratko; silikat, podoben perlitu, dražji, vpija vodo bolje • Rastni kamen, srednja, kislo, ponovno; 98% iz recikliranih steklenic, dobro razmerje kisik/voda, težko čistiti, ekološko odličen • Borovi ostružki, poceni, nevtralno, kratko; dobro prezračevanje, lahko postane zalita z vodo, obvezno brez lesnih impregnacij • Glmopor, visoka, nevtralno, ponovno; primerno težka, za vse rastline, hitro se izsuši, lahko se čisti • Oasis pene, srednja, nevtralno, ponovno; odprte celice, ekspandiran fenolformaldehid duroplast, z dodatkom surfaktantov in omočil, poceni, a ekološko sporen • Cvetlične pene, poceni, nevtralno, ponovno; oasis pena z aktivnim ogljem, lahko postane zalita z vodo in pušča delce, ni za vse rastline • Vpojni polimeri, poceni, nevtralno, ponovno; ekspandira v vodi za nekajkrat, slabo zadržuje zrak, lahko postane zalit z vodo, enostavno brez črpalke, zalivamo lahko tedensko, zraven seme • Kokos vlakna, poceni, nevtralno, kratko; čudovita omočitev in razmerje kisik/voda, komprimirana distribucija, ekološko najboljša-razgradljiva

Pesek, zelo poceni, nevtralno, ponovno; pogosto mešan s perlitom, vermikulitom in kokosom • Poliuretan pena, poceni, nevtralno, kratko; mehka, vpojna, za sejanje, lahko vsebuje škodljive snovi • Rečni prod, poceni, baza, ponovno; težak, ne vpija vode, lahko menja pH • Riževe lupine, zelo poceni, kislo, kratko; zadrži malo vode, počasna razgradljiva, ne sveže - glive ali bakterije • Perht, poceni, nevtralno, ponovno; ekspandiran kamen, prelahek, absorbira kisik, slabše vodo, ekološko slabši, ne vdihavati • Borovo lubje, poceni, kislo, kratko; kompostirano z dodatkom dušika Kompostni čepi za sejanje, poceni, nevtralno, ponovno; iz komposta, nevarnost razvoja gliv • Mrežni lončki,, poceni, nevtralno, ponovno; uporabljana z drugimi mediji Substrati so opisani v številnih za izum relevantnih patentih. Kot keratin, biooglje, karbonizirana pluta, karbonska ali živalska vlakna, grafenska poliestrska vlakna, stiropor itd. Relevantni patenti:

US11076539B2 2017 Bioceramic and carbon-based hydroponic svstems methods and devices ’ nnn¹A²Jono^{7A1 2020 Keratin}-^based substrate and methods of forming

DE102018132626B 2018 Rooting substrate for hydroponic, aquaponic and aeropomc planting systems dc ¹X⁴,¹ao⁶°x^{97A Re}9^{enerated wood} sponge for hydroponic planting. wood flour PE, EVAC, foammg

CN113620744A 2021Phosphorus-rich biochar, preparation method and water culture nutnent

KR102245372B1 2020 VVater culture apparatus using carbonized cork granules i_h ^RJ ^02326197θ¹ ?°²° ^Functional hydroponic grovving media containing carbon fiber and manufacturmg

US20210321580A1 2020 Chemically treated animal fiber matrix plant cultivation cumposiiion

KR102205570B1 2018 Root plant hydroponic cultivation sheet sponge or styrofoam

GN1100²⁴673B 2018 Graphene polyester fiber hydroponic cotton planting method melt extrusion spinning emit far infrared rays acceleratino the absorption

US10194600B1 2016 4 stage 11 component hydroponics plant collar insert system polyether polyurethane foam

3. Sproščanje in uravnavanje razmerja gnojil, PH in električne prevodnosti.

• Hidroponske hranilne raztopine nimajo kationske izmenjevalne zmogljivosti (CEO) iz gline ali organskih snovi, niti por v tleh, zato se pH, nasičenost s kisikom m koncentracije hranil spremenijo hitreje. Selektivna absorpcija hranil v rastlinah povzroča neravnovesje količine preostalih ionov v raztopini, ki vpliva na pH raztopine in sposobnost absorbiranja hranila s podobnim nabojem, nastalo ionsko neravnovesje povzroči pomanjkanje drugih hranil, tudi če so v raztopim. Odvisno od pH in onesnaževalcev se lahko npr. železo obori iz raztopine, zato so potrebne prilagoditve pH in EC, pufriranje raztopine ali uporaba kelatnih sredstev. Raztopine so standardizirane, npr. Hoaglandova, Long Ashtonova ali Knopova raztopina, in zahtevajo vzdrževanje na skoraj nevtralen pH 6 in prezračujejo s kisikom. Merjenje nitratov se lahko uporablja za oceno preostalih koncentracij drugih bistvenih ionov v raztopini..

• Gnojila sestavljajo predvsem anorganski ioni ključnih elementov, naravne in nove organske spojine, kot so železovi kelati, 17 elementov je ključnih: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, B, Cl in Ni. Važni so tudi dodatni elementi elementi, kot so Na, Si, Va, Se, Co, Al in J. Pomembne so rastlinske hidroponske raztopine npr.:112 delov fermentacijske brozge, 73 delov izcedne vode, 5 delov kisa in 12 delov sestavljene raztopine mineralnih soli. Tekoče gnojilo z nadzorom pH dosežemo npr. z KH2PO4, KOH in huminsko kislino 6:1:1. Mikroelementi dodani so: železov citrat, kelat cinka in borova kislina, an.tiškodljivi sinergistični faktor je mešanica betaina, naftilocetne kisline, indolemaslene kisline in vitaminov, čistilo je poliakrilamid.

• Samoprilagodljivo raztapljanje gnojil s pomočjo razgradljive nosilcev pomeni lažjo uporabo izdelkov za izpolnjevanje potreb strank. Razgradljiva in/ali raztapljanje topljivega ovoja gnojil je prilagojeno tako, da se aktivira tudi s strani potrošnika. Opisane so vodotopne folije PVA iz polivinil alkohola s prilagodljivo razgradljivo/raztapljanjem. Topnost PVA je odvisna od temperature. Opisani so aditivi kot pospeševalci razgradljive in sredstva za zapoznelo razgradljivo, inkapsulirani ali dispergirani v polimeru, prevlečeni ali stisnjeni v dvojni plasti. Pospeševalci razgradljive so lahko kemični pospeševalci kot kalijev in kalcijev karbonat ali amonijev karbonat. Uporabljeni pospeševalci encimov so: glikozilaza, esteraze, celulaze, amidaze, peptidaze, proteaze in amilaze. UV pospeševalci razgradljive in fotosenzibilizatorji so: antrakinon in benzofenon. Pospeševalci oksidativne razgradljive so kovinski katalizatorji, kot so železo, kobalt, mangan, cink, cerij, nikelj, baker, zlato in platina. Opisani so oksidi, avtooksidativm dodatki, mikroorganizmi razgradljive PVA. Za uravnavanje razgradljive se uporabljajo komponente ovoja gnojil za pospeševanje razgradljive m inkapsulacija pospeševalnika razgradljive, razgradljivi biopolimeri m bioelastomeri s pospešeno in nadzorovano biorazgradljivo s hidrolitičnimi encimi, UV absorbenti za pospeševanje razgradljive in s sredstvi za zapoznelo razgradljivo. Nerazgradljive komponente spremenimo v razgradljive z modificiranem z bioaktivnim nano titanovim ali nano cinkovim oksidom, z modificira njem s škrobom in foto senzibilizatorjem. Obvladljiva foto razgradljiva m biološka razgradljiva nosilcev gnojil rešuje problem onesnaževanja voda, ki ga povzroča odpadna plastika.

Zelena stena s hidroponskim sistemom za gojenje rastlin ali okrasitev deluje tudi za zmanjšanje finega prahu, kot anti vibracijska stena za rastline, ki varčuje z vodo m nam odganja komarje. Opisane so vrste namakanja, zbiranje in shranjevanje deževnice, vodni rezervoar, namakalna naprava, sistem za čiščenje odpadne vode, samočistilni dežni sod, kapilarno jedro in sistem za nadzor namakanja, gnojila z mikro hranili z nadzorovanim sproščanjem, ki inteligentno uravnavajo in nadzirajo pH, in suspendirano tekoče gnojilo, in tudi magnetno čiščenje in 3D-hidroponski sistem; vse to v naslednjih patentih: • V zaprtih prostorih je za sožitje človek - hidroponiko nujno zagotoviti stabilne pogoje brez človekovega vmešavanja. To zagotavlja samoprilagodljiv hidroponski sistem, ki temelji na popolni avtomatizaciji in spletu - loT, ki nadzoruje hidroponsko gojenje. Je primeren le za industrijsko gojenje. TDS skupnih raztopljenih trdnih snovi se meri v ppm - deli na milijon, ali z električno prevodnostjo - EC raztopine v mS, 1 mS = 700 ppm. Sladka voda ima TDS manj kot 1000 ppm po standardu WHO, morje pa 15.000 - 30.000 ppm hidroponski sistem pa med 700-750 ppm. Poleg komercialnih anorganskih gnojii uporabljamo v zahtevnih sistemih še doziranje NaHCO₃ in H₃PO₄ za uravnavanje pH. Sproščanje gnojil in uravnavanje razmerja gnojil pH in EC je opisano v številnih patentih:

• Anorganska gnojila:

too²cha⁵n³ne^¹ '°^{Γ hydroponic} °n-substrate plant growing tray thereof⁵³⁹°^{07A S}°^{HteSS hydroponic nutrient tablet and} manufacturing method ?ffiriln¹⁸⁵d⁶⁰^ ?^{021Plant nutrient} solution for remarkably improving vield and mAanp^L ^{nde,IOn SeedS}”^{trace eleme}^ such as potassium calcium magnesium, zine, iron, copper, manganese, boron and the like, can achieve nutrient*loludon ^{Synergist and application}

CN112321373Α 2020 Hydroponic nutrient solution, preparation method • Organska gnojila: CN115010532A Nutrient solution containing organic components and preparation method thereof ^a nu«Pnt⁸rnnta^{9A 2018 A kind} °^f «flJetable hydroponic nutrient solution of the nutrient containing, organic carbon, niItriJnt⁴^ni°f-^{7A 2020 Spe}^^{ial pH value bufferin}g agent for soilless culture nutrient solution amino acid

WO2021185093A1 2020 Method for stabilizing ph value of plant hydroponic nutrient solution citric acid

Low-temperature-resistant suspended liguid fertilizer controlling the oH value of irngation water CN110790596A 2020 ^{9 P Va Ue Ot}

Self-adaptive Hydroponics Čare System for Human-hydroponics J Li 2021 dextXnTd^Sehyde^{e fflm CN1102567050} 2021 tannic acid, chitosan and • Sproščanje in koncentracija soli ter elektroprevodnost KR2021⁵00^242A⁰2⁰n?a^UM^{VatlOn me#10d for reducin}9 ^nitrate of hydroponic KR20210031242A 2019 Microorganism for removing Nitrate and Phosphate oni« A ;· P^s®^odomonasfrimontii drainagesolution testing displly Hydroponic Solution ion concentration receptor v«n¹et«hill²h^{11B 2018 Method for reducin}9 potassium content of hydroponic “ ⁷'^{14 days before} harvested

S20170283333A1 2017 Method of hydroponically grovving plants controlled release coated fertilizer, micronutrients chelated iron

Controlled release fertilizer: A revievv on developments 2021 Controlled Release Fertilizers: A Revievv on Coating Materials Controlled release micronutrient fertilizers for precision 2020 Monon^{396811A 2021 Nor|}-^electric self-control plant planting nNvniAf^042B2 |^Meth£^d °^{f h}y^droP°^nical|y grovving of plants 2017 coating is polyolefin or polyurethanecoated controlled release 11-3-21 N__P__K

US²0170₂38486A1 ₂016 B.odegradable net pots for hydroponic appHcations

4. Aktivni dodatki in pametni materiali • Luc in temperatura. Za notranjo hidroponiko moramo imeti vsaj 14 do 16 ur umetne svetlobe, kiji sledi 10 do 12 ur teme in 18 - 26 C°C. Luči imajo štiri dele, to so žarnica (LED, fluorescenčna, halogenska in visokotlačna natrijeva), pokrov reflektorja, daljinska predstikalna naprava in časovnik. LED so stroškovno in energetsko najučinkovitejše, fluorescentne sijalke so za sajenje in začetne faze, solate in rože, halogenske žarnice so za rastline z več svetlobe, visokotlačne žarnice so za fazo cvetenja in zorenja. Patenti opisujejo še teme obločni žarek, LED v inkubatorju, senčenje, nastavitev in odsevna svetloba, nizkotemperaturna plazma, elektrostimulacija, itd.

• Kisik in dihanje je pomemben za rast in zdravje rastlin v hidroponiki, da rastline pretvorijo CO₂ v energijo med fotosintezo, ker zavira nastanek bakterij m gliv povzročiteljev gnitja korenin in ker poveča absorpcijo hranil.

Rastline jemljejo kisik iz korenin in ga oddajajo listom. To lahko omogočimo na vec načinov: zračna črpalka s poroznim zračnim kamnom, samodejno sifomranje z menjavo gladine, cev kot difuzor zraka, območja kisikovih polj, kjer ni vode, z vodikovim peroksidom, ali z visečimi koreninami. Teme: preprečevanje sedimentacije, naprava za dodajanje kisika, samooksigenacija, prezračevanje, dezinfekcijska naprava, procesna enota za kisik, prezračevanje, čistilec zraka, povratni tip oksidacije, puhalo zraka, so opisane v številnih za izum relevantnih patentih (glej spodaj).

Biostimulanti, zmanjšajo potrebe po anorganskih gnojilih, ne da bi to negativno vplivalo na pridelek; vsebnost nitratov v listih celo pade, kar zadosti uredbi ES1258/2011 za mejo nitratov.

Proteinski hidrolizati in aminokisline in digestat povečajo in izboljšajo pridelke glede na antioksidativno delovanje, vitamin C in vsebnost fenolov, tudi pri npr. 30 % zmanjšani koncentraciji mineralov, ter hkrati zavirajo negativne učinke zaradi slanosti in kopičenja topnih sladkorjev. Stimulanti polifenoli, polisaharidi, organske kisline, terpeni, flavoni in alkaloidi rastlinskega izvora; kemikalije, kot so indolocetna kislina, aminomaslena kislina, naftilocetna kislina, metilamino fenilpropionska kislina, bikarbonatni ioni; in magnetna suspenzija, ionski aktivatorji, fotokatalizator, titanov apatit itd., so opisani v številnih za izum relevantnih patentih:

• Mikrobi kot stimulanti. Rastline v hidroponiki imajo manj možnosti za okužbo s škodljivimi bakterijami kot v zemlji, še bolj se zaščitijo s stimulatorjem koreninjenja, ki vnese selekcionirane koristne bakterijske seve z super močjo, npr. Rhizobacteria (PGPR), Pseudomonas in Bacillus. Pomanjkanje dušika-N upočasni cvetenje in zmanjša raven klorofila v rastlini. Le omejen del N je uporaben za rastline. Spodbujevalni mikrobi in encimi naredijo dušik v raztopini veliko bolj uporaben. Bakterije agrobaoterium rhizogenes, genus lactobacillus. trichoderma viride in scoparia glauca so opisani v za ta izum relevantnih patentih.

• Pametni, nano-materiali. Za avtomatizacijo hidroponike se uporabljajo rešitve z senzorji .aktuatorji. Tudi mikroprocesorji in IOT. Za domačo uporabo so te rešitve prezapletene in drage, zato so meritve in regulacije ročne. V tem izumu pa uporabljamo regulacijo s pametnimi materiali. Pametni polimeri in hidrogeli, ki se odzivajo na dražljaje, se lahko pametno odzovejo na različne dražljaje, npr. pH, encime, glukozo in reaktivne kisikove spojine ali eksogena magnetna in električna polja, temperaturo in svetlobo, skozi spremembe v morfologiji, kot so nabrekanje, razpoke, spremembe v raztopinah in gelih ter hidrofobnost. Pri hidrogelih, ki se odzivajo na pH, odzivne skupine vključujejo vez Schiffovih baz, boratno vez in ionske interakcije, npr. kislo pri bakterijski okužbi. Za temperaturno občutljive hidrogele se uporabljajo poliizopropilakrilamid (PNIPAM) ter želatina in hitozan.

• Superabsorbenti-SAP lahko absorbirajo 100-1000x svoje teže ali 30-60x svojega volumna, ko ga damo v 0,9 % raztopino, vpojnost pade na 50x teže. SAP so zamreženi, da se prepreči raztapljanje. SAP z visokim zamreženjem imajo nižjo vpojnost, a visoko trdnost in ohranijo obliko pod pritiskom. Trije glavni razredi SAP so: 1) poliakrilati in poliakrilamidi 2) cepljeni kopolimeri celuloze ali škroba in akrilonitrila in 3) kopolimeri anhidrida maleinske kisline. Uporabljajo se za plenice, prtičke, blokiranje prodiranja vode, za zadrževanje vode za oskrbo rastlin z vodo. Kalijev poliakrilat s hitozanom da hidrogel (CPG) ki različno deluje v različnih pH in z različnimi koncentracijami in ima visoko tlačno trdnost, dobro biorazgradljivost in dovoljenje AMA.

pH odzivni materiali temeljijo na ionizirajočih funkcionalnih skupinah, kot so karboksilati, amini, fosfati in sulfonati. Pri določenih vrednostih pH, odvisno od konstante kislosti - pKa, imajo funkcionalne skupine pozitiven ali negativen naboj; velikosti nosilcev nabojev se zato spreminjajo z nabrekanjem ali krčenjem. Materiali s kislimi skupinami -COOH in -SO₃H ter z bazičnimi skupinami -NH2 nabreknejo pri bazičnem oziroma kislem pH zaradi električnostatičnih interakcij. Primera sta: alginat s karboksilnimi skupinami, ki ima kislinsko konstanto pKa 4,8, in ima pri visokem pH negativen naboj; hitozan z aminskimi skupinami s pKa 6,3, pa je pri nizkem pH pozitivno nabit. V raztopinah alginat / hitozan so karboksilne skupine zamrežene z aminskimi skupinami, kar tvori gele. Eksperimentalna naprava z nastavljivo višino, internet stvari, pametna zbiranje deževnice, pametna kmetija, ultračist fluidni material, poliuretanska pena/ZnO, samodejno prilagajanje osvetlitve, fotovoltaična plošča, drsnik, električna teleskopska palica, fotoobčutljivi mehanizem, fotovoltaika, daljinsko in inteligentno razmnoževanje, nastavljiv razmik rastlin, senzor nivoja tekočine, senzor pH, senzor EC, senzor osvetljenosti ter senzor temperature in vlažnosti, so opisani v številnih za izum relevantnih patentih: • LED. US20180295800A1 2017 Vertically oriented aerohydroponic systems monitonng, and hghting ^y

CN114938775A Hydroponic plant planting system are beam

A!?^ed.^f?^rT^{Ula h}y^dr°P°ⁿ'c device ineubator, light-shading

CN217523511U Artificial light water culture system

CN1124OT11li 9non ^deViCe °^f ®^Ven '^i9ht ™^{ίΠ!) under lettuce leaf}

CN112493111A 2020 Plant hydropomc system capable of adjusting light magnet ^{a ΟΝ}^^{4071062υ 2020} Three-dimensional hydroponic planting device of multilayer with LED light

CN210630367U 3019 LED optical disk three-dimensional multilayer film type hydropomc culture frame light reflecting parts ^{Method for im}P^ravinS vali* ^of hydroponic vegetables by use ui uiuc liuni LcL/ and ozone⁶⁶² °^Ζ°^ηθ ^generator- ^hydroponic cultivation device using the device, 2^?_β ¹ίίπ⁰⁵?^80ΑΛ®?ί^ν®⁹®^ί3ΐϊΙ® ^{Water Culture ad}°P^tin9 low-temperature plasma assisted nutnent solution ^{K RLJ}274^9427C1 2020 Device for electrostimulation of plants in greenhouses on hydropomc soil electrostatic field

R20220084779A 2020 Cooling and Heating Hydroponic Cultivation System •Kisik: CN205756180U 2016 A kind of hydroponic plant oxygen-increasing device spray head ^y

CN217136339U Automatic oxygen supply water planting vegetable device preventing sedimentation

JP2021185827A 2020 Nutritious liquid culture method deep flow hydroponics (DFT). dissolved oxygen in the nutrient CN111773935A 20200xygen adding device for improving dissolved oxyqen amount of nutrient solution nMQ²?²⁸¹³⁴°^{4U 2020 Se,f}-°^xygenation water culture device

CN10894713RA ^T® * ^breath’ ^aerat'^{On ide}J^a

CN1108947136A 2019A kind of aquaculture wastewater circular treatment and hvdrnnn^ θ^{0 9 device}· ««er device, settler, oxygen Processing unit, the 11y UI UUvI 11U

CN216626993U Water planting plant ventilation unit

CN1148⁷⁷4⁷2A Air purifier ^uiJdung as water^{1Treatment ΡΓ00β}“ ^deVi“ ^{for USing} °^xidati° P°^d CN216088137U ^Backflow tVPe oxidation pond liquid dung vratar oulture system CN107343470A 2017 Desktop hydroponic plant plantervvith air-cleanina function anion blows out the air blower ^g • Stimulanti: CN114532338A Rice culture solution containing gammaaminobutync acid GABA, low N ^{9 9 132A}r ^Wa,e[^cul'^{ure verif}yW efficiency, biostimulant plant-derived 0411423041 R4^?^ChanS^e8’^{Or9aniC acids}’ ^terpenes' ^flav°nes and alkaloide 14230418A Water culture nutrient solution for pinus 65-75% of ABT3 ^458678^^ °^find0!^eacetic acid and 8-12% of naphth^'acid derivative^{6786A Appllcat,on of 2}-methylamino-3-phenylpropionic acid or ?r^¹n\n⁷A^{6302A 2021 L}°dging-resistant water culture device meftod ^{4811A 2021Method for treatin}9 water containing bioarbonate ions, CN113683450A 202η μΤ®⁸° ^{suspension water} culture device magnesiun-“‘θ'™^{9 calcium and} ami¹n¹n¹f ⁹d^429A| ²°²° ^{Vegetable water cu|}ture nutrient solution containing 74 Χλ ΐ ®^{lements: 481} °9^/L of nitrogen, 18.48g/L of phosphorus |⁷ron⁵0⁹207a4^OS^SSIUm’ ³²'^96g/^{L of calcium}> 9.47g/L of magnesium, 0.774g/L of CN1117?^q_fiA X^9ao^neSe’ °-^{198g/L Of boron}’ ^{0 02g/L of zinc} ·CN111713396A 2020 Passive type aquatic plant heterotopic culture eguipment kickboard receives the ascending buoyancy effect of hydroponic liquid ¹

CN1 ί 1685028A 20« experimental water culture device

CN11¹6850^28A 2019 Culture medium for hydroponic culture and hydroponic culture device photocatalyst particlesl o/L dev^°°⁶d¹h⁵t^{A 2018 Plant germination} and grovvth promotor, member device, and hydropomc... titanium apatite ’ bvhIdroponT.^{2016 Vegetab}'^{es fortified with va}nous antioxidant components • Mikrobi: CN107459416B 2021 Organio fertilizer and components featti^re ^{anlSm Γ}θ “θ® ^N’^tnchodema vlride, scoparia glauoa,substrate S²<rfXte^{A1 2020 s,ra}ins for improving production and and agent anc/method^{20 mioroorganism bal}°n9ing to genus lactobacillus, s^¹tto⁷n²⁸«mp^Aos²e¹bacte^k™ °' ^{Ve9etables utria}nt cX^Nof agrob^erium ^{SUitab,e for root} ^tem βχρ³β^ΓτίηΙβη^?«ί3,βΓθοί1ΐΧ^Γ'^βνίοβ^{212998888υ 2}θ²⁰ ^θ'⁹*¹* ^ad^^UStable

CN114342793Α Intelligent home system based on Internet of thinos KRI024377MR1^A<;²⁰²rt^{Smartfarm rainwater}“Hecticn wall by planttpe ^6B1 $ θ™ ^{hydroponics bed for} cultivaton divides the solution KR20220054963A 2020 A smart farm for hydroponic culture

KR102366359B1 Using the action of gravity and material explosion, ultrapure fluidic material, water for hydroponics. ^p

CN112745161A 2021 Nutrient solution formula for hydroponic leafy ^C°T^pris!^{9 hydr0}P°^nic cultured ginseng i\KiU240ooo3B1 2021ZnO photooxidant

US20190112450A1 2016 Hydroponic mat resin polyurethane foam ZnO 0.03!⁴⁷¹ J ¹?r^{A Agr}!^{cultural water} culture vegetable culture račk capable of photosensitive^{09 ph}°^{tOVOltaic plate}’ ^{a slidin}9 ^rai- ^an electric telescopic rod, CN2¹⁶13^4957U 2021Simple insulated building plantfactory coupling photovoltaic ^a

CN214546329U 2021 Agricultural photovoltaic water planting vegetable greenhouse with automatic ^{y CN1}Ί3841603Α 2021 Simple insulated building plant factory coupling photovoltaic power generation ^M

CN106900534A 2017 A kind of vegetable hydroponic photovoltaic plants equipment pendulous device, pump ?^Ν11¹⁶⁸?°?^{0Α 2020} Planting device for remotely and intelligentlv breedmg hydroponic plants PVphotovoltaic

KRIO^rid^RiVn^⁰’’⁰.™? ^P'^{ant deViOe With ad}j^ustabla Plant spacing KR101751955B1 2017 Vegetation mat for the hydropomcs and hydroponic cultivation method using the . supplvino water mto a spaced space between double sheets ^{y 9}

RU2779i?7O^U2ni°_fi ¹ a^A °^{f S * *}.°'^{ar ener9y baloony} hv^oponic device ? .Z⁷⁹¹¹⁷ . ^{2016 Flexible} Container for hydroponic plant growinq two sheets rtiSfioTJS^{131 zero porosity}’ ^{porous la}y^{er is fil|}ed with seeds CN216931297U Automatic water planting device of light filling and intellioent imgation. hgu.d level, pH, EC sensor,, illuminance, temperature and huniidity °u^Ep¹e°rateo*ente^{3A1 2}°°^{8 Promotion of} above-ground growth of plants by VVO2019132029A1 2018 Super-absorbent polymer and water-retention material for agnculture, PVA glyoxylic acid ⁿ material biS^mrt⁸h|^113A·^{1 2}?°^{14 Medium for h}ydroponics and method,starch, a biodegradable resin, foam

5. Odstranjevanje produktov razgradnje, nezaželenih mikrobov, • Koreninski izločki vsebujejo 20-40 % sladkorjev in organskih kislin, pa tudi beljakovin, fenolov in ligninov. Mikrobiom, ki se hrani z njimi in z odluščenimi celicami, vpliva na bližnje območje substrata - rizosfero, vpliva na prenašanje N, P, in K in Fe do korenin, in kompleksne interakcije med vrstami, vključno z vzajemnostjo, parazitizmom in tekmovalnostjo za vire in s tem rast rastlin. Obramba je kroženja hranil, zatiranje bolezni z antibiotiki in presnovnih produktov simbiotičnih in patogenih mikrobov in tudi proizvodnja alelo kemikalij, ki zavirajo rast drugih organizmov, kot so flavonoli, fenoli in nekateri ogljikovi hidrati.

Simbiotične bakterije kot Rhizobium vežejo dušik, zaznavajo flavonoide korenin stročnic, se naselijo na korenine in hranijo s hranili iz rastline, a pretvorijo dušik v uporabno obliko, ki jo rastlina lahko uporabi. Glive in bakterije hkrati nadzorujejo patogene mikrobe, npr. uživajo amebe.

• Škodljivci za notranjo hidroponiko so pajkove pršice, listne uši, bele mušice na listih, ličinke glivičnih komarjev in bakterijske okužbe na koreninah. Najpogostejse bolezni pa so: pepelasta plesen kot-bel prah na listih, peronospora na spodnji strani listov, siva plesen kot sive pege, gniloba korenin in pomanjkanje železa in s tem klorofila. V patentih se opisuje pomoč proti škodljivim členonožcem in ogorčicam, boleznim rastlin, nekrozi listov, metoda zatiranja škodljivcev, pesticidi, ionizator, heterocikli, metabolit prometrina, patogeni mikrobi, insekti, insekticid, pirazol. Kot pomoč se uporablja Ca in Mg soli in kalijev silikat, ki krepi celične stene rastlin in ščiti pridelke pred vročino, sušo in boleznimi in poveča nastanek trihomov in eteričnih olj.

Glive, npr. verticillium lecanii. ubijejo svoje gostitelje in jo lahko uporabljamo v z drugimi biološkimi ukrepi, kot insekticidno milo ali vrtnarsko olje na rastlinski osnovi, ki v hidroponiki zatirajo uši, tripst in bele mušice, milo povzroča dehidracijo žuželk in jih ubije,, olja povzročajo žuželkam ali motnje v presnovi.

• Alge pridejo v hidroponske sisteme preko mikroskopskih spor v zraku; to je nemogoče preprečiti in so trpežne, razmnožijo se neverjetno hitro, rast pa lahko ohranjamo na sprejemljivi ravni, da ne uide izpod nadzora. Alge ne rastejo na suhih površinah in brez luči, kanali in vodi morajo imeti pokrove, algecidi pa so malo uporabni, ker hitro oslabijo in lahko poškodujejo občutljiv koreninski sistem.

• Čiščenje, filtriranje, recikliranje. Prostor za gojenje mora biti dobro očiščen. Prvi korak čiščenja je odstranitev stare mešanice hranil, nato uporabimo vodikov peroksid ali belilo brez vonja. Protimikrobna sredstva zavirajo rast mikroorganizmov, podaljšujejo rok samoregulacije, zmanjšujejo gnitje, ohranjajo kakovost raztopine. Vodikov peroksid je v hidroponiki varna alternativa za čiščenje vode; uničuje plesen, bakterije, glive in alge; dviguje raven kisika v vodi in s tem pomaga koreninam, povečuje sposobnost rastlin za absorpcijo hranil in spodbuja rast; čisti škodljive snovi v vodi, tudi alge, plesni in bakterije na rastlinskih koreninah. Na 11 raztopine dodamo 5 ml peroksida 35 % vsakih pet dni. Uporablja se tudi UVC svetloba v filtraciji vode, izvlečki pešk grenivke, ječmenova slama. Filtracija v peščenih ali disk filtrih služi čiščenju krožečih raztopin, preden se vrnejo v hranilni rezervoar in so večkrat ponovno uporabljene. Čiščenje odplak, mikrobna filtracija, filtriranje lebdečih bakterij, svetilka za čiščenjem, kadmij, metoda deodorizacije so opisani v številnih za izum relevantnih patentih:

• Koreninski izločki: CN112500227A 2020 Preparation method of liquid fertilizer alginate aqueous solution is 0.1-37%, catalytic degradation of toxic organics

CN115165456A Collecting device of root secretion

CN211983098U 2020Water culture device for collecting rhizosphere secretion of cultivated plant

CN114451282A Indoor rapid Identification and screening method for salt and alkali-resistant strains, Hoagland's solution

KR20200001002A 2018 A system for recycling reused waste nutrient • Škodljivci: JP2022153590A Composition for controlling harmful arthropods or harmful nematodes containing

JP2022081650A Harmful arthropod pest control method using heterocyclic compound

CN114487200A Screening prometryn metabolite by adopting plant hydroponics pesticide analysis

JP2021035987A 2020 Pest control method

KR102310679B1 2019 Removal Method of Residual Pesticides Using lonizer in Hydroponic Cultivation ...

CA3152551A 2019 Systems and methods for hydroponic culture without pesticides to repress water release of copper,

FI13238Y1 2021System for eliminating waterborne pathogenic microbes CN214628838U 2021Protection equipment is bred in water planting of protection against insects

JP2021121587A 2021 Method for controlling phytopathogenic microorganisms using crystal of pyrazole ...

CN111742929Α 2020 Synergistic insecticide and application thereof JP2020189891A 2020 Harmful arthropod control method using heterocyclic compound

JP2020109133A 2020 Plant disease control method Chemical solution W02021001531A1 2019Method for enhancing hydroponic plant productivity using glycine betaine reducing leaf necrosis • Alge: CN210808665U 2020 Prevent green algae vvater planting kickboard CN206442873U 2017 Except algae hydroponic device

CN217490073U Modernized agriculture is with removing green alga device • Čiščenje, filter, recikliranje: CN114436477A Indoor three-dimensional vvater planting plant sevvage treatment plant

CN216674187U Microbial filtration type vvater culture planting medium US20200352121A1 2019 Modular Hydroponic System irrigation filter floating bacteria beads that remove predefined bacteria

CN111895348A 2020 Street lamp with air-purifying and vvater planting plant function

CN210202812U 2019 VVall-hanging vegetables hydroponic device of šolar energy rotated by 90° plant purifying area

CN108476956B 2018 Hydroponic method for relieving toxic effect of cadmium on tomatoes sodium hypochlorite Fe

CN108260517A 2018 The deodorization method of nutrient solution in a kind of plant hydroponic

CN112500227A 2020 Preparation method of liquid fertilizer alginate aqueous solution is 0.1-3.7%, catalytic degradation of toxic and harmful organic matters CN115165456A Collecting device of root secretion

CN211983098U 2020Water culture device for collecting rhizosphere secretion of cultivated plant

CN114451282A Indoor rapid Identification and screening method for salt and alkali-resistant strains, Hoagland's solution

KR20200001002A 2018 A system for recycling reused vvaste nutrient • Škodljivci: JP2022153590A Composition for controlling harmful arthropods or harmful nematodes containing

JP2022081650A Harmful arthropod pest control method using heterocyclic compound

CN114487200A Screening prometryn metabolite by adopting plant hydroponics pesticide analysis

JP2021035987A 2020 Pest control method

KR102310679B1 2019 Removal Method of Residual Pesticides Using lonizer in Hydroponic Cultivation ...

CA3152551A 2019 Systems and methods for hydroponic culture vvithout pesticides to repress vvater... electrode for the release of divalent copper, FI13238Y1 2021System for eliminating vvaterborne pathogenic microbes CN214628838U 2021Protection equipment is bred in vvater planting of protection against insects

JP2021121587A 2021 Method for controlling phytopathogenic microorganisms using crystal of pyrazole

CN111742929A 2020 Synergistic insecticide and application thereof

JP2020189891A 2020 Harmful arthropod control method using heterocyclic compound

JP2020109133A 2020 Plant disease control method Chemical solution VV02021001531A1 2019Method for enhancing hydroponic plant productivity using glycine betaine reducing leaf necrosis • Alge: CN210808665U 2020 Prevent green algae water planting kickboard CN206442873U 2017 Except algae hydroponic device

CN217490073U Modernized agriculture is with removing green alga device • Čiščenje, filter: CN114436477A Indoorthree-dimensional water planting plant CN216674187U Microbial filtration type water culture planting medium US20200352121A1 2019 Modular Hydroponic System irrigation filter floating bacteria beads that remove predefined bacteria

CN111895348A 2020 Street lamp with air-purifying and water planting plant function

CN210202812U 2019 Wall-hanging vegetables hydroponic device of šolar energy

CN108476956B 2018 Hydroponic method for relieving toxic effect of cadmium on tomatoes sodium hypochlorite Fe

CN108260517A 2018 The deodorization method of nutrient solution in a kind of plant hydroponic

6. Doziranje vode iz vodovoda ali deževnice.

Glavne vrste hidroponike se razlikujejo po načinu doziranja vode in so:

• Aeroponika - škropljenje korenin • Stenj do absorbenta, brez črpalke • DWC - globokovodno gojenje, lončki na plavajočem stiroporu, preprečevanje gnitja • Plima in oseka, črpalka in časovnik, dobri rezultati • Kapljanje preko absorbenta, črpalka, časovnik, zračna črpalka, manj napredno • NFT - tehnika hranilnega filma - združuje kapljanje, plimo in oseko, tanek film nad nagnjenim dnom, mrežasti lončki namesto absorbenta, strog nadzor- hitro se izsuši.

Doziranje vode je opisano v naslednjih za izum relevantnih patentih:

• Doziranje iz pipe: CN207626292U 2017 A kind of hydroponic regulatino surface

CN217509603U Floating plate system with adjustable water level

CN114617058A Greenhouse water culture system and application solution barrel CN217217757U Family is green water planting vegetable planting breeding device for balcony, tap water pipe

CN114878751A VVater test analytical equipment is traded to water plantina plant ^a

US20220142071A1 2020Hydroponic system with regulatory back flow prevention

CN213881264U 2020 Water supply flow regulating

AU2020103752A4 2020 Incorporating a self-automated hydroponic flow of irrigation

US20210298251A1 2020 Self-watering Container and soil and hydrogel mixture

KR102342010B1 2019 Wall fountain type hydroponic vegetation system water flows

CN206993975U 2017 A kind of automatic water filling hydroponic device

US7926224B1 2011 Green wall planting and irrigation control system

VV02017180111A1 2016 Indoor irrigation system

CN106550794B 2020 Integrated Container seedling root irrigation plant wall CN110959511B 2021 Capillary core vertical upvvard infiltrating irrigation.

• Sobe: CN103262779A 2014- Capillary irrigator consisting of tightly stacked fiat plates and a tube body 2013

CN1475105 2013 Capillary infiltrating irrigation device - Abstract - Europe PMC cotton, wool, silk, bast,

CN110959511B 2021 Capillary core vertical upvvard infiltrating irrigation.

US20140000163A1 2012 Water culture hydroponics system , spraying holes lamp

CN103444465A 2013 Multilayer seedling-culturing device curtain around the roli, sprinkler nozzles

US10588278B2 2016 Adaptable hydroponic irrigation system a liquid transport unit ebb-and-flow

W02017180111A1 2016 Indoor irrigation system timer sprayers, ali dripers CN217336845U Tovver type gravity-flowing vvater culture flovverpot side bolt and set nut

CN115005077A Floating three-dimensional planting device absorbing vvater Pipe

CN115024214A Floating type seedling raising equipment, level sensor

CN114651716A Automatic vvater planting čase of changing of nutrient solution fixed mounting has latex to touch

ECSMU20070858U 2020 hydroponic rotary cultivation system for interior with drip irrigation • Deževnica: US US7926224B1 2011 Green wall planting and irrigation control system re-circulate collected rain vvater,

EP3011826A1 2016 A green wall and rainvvater drainage

KR102194609B1 2020 Rainvvater filter and rainvvater recycle facility • Cirkulacija : US20220312704A1 Enhanced self-draining flood table slidablv removed

CN217546903U Intelligent circulation system for greenhouse, groove attached to plastic film

CN217284376U Nutrient solution self-circulation vvater culture device screvv rod

CN115024212A Nutrient solution cascade recycling circulation system applying so i Hess

CN217241938U Hydroponic with circularly flowing nutrient solution rotating shaft

CN114532205A Soilless culture system for water planting water circulation filter CN215302123U 2021 Miniature balcony hydroponic device with nutrient solution circulation

KR102360426B1 2021 Automatic Circulation Type Hydroponics Plasma purification

CN214936763U2021 Hydroponic nutrient solution circulation filter chiller TVVM628860U Automatic circulation control device for water level of planting CN214801457U 2021S-shaped water culture device in intermittent circulation mode

GB2599503A 2020 Balanced Cascade recirculating deep water culture hydroponics system

CN109287468A 20188A kind of non-circulating type hydroponic device CN209251317U 2018 A kind of non-circulating type hydroponic device JP6292695B1 2017 Hydroponic non-circulating vertical hydroponics system and vertical hydroponics

CN107996385A 2017 The hydroponic planting device that a kind of nutrient solution circulates

D: Opis nove rešitve

Predloženi izum hidroponski sistem s samoprilagodljivo regulacijo za nadzorovano gojenje rastlin se nanaša na inovativne rešitve na modularni opremi izdelani iz bioosnovane ali reciklirane plastike in substratov z gnojili in sistemov za samoprilagodljivo regulacijo sestave in doziranja brez elektrike in avtomatizacije, izdelanih s pomočjo pametnih in biorazgradljivih polimerov. Namen izuma je zagotoviti hidroponski sistem z nič odpadki in z zelo malo vzdrževanja, čim bolj enostaven in poceni, prilagojen za enostavno namestitev in premestitev, ki hkrati olajša proizvodni proces, in omogoči množično uporabo za hobi in profesionalno gojenje. Izumljeni hidroponski sistem ponuja eno od rešitev dveh velikih svetovnih problemov: proizvodnjo sveže hrane blizu uporabnika, na sicer za to neuporabnih urbanih površinah, na njih pa sanira tudi pregrevanje, hrup, CO2 itd. Pri tem gojenju lahko uporabljamo izključno povratno embalažo in z najnižjimi možnimi stroški in to z omejevanjem in celo sanacijo emisij. Tudi embalaža iz biopolimerov namreč ne rešuje problema odpadkov, v morju ni razgradljiva in je ob recikliranju večinoma pomešana z nerazgradljivo plastično embalažo in povzroča težave. V nadaljevanju opisujemo posamezne komponente in izvedbe znotraj njih, ki jih za enoznačnost poimenujemo in označimo z »narekovajem«.

Hidroponski sistem v tem izumu je sestavljen iz strukture iz bioosnovane ali 100 % reciklirane plastike v obliki stene, gredice ali stolpa; lončka, substrata z razgradljivim nosilcem gnojila in dodatkov; sistema namakanja, filtriranja in čiščenja; opcijsko je dodano osvetljevanje.

• Stene so izdelane iz ekstrudiranih ali pultrudiranih votlih profilov, lahko ekspandiranih, različnih oblik, prednostno kvadratnih, ki so pritrjeni na nosilni profil ali steno drug nad drugim v razmiku za višino planirane rastline, in tako tvorijo navpične vrtove, ki omogočajo maksimalno izkoriščanje prostora. Profili imajo luknje za sajenje na razdalji glede na planirano rastlino. V izvedbi »Lonček« so luknje v obliki izvrtine premera, primernega za namestitev lončka s substratom; v izvedbi »Mreža« pa predstavlja luknjo za sajenje oblika pajkove mreže. Ta je vtisnjena z vročim elastično vpetim prebijalom na liniji ekstrudiranja tako, da je na centralni trn ekstrudorske glave kot podaljšek pripet silikonski vložek kot podlaga za vtiskovanje, pri čemer so črte iz centra prerezane, koncentrični krogi pa le globoko vtisnjeni, da omogočajo lahek upogib. Mrežo prekrijemo z elastično membrano z nanosom lateksa z superabsorberjem, prednostno s sprejem. To omogoča hitro, celo robotsko sajenje; seme ali korenine sadike, v razgradljivem hranljivem sadilnem čepu preprosto vtisnemo v mrežo, ki hkrati nudi oporo rastlini. Z membrano prekrita mreža ovira vnos škodljivcev in nesnage, med dežjem pretirano spiranje predvsem pa vdor svetlobe in s tem prepreči rast zelenih alg; za zunanjo hidroponiko zagotovi tudi iztekanje deževnice in kondenzata-rose direktno na korenine in neposredno uporabo te vode. Profili so na konceh zaprti z tesnjenim končnikom, ki ga je pri demontaži, čiščenju ali zamenjavi notranjega substrata mogoče sneti, in med seboj povezani na enem koncu z dotočno cevjo, na drugem pa z zbirno odtočno cevjo, ki vodi v filter. V izvedbi »Loputa« je v odtočnem končniku vstavljena tesnjena obračalna loputa z odtočnimi luknjami na različni višini, z obračanjem, prednostno ročno, spremenimo gladino raztopine pri menjavi kulture ali rastne dobe.

V izvedbi »Reflex« je profil zgoraj konkaven v U obliki, razširjen in prekrit z refleksno tanko Alu folijo, kar omogoči izkoriščanje odbite svetlobe in toplote za fotosintezo, zbiranje več deževnice in preprečevanje škodljivega pregrevanja in izsuševanja korenin in raztopine.

• Gredice so izdelane enako kot stene, le postavljene v vodoravni ali poševni legi, če je prostora dovolj in je to ceneje.

V gredice in stene lahko v izvedbi • Stolpi so izdelani iz brizganih ali termoformiranih večgnezdnih posod iz bio- ali reciklirane plastike, prednostno v obliki marjetice, s posodami, kamor v izvedbi »Lonček« postavimo lončke s substratom, v izvedbi »čep« pa samo kompakten hranljivi sadilni substrat s semenom ali sadiko. Dovajanje vode lahko poteka od spodaj ali zgoraj, tako da kaplja direktno na korenine, z samoregulacijo dotoka, prednostno iz dvignjenega rezervoarja z deževnico, dopolnilno iz pipe, in/ali z vračanjem očiščene odcedne vode s črpalko • Lončki so brizgani ali termoformirani, kot mrežasta posoda za kakršenkoli substrat, lahko tudi prst, in kot nosilec korenin, so narejeni iz v kompostu biorazgradljive plastike ali reciklirane plastike. V prednostni izvedbi »Jajce« so narejeni iz brizgane ali termoformirane lupine iz nastavljivo in/ali samoprilagodljivo razgradljivega naravnega biopolimera, ki služi kot nosilec z vgrajenimi vodotopnimi gnojili in aktivnimi aditivi. Lupina je napolnjena z vlakni in delci iz istega ali podobnega materiala, obdana pa z v kompostu razgradljivo tanko mrežo. Lupina se tekom rasti preprede s koreninami in se razgradi, vsajena/posejana rastlina hranila sproti večinoma porablja, ostanke s koreninami in mrežo kompostiramo in v duhu 100 % krožne ekonomije porabimo za izdelavo novih lončkov.

• Substrat z gnojilom direktno v raztopini oziroma v profilu se uporablja v štirih izvedbah, a) Izvedba »Zalogovnik« uporablja razgradljive nosilce z gnojili oblikovane npr. v kocke, ki jih vstavimo skozi luknje v raztopino ali pritrjene na nosilno mreži vstavimo v profil, b) Izvedba »Koprena« uporablja kopreno ali runo iz naravnih hidrofilnih vlaken npr. kokosovih, ki so prevlečene z razgradljivim nosilcem z gnojili in hkrati delujejo kot stenj, po izrabi pa jih je s koreninami vred mogoče izvleči iz profila. Izvedba c) »Gel« uporablja superabsorbent iz skupine poliakrilati, prednostno kalijev poliakrilat s hitozanom, pa tudi iz skupin poliakrilamidi, cepljeni kopolimeri celuloze ali škroba in akrilonitrila, kopolimeri anhidrida maleinske kisline ali druge superabsorbente, ki tvorijo dovolj trdna zrna gelov, ki služijo hkrati kot nosilec gnojil in rastline ter za dovajanje vode, po uporabi jih lahko izvlečemo in recikliramo. V supervpojne polimere-superabsorbent lahko dodamo gnojila in seme, lahko zdržijo več kot teden brez dolivanja, ekspandirajo v vodi za nekajkrat, a slabo zadržujejo zrak, ko postanejo zaliti z vodo, zato jih lahko oblikujemo v obliko zalogovnikov in namestimo na kopreno, da je voda pod njimi, d) Izvedba »Olup« uporablja razgradljive nosilce z gnojili v obliki zalogovnikov, ki so z omakanjem prekriti z več razgradljivimi sloji, sloji in se po priloženem navodilu za različne rastline aktivira po časovnem planu s strani uporabnika, ki sname priporočene sloje. Za substrate v lončkih lahko uporabimo katerikoli porozen absorbent, prednostno glinopor ali perlit z naravnimi vlakni, prepojen in/ali prekrit z razgradljivim nosilcem, s primešanimi gnojili, e) V izvedbah Lonček in »Čep« sta ta dva opornika rastline izdelana direktno iz nosilca z gnojili.

• Kulture za hidroponsko gojenje so vse vrtne rastline, poleg običajne zelenjave in jagodičevja tudi česen, čebulo, rdečo peso, krompir in celo sadje. Korenje rabi globoko posodo, prenatrpani korenčki ali ob udarcu dna se razcepili in ovili. Maline najraje gojimo z kapljičnim namakanjem brez povratka raztopine. Z notranjo hidroponiko lahko gojimo tudi pomaranče, mandarine in limone. Jabolka, hruške in vinsko trto gojimo z globokimi posodami.

2. Razgradljivi nosilci in porozni substrati za doziranje in uravnavanje koncentracije soli, pH in električne prevodnosti so bistveni del izuma. Samo razgradljiv nosilec (vezivo) trdnega gnojila je kombinacija v vodi netopnih biorazgradljivih naravnih polimerov in v vodi topnih polimerov, pretežno bioosnovanih. Sistem s samoprilagodljivo regulacijo ima komponente, kot so nadzorovani foto razgradljivi, biorazgradljivi ali topni biopolimeri, prilagojeni za aktiviranje s strani potrošnika, ki se uporabljajo kot veziva in nosilci gnojil in aktivnih snovi v trdnih zalogovnikih. To so vložki, bodisi zaščiteni ali izpostavljeni hidroponski raztopini s strani dvoslojne membrane iz pametnih hidrogelov, ki služi kot aktuator, odziven na pH raztopine. Razgradljivost polimera in s tem ciljno in selektivno hitrost raztapljanja povečamo v različnih izvedbah na več načinov: z odstranitvijo vrhnjega bariernega sloja na zalogovniku bodisi ročno pred vstavljanjem ali z uporabo polimera s pH odzivno stopnjo razgradljive; s fotooksidacijskimi dodatki in lokalnim izpostavljanjem UV svetlobi, z izpostavljanjem biorazgradljivim bakterijam in glivam; oksidantom, kemikalijam in encimom. Uporabljene komponente veziva za izboljšanje razgradljive so lahko a) fino porazdeljeni delci biološko razgradljivih, v vodi topnih organskih komponent, in sicer saharidi kot so saharoza, glukoza, maltoza, laktoza; b) organske karboksilne kisline, kot so oksalna, malonska, glutarna, adipinska kislina; hidroksikarboksilne kisline kot mlečna-, jabolčna-, vinska-, citronska- in askorbinska kislina; in aminokarboksilne kisline, c) fino porazdeljeni vodotopni anorganski fosfati, sulfati, nitrati in kloridi z kalijem, magnezijem, kalcijem in železom.

• Netopni razgradljivi polimeri, ki se lahko uporabljajo, obsegajo: prednostno termoplastični škrob TPS, polilaktid PLA in polibutilensukcinat PBS ter dodatke. Netopni razgradljivi polimeri, ki tvorijo nosilec ali ovoj gnojil, vključujejo skupine: alifatski poliestri, poliaminokisline, kopolieter estri, polialkileno oksalati, poliamidi, poliiminokarbonati, polioksaestri, poliamidoestri, polioksaesteramini, polifosfazeni, tirozinpolikarbonati, polianhidridi. Delimo pa jih v naslednje skupine: a) biorazgradljivi poliestri: polilaktid-PLA in kopolimeri, polikaprolakton, poliesteramidi, modificiran polietilen tereftalat, poliglikolna kislina, polietilen karbonat, polihidroksi alkanoati-PHA, polihidroksi butirat-PHB, polihidroksivalerat-PHV, polihidroksibutirat/valerat-PHBV, polihidroksibutirat /heksanoat-PHBH, polihidroksi butirat/oktanoat PHBO, polihidroksi butirat/dekanoat-PHBD, polihidroksi butirat/oktadekanoat PHBOD; polibutilen sukcinat PBS na osnovi sukcinata, polibutilen sukcinat adipat PBSA, polibutilen sukcinat/karbonat PBSC, polibutilen sukcinat/tereftalat; b) polivinilalkohol, celulozni eter in ester, poliakrilat, poliglaktin fenol, polimetilpenten, poliakrilonitril, poliamid, poliamideimid, poliakrilat, polibenzoksazol, policianoarileter, poliesterkarbonat, polietereterketon, polieterimid, polieterketon polietersulfon, poliimid, polioksadiazolo poli, politrikaprolak poliestrski amidi; c) mešanice (blendi) teh snovi z naravnim ali modificiranim škrobom, polisaharidi, ligninom, lesno moko, celulozo in hitinom. V morski vodi biološko razgradljivi polimeri, ki se lahko uporabljajo so prednostno mešanice PLA s polibutilen adipat-ko-tereftalatom - PBAT, polibutilen sukcinatom - PBS, polihidroksialkanoatom - PHA in poli-kaprolaktonom PCL ali naravnimi polimeri. S hidrolitičnimi encimi razgradljivi biopolimeri s pospešeno in nadzorovano biorazgradljivo, ki se uporabljajo, so linearni polihidroksialkanoati, aromatski/alifatski poliestri-AAPE in elastomerni poliuretan. So lahko, zamrežljivi, lahko dihajo, dosegljivi so kot masterbatch, tekoča disperzija, pena, tudi sulfonirani, tudi v kombinaciji z bioaktivnim titanovim oksidom ter tudi bioelastomeri, kot so biorazgradljivi poliester amid-PEA, poliester uretan-PEUR, ali poliester ureja- PEU s poliuretanskim ogrodjem iz trdega diizocianata in mehkega razgradljivega oligomernega diola; ti se v alternativni izvedbi uporabljajo kot barierna veziva, in tudi zamreževala v mikro slojih. Prilagodljivo, pospešeno ali zaviralno sproščanje gnojil za podaljšanje časa samoregulacije po polnjenju raztopine je v izvedbi »Dihajoč« doseženo s prevleko hidrofilnih veziv, ki dihajo. Taki so komercialni polieteramid na biološki osnovi, polieterestrski blok kopolimer ali poliestrski elastomer z inhibitorjem, prednostno je to ciklodekstrin/metilciklopropen-MCP, ki ima z vodo olajšano sproščanje MCP v nosilnem vezivu.

Vezivo iz naravnih polimerov, v izvedbi »Bio«,ki omogoča nastavljive lastnosti, vključuje polisaharide, beljakovine, lipide, voske, mehčala in aditive; uporabimo lahko polisaharide kot škrob, alginat, celulozo, agar, in hitozan; prednostno uporabljamo modificiran škrob, opcijsko pa tudi šelak in naravne rastlinske smole, kot so glukomanan, karagenan, pektin in kalijev alginat. Po potrebi se lahko uporabljata hitozan in lizocim kot protimikrobni sestavini s statusom GRAS. Kot proteine se lahko uporabljajo toplotno denaturirane beljakovine, želatina, zein, gluten, sojine beljakovine, beljakovine iz semena bombaža ali fižola, kolagen, kazein, jajčni albumin in miofibrilarne beljakovine. Dodane lipidne komponente vključujejo živalske in rastlinske voske, rastlinska olja in maščobne kisline, ki se lahko dodajo za proizvodnjo počasi razpadnih veziv. Prednostne kombinacije naravnih materialov z nastavljivo razgradljivo vključujejo uporabo škroba, citronske kisline, hitozana ali akacijevega lignina ter želatine ter mehčala glicerol in sorbitol, da postanejo veziva in premazi bolj prožni. Aktivno delovanje je mogoče doseči z dodajanjem eteričnih olj kot protimikrobnih sredstev in antioksidantov za zmanjšanje stopnje oksidacije in s tem za nadzor razgradljive. Barierne lastnosti veziv iz naravnih biorazgradljivih polimerov so dosežene z vključitvijo lipidov in nasičenih maščobnih kislin ter zamreženih beljakovin in polisaharidov. Lahko se dodajo mehčala glicerol, polietilen glikol-PEG, ali sorbitol, ki vplivajo na paroprepustnost-WVP; z glicerolom dobimo višje vrednosti WVP v primerjavi s PEG in sorbitolom. Dodatek želatine in njeno zamreženje ima za posledico močno povečan vodni kontaktni kot (WCA) in hidrofobnost do 78°, ki je celo višji kot pri nekaterih sintetičnih polimerih, kot so polikarbonat in poliamid z kotom 70° in polisaharidni kompoziti z modificirano celulozo in blendom škrob/PLA. Polisiloksanski ali akrilni tekočekristalni polimer (LCP) omogoča 4-krat večjo prepustnost plinov, a ga zaradi cene lahko uporabimo izjemoma.

• Vodotopne smole za ovoj ali nosilec gnojil, ki se lahko uporabljajo so: 1) modificirani polivinil alkoholi; vinil alkohol se lahko zmeša z vinil acetatom in anionskimi monomeri, kot je vinil ocetna ali maleinska kislina in maleat, anhidrid, fumarat, ali itakonat; topnost PLA lahko pospešimo s PVA.; 2) Ne-PVA vodotopni polimeri, so: a) celulozni derivati: celulozni etri, -estri -amidi in metil-, karboksimetil-, etil-, hidroksietil- in hidroksipropil metil celuloze; b) naravni polimeri kot so želatine, dekstrini, maltodekstrini, škrobi, modificirani škrobi, guar gumi, akacijev gumi, ksantan gumi, karagenan in pululan; c) drugo: vodotopni poliamidi, polietilenimini, polivinilpirolidoni, polialkilen oksidi, poliakrilamidi, polivinil acetati, poliakrilati, poliaminopropilsulfonska kislina in itakonska kislina. Vodotopni anorganski materiali: kalijev klorid ali nitrat, kalcijev bikarbonat, magnezijev klorid, magnezijev sulfat, ogljikovi hidrati. Biološka razgradljiva v morju je lahko enako učinkovita ali celo presežena kot tista, ki je dosežena s standardno celulozno pozitivno kontrolo, to je z visoko zmogljivim biopolimerom, ki se lahko uporablja tako s poliolefini kot z bioplastiko. Vodotopno vezivo v zalogovniku je prilagojeno tako, da se lahko aktivira s strani potrošnikov, in razpade v vodi s hitrostjo, ki je prilagojena porabi gnojil, ki se z razpadanjem sproščajo. Prednostno je tako vezivo izdelano iz blendov polivinil alkohola-PVA. Stopnja topnosti PVA je odvisna od stopnje hidrolize PVA in tudi od temperature. PVA z 90% hidrolizo je topen pri 10°C, PVA z 98% hidrolizo pa je topen pri 60 °C. Z izbiro dodanega polimera, dodatkov in načina uporabe lahko dosežemo prilagodljive aktivne lastnosti veziv. Razgradljiva v hitro topnem blendu za začetno uporabo je lahko dosežena v 1-3 minutah, 1-2 dneh, 1-4 tednih ali več. Dodatki kot pospeševalci razgradljive in sredstva za zapoznelo razgradljivo so kapsulirani ali dispergirani v polimeru, prevlečeni ali stisnjeni v dvojni plasti. Vodotopne mešanice PLA s PVA in MMT se lahko uporabljajo v izvedbi »Vodna« za barierno počasi razgradljivo vezivo, ki zagotavlja bariero za kisik in s tem preprečuje prezgodnjo razgradljivo veziva. To bi namreč povzročila prezgodnja izpostavljenost kisiku vgrajenega pospeševalnika razgradljive, ki ga aktivira kisik. Razgradljivo veziva upočasnimo tudi z vključitvijo antioksidanta v vezivo. Za izboljšanje bariernih lastnosti se uporabljajo tudi polarne binarne mešanice škrob/polimer, polietilen tereftalat bio-PET na biološki osnovi, poliamid bio-PA na biološki osnovi, polibutilen adipat-ko-tereftalat-PBAT, vse z dodajanjem montmorilonita-MMT. Vodotopno vezivo je lahko prevlečeno z drugim vodotopnim ali bariernim vezivom, s čimer po planiranem določenem času spremenimo hitrost doziranja gnojil, npr upočasnitev N gnojil in pospešitev PK gnojil ob zorenju.

• Biološko nerazgradljivi plastični odpadki se v alternativni izvedbi »Reciklat« uporabljajo za proizvodnjo nadzorovanega fotorazgradljivega in biorazgradljivega veziva, modificiranega z bioaktivnim nano titanovim ali nano cinkovim oksidom, modificiranim s škrobom, kalcijevim karbonatom in fotosenzibilizatorjem, kot je dialkil-ditio-karbamat, železo stearat ali cinkov steart, zaradi katerih postane vezivo biorazgradljivo, če je izpostavljeno npr. tri mesece na mikrobno delovanje. Mikroorganizmom omogoči, da se na površini veziva tvori biofilm, in izločajo kisline, ki razgrajujejo polimerno verigo in presnavljajo strukturo veziva. S tem pomagamo reševati problem onesnaževanja, ki ga povzroča odpadna plastika, in preprečujemo zapravljanje virov.

• Dodatki, ki se lahko uporabljajo za ovoj ali nosilec gnojil, so: a) pospeševalci razgradljive: kemični pospeševalci razgradljive, encimi, dodatki za UV razgradljivo, pospeševalci bio razgradljive, pospeševalci oksidativne razgradljive, mikroorganizmi, pospeševalci razgradljive zaradi vlage; b) sredstva za zapoznelo razgradljivo: antioksidanti, UV absorbenti, svetlobni stabilizatorji; c) pomožna sredstva za obdelavo: površinsko aktivna sredstva, emulgatorji, polnila, sredstva proti sprijemanju, sredstva za odstranjevanje lepila, sredstva proti penjenju kot hidrofobni silicijevi dioksidi, sredstva za tvorjenje stabilnega ovoja; d) aktivna sredstva kot so encimi, dišave, razkužila, e) mehčala: sorbitol, glicerol, digilcerol, propilenglikol, etilenglikol, dietilenglikol, trietilenglikol, tetraetilenglikol, polietilenglikoli, 2-metil 1,3 propandiol, mlečna kislina, monoacetin, triacetin, trietil citrat, 1,3 butandiol, trimetilolpropan TMP , polieter triol; f) površinsko aktivne snovi kot so dialkil sulfosukcinati, laktilirani estri maščobnih kislin glicerola in propilen glikola, estri mlečnih maščobnih kislin, kalijevi alkil sulfati, polisorbat 20-80, alkil polietilen glikol etri, lecitin, acetilirani maščobni estri glicerola in propilenglikola, kalijev lavril sulfat, acetilirani estri maščobnih kislin, miristil dimetil amin oksid, trimetil alkil amonijev klorid, kvarterne amonijeve spojine. Za hladnejša podnebja se lahko pripravi nizkotemperaturni zalogovnik z dodatki etilenglikola , glicerola ali trietanolamina. Sledi opis posameznih skupin.

a) Pospeševalci razgradljive se lahko uporabijo do 3 %. Kemijski pospeševalci za uporabo so: kalijev in kalcijev karbonat ali hidrogen in amonijev karbonat. Uporabljajo se lahko tudi druga našteti pospeševalci: na osnovi encimov so glikozilaza, esteraze, celulaze, amidaze, peptidaze, proteaze in amilaze. UV pospeševalci razgradljive in fotosenzibilizatorji so na osnovi antrakinona in benzofenona; pospeševalci oksidativne razgradljive so kovinski katalizatorji, kot so železo, kobalt, mangan, cink, baker, KMnO₄ in CeSO4; avtooksidativni dodatki so limonen, cikloheksadien ter oleostearinska, linolna, oleinska, krotonska, sorbinska, maleinska in akrilna kislina. Redkeje uporabljena pospeševalci so pomembna kot sestavine bioosnovanih gnojil iz odpadne biomase. Mikroorganizmi uporabljeni za razgradljivo PVA so številne bakterije. Pospeševalci razgradljive z vlago so peroksidi magnezija-MgCb, kalcija-CaO2, stroncija-SrO2, barija-BaCh, litija-LiO2, kalija-K202, cinka-ZnCk, srebra-Ag202, bakra- in železa-FeCh.

b) Sredstva za zapoznelo razgradljivo se uporabljajo predvsem antioksidanti in UV absorbenti; kot komponente za izboljšanje razgradljive stabilizatorjev svetlobe lahko upočasnijo razgradljivo za en mesec do eno leto. Za zapoznelo razgradljivo se lahko uporabljajo antioksidanti: karbamati, fosfiti, tioetrski estri, alkilirani monofenoli kot metil-, etil-, butil-, diciklopentil-, metilcikloheksil-, dimetil, dioktadecil-, tricikloheksilfenol, nonil- in alkiltiometil-fenoli. Vodotopna veziva so lahko po izbiri prekrita z netopno anorgansko prevleko, kot je kalcijev karbonat ali sulfat, plovec, ki so povezani z vezivnim materialom, da se prepreči migracija vode vanje in prezgodnje raztapljanje ali degradacija vodotopnega nosilca in s tem sproščanje gnojila. UV absorbenti in stabilizatorji svetlobe so benzotriazoli kot hidroksifenil-, hidroksimetilfenil-, hidroksibutilfenil-, tetrametil butilfenil-, hidroksibutil fenilkloro-, hidroksioktil oksifenil-, amil hidroksifenil-, dimetilbenzil hidroksifenil- in butilhidroksi metoksi karboniletil fenilkloro-benzotriazol. Zmanjšano občutljivost na vodo naravnih veziv na osnovi polisaharidov in proteinov dosežemo s kalijevim alginatom-PA in mešanico hidroliziranega kolagena-HC z nSiO2, tako lahko nadzorujemo prenos vlage v zalogovnik. Prevelika paroprepustnost in občutljivost na vodo je namreč ena glavnih pomanjkljivosti teh veziv.

• Vezivo z nadzorovano prepustnostjo se lahko uporabljajo za zalogovnike v eni od izvedb. Prepustnost veziv je odvisna od uporabljenih materialov, njihove združljivosti in priprave, zato želene prepustnosti (bariere) veziva vnaprej ni mogoče zagotoviti. Potrebna je kombinirana samoregulacija vezana na razgradljivost in prepustnost z pametnimi, npr. pH odzivnimi materiali.

Konstantna prepustnost vodne pare-WVP in prepustnost za kisik-OP sta eni od glavnih lastnosti, ki jih je treba za počasno sproščanje gnojil izboljšati. Nihanja med desorpcijo in absorpcijo vode ter kisika onemogočajo potrebno konstantno sproščanje gnojil. Komercialni barierni in tudi prepustni polimeri niso biorazgradljivi. Kontrolirano prepustno vezivo v tankem sloju v eni od izvedb tega izuma vključuje razgradljiv polimer, ki služi kot vezivo na površini zalogovnika, prednostno je to mešanica polilaktida-PLA in blendiran biopolimer, ter do 1 % poroznega polnila, kot so aluminijev oksid, silicijev dioksid, bazalt in plovec z definirano velikostjo delcev, ki je večja od debeline sloja. Stopnja poroznosti vrhnjega sloja je tako določena in določa stopnjo razgradljive veziva v notranjosti. Povečanje transporta plinov/hlapov je mogoče doseči v eni izvedbi z neporoznimi dihajočimi vezivi s temperaturno odvisno prepustnostjo plinov. Prednostno uporabimo enostavno vezivo polietilen/parafinski vosek, ki odpira prepustne poti za kisik in vodno paro v območju temperature fazne spremembe parafinskega voska.

• Postopki za izdelavo prilagodljivo razgradljivih ali vodotopnih ovojev ali nosilcev gnojil vključujejo mešanje, prepihavanje, napraševanje ali omakanje in impregniranje substratov, za lončke in čepe pa tudi vlivanje, brizganje prešanje, ekstruzijo in termoformiranje. Enkapsulacija pospeševalci razgradljive se uporablja v alternativni izvedbi za nadzorovano sproščanje. Kapsule so izdelane iz: hitozana, polivinil alkohola, melamin formaldehida, poliuretana, ureja formaldehida, polimetil metakrilata, polistirena, polisulfona, politetrahidrofurana, želatine, arabskega gumija, škroba, polivinil pirolidona, karboksimetil-, hidroksietil-, etil- ali metilceluloze, celuloznega nitrata, celuloznega acetat ftalata, arabinogalaktana, poliakrilne kisline, poliamida, polietilenvinil acetata, polilaktid-ko-glikolida, parafina, karnaube, čebeljega voska, stearinske kisline, stearil alkohola, gliceril stearata, šelaka in zeina.

Za izvedbo »Lonček« uporabimo počasi razgradljive blende v sestavi: PLA / (PBS, PBAT, PBAT) blendi 100, acetil tributil citrat-ATBC 5, Ca stearat 5, Ca karbonat 20, Rastlinska vlakna (otrobi) 10. Po mešanju jih ekstrudiramo z dvopolžnim kompaunderjem pri 190-210 °C. Za izvedbo »Jajce« in »Čep« potrebujemo hitro razgradljive blende npr. protein 30, polikaprolacton PCL 50, voda 200, oleinska kislina 15: ureja 8: kalijev sulfid 5. Po dolgotrajnem mešanju jih ekstrudiramo z dvopolžnim kompaunderjem pri 110-124 °C. Vsako novo nepreskušeno recepturo moramo najprej preskusiti glede na hitrost razpadanja, ali pa do ugotovljenih rezultatov raztopino dodatno regulirati z ročnim dodajanjem gnojil.

• Vmešavanje trdnih gnojil izvedemo z dvofaznim kompaundiranjem. Najprej izdelamo polimer prednostno z dvopolžnim korotacijskim ekstruderjem, nato vmešamo želena trdna gnojila in talino oblikujemo v zalogovnike želene oblike. Alternativni postopek izdelave zalogovnika je impregnacija in premaz visoko poroznih absorbentov z raztopinami gnojil, ki jih nato porozno zlepimo pomešane z disperzijami ali penami veziva v želene oblike in osušimo.

3. Uravnavanje razmerja gnojil in pH se z uporabo umerjenega zalogovnika poteka samodejno, za občasno superkontrolo pa so del sistema indikatorji.na osnovi barvil. Gnojila za hidroponiko s počasnim in kontroliranim sproščanjem CRF sestavlja slabo topna matrika iz topnih in razgradljivih bio- in naravnih polimerov. Previsoka slanost, električna prevodnost in spremembe pH pod različnimi razmerji NH4/NO3 bodo zmanjšani z uporabo prilagodljive topnosti in razgradljivosti, pametnega samonadzorovanega doziranja in uravnavanja pH ter koncentracije soli s prilagodljivimi sistemi, ki se odzivajo na pH, in delujejo na osnovi funkcionalnih skupin, ki ionizirajo, kot so kisli karboksilati, fosfati in sulfonati ter bazični amini. Prednostno so to mešanice alginata / hitozana, ki imajo močno pufersko in tudi protimikrobno delovanje ter nabreknejo pri bazičnem oziroma kislem pH. Mlečna in huminska kislina se uporabljata hkrati kot biostimulator in kelator. Ti biopolimeri so tudi ključna komponenta, ki zmanjšuje kopičenje nitratov v rastlinah, kar omogoča znatno nižje razmerje med nitratnim in skupnim dušikom. Prilagodljivo topni polimeri so zato uporabljeni za zajemanje gnojil v poroznem substratu, prednostno glini, in s tem samodejno prilagodijo pH na 5,8 - 6,8 in koncentracijo gnojila, da se doseže optimalna električna prevodnost 1,0-1,4 mS/cm. Pametne pH odzivne mešanice alginata in hitozana, ki pri spremembi pH nabreknejo, se uporabljajo tudi za samoregulacijo ventila za dodajanje sveže raztopine gnojila. Po želji lahko dodamo nezadostne NPK soli. Prednostno uporabimo mešanico kalijevega fosfata, kalijevega hidroksida in huminske kisline 4/1/2, ter glede na kulturo gnojila kot so sečnina ali kalijev nitrat in kalcijev fosfat ter mikro gnojila; vse se lahko doda poroznim mineralom, kot so hidroksiapatit, bentonit, zeolit, silicijev dioksid, in montmorilonit, atapulgit in magnetit ali biooglje, ki se lahko dodajo kot sredstva za izboljšanje tal. Kot opcija se lahko uporabi absorbente za sproščanje gnojila z mikrobno ali kemično nadzorovano razgradljivo, sinhronizirano z zahtevami rastlin, da imamo npr. 2,5 mol/L pri stopnji sproščanja 15 % v 24 urah in do 75 % sproščanja v 28 dneh. V eni izvedbi je dodan ferit, ki omogoča izdvajanje prebitka mineralov in ponovno uporabo z uporabo magneta. Gnojilo s počasnim in kontroliranim sproščanjem se lahko uporabi absorbirano v poroznem substratu ali kompaudirano v razgradljivi matriki kot hranilo v zelenih stenah ali katerem koli domačem sistemu gojenja rastlin ali okrasitev ambienta. Za sestavo matrike lahko služijo ostanki hrane, biomasa in odpadna biorazgradljiva plastična embalaža, kar omogoči krožno ekonomijo.

• Pri sestavi in količini gnojila uporabimo v literaturi objavljene priporočene recepture, za začetnike zadošča nekaj povprečnih podatkov. Pridelki porabijo 2 -2,4 g nitrata za vsak kg pridelka; priporočeno razmerje za NH4⁺:NO3’je 10:90; razmerja drugih gnojil so v nadaljevanju. Vendar je optimalen delež amonija npr. 8% za paradižnik, !0% za jagode in krompir in 25% za solato. Rastline imajo raje amonijak kot nitrite ali nitrate, za uporabo teh jih morajo v amonij, kar je preprosteje z neposredno absorbirajo amonijaka. Padanje pH povzroči konkurenco za hranila, bolezni korenin ali preveč hranil. Prekomerni NH4⁺ povzroči zakisanje rizosfere, toksičnost amonijaka, gniloba cvetov BER itd. Priporočen substrat glede pH so vulkanske kamnine/kokosova vlakna 60:40; perlit pa ima nizko poroznost, napolnjeno z zrakom (AFP) 33 % in zmogljivost zadrževanja vode (WHC) le 56 %. Poleg pričakovanega pridelka je treba upoštevati razpoložljivo površino. Za povprečen pridelek 11 kg/m² moramo dodati 25g gnojil/m². Za profil širine 10 cm in rastline na vsakih 25cm torej zadošča 0,7g gnojil za vsako rastlino.

• Gnojila in njih optimalna sestava za posamezna živila so javno znana in razvite so optimalne recepture za koncentracije posameznih elementov v raztopini. Navajamo tri primere za razne kulture:

a) Splošna uporaba

Mono K fosfat 0,14 g/l

K nitrat 0,55 g/l

Ca nitrat 0,88 g/l

Mg sulfat 0,71 g/l

Železo 0,1 g/l

b) Jagode. pH 5.8-6.2, EC 1.0-1.4 mS/cm. Za maksimalen donos spreminjamo optimalne sestave v času rasti / cvetenje / zorenja, podatki so za 3,7 litra vode: θ g. 4,1 g, 8 g Ca nitrata

2,42 g, 2,4 g, 2,8 g Mg sulfata

2,09 g, 2,8 g, 2,4 g K nitrata

1,39 g, 1,4 g, 1,7 g mono K fosfata

0,46 g, 0,46 g, 0,38 g K sulfata

0,40 g, 0,40 g, 0,40 g 7% železovih keliranih elementov v sledovih; ti vključujejo 7 % železa (Fe), 2 % mangana (Mn), 0,40 % cinka (Zn), 1,30 % bora (B), 1,10 % bakra (Cu) in 0,06 molibdena (Mo), v obliki prahu

c) Paradižnik pH 5,5-6,0, EC < 0,5 mS/cm (voda iz pipe ima pH 8, kar je treba nevtralizirati. Preprosta priprava z volumskim merjenjem soli: amonijev fosfat 10ml, Mg sulfat 20ml, K nitrat 20ml, Ca nitrat 23ml, v ločeni posodi 0,5ml čajne žličke manganovega klorida in 1,2ml čajne žličke borove kisline v 1 litru vode ., 2,5 ml žličke kelatnega železa z 1 litrom vode. Pazimo na prenizko vsebnost kalcija in dušika. Koncentracije po mikro elementih so: Cl 0,85 ppm, Cu 0,05, B 0,44, Fe 2,5, Mn 2,62,Zn 0,09, Mo 0,06. Ko se osvetlitev poveča v poletnih mesecih, dopolnimo količino dušika, ko je svetloba slaba, povečajmo raven kalija. Vendar večina gojiteljev ni pripravljena ali usposobljena za izračun komcentracij posameznih elementov iz kompliciranih formul spojin. Zato se pripravi nekaj vrst zalogovnikov z različno sestavo gnojil, za vsako od njih pa spisek ustreznih rastlin, in za vsako rastlino količina zalogovnikov npr za 100 rastli; tabele so priloga sistemu.

• Anorganska gnojila in mikrognojila so v razgradljivem nosilcu, ki sestavlja zalogovnik, pri uporabi po navodilu do usodnih odstopanj glede razmerij ne bo prihajalo, najbolj občutljivo je razmerje nitrat/amoniak, ki pa ga zazna pH. Profesionalci za kontrolo lahko uporabijo dostopno merjenje nitratov.

• Organska gnojila so zastopana v osnovni sestavi nosilca, uporabniki lahko dodajajo kompost med substrat, ki je lahko tudi prst, priporočene rastlinske ekstrakte pa lahko dodajajo med raztopino, del sistema gnojil so le biostimulatorji in kelatorji kot mlečna in huminska kislina.

• pH se v pufriranih sestavah gnojil grobo kontrolira samodejno že s sproščanjem, v profesionalni izvedbi pa imamo dodana še po en rezervoar za kislo KH2PO4, in bazično KOH raztopino z dozirnikoma na osnovi pametnih pH odzivnih materialov, ki pri prekoračenem pH raztopine ekspandirajo in odprejo dovodno cev.

4. Aktivni dodatki in pametni materiali • Odstranjevalci / absorbenti absorbirajo ali odstranijo nečistoče. Absorbenti, ki se uporabljajo po potrebi so ogljik, zeolit, aluminijev oksid, odstranjevalci pa vodikov peroksid. Emiterji - oddajala' so lahko dodani kot protimikrobna sredstva za preprečevanje rasti mikrobov, ali kot časovno tempirana sredstva za preprečevanje zmrzovanja. Skupaj s sproščanjem gnojil se lahko sproščajo tudi stimulansi vseh vrst in stimulativni mikrobi.

• LED svetila, npr. 18W z rdečo svetlobo in temperiranje s senzorji in tajmerji za samodejno aktivacijo svetlobe in refleksivna ozadja uporabimo predvsem za notranje gojenje v profesionalni izvedbi. Izpostavljenost svetlobi je kontroverzna tema. Nujna je na zunanjih delih rastline za fotosintezo ogljikovih hidratov in rast. Če je hranilna raztopina izpostavljena soncu, pa izgubi življenjsko pomemben kisik in v daljši perspektivi uniči rastline, svetloba pa povzroči rast alg. To preprečujemo predvsem s popolno zatemnitvijo notranjosti profila s zatesnjeno mrežasto odprtino in z črno ali metalno barvo profila.

• Kisik in dihanje je ključni faktor za rast in zdravje rastlin, jemljejo ga iz korenin. Raztapljanje kisika v vodi je sorazmerno s kontaktno površino obeh, torej z vbrizgavanjem mikronizirane vode v zrak ali vpihavanjem mikro mehurčkov v zrak — vse s posebnimi črpalkami, napeljavo in kontrolo, kar za mnoge ni sprejemljivo, Izvedba »Aero« v tem izumu omogoči skoraj teoretično velikost kontaktnih površin zrak/voda z v industriji močno uporabljanim S1O2 ali/in C aerogelom, čigar pore 20-40 nm zavzemajo preko 98% volumna. Uporabimo mešanico: vodo odbojni aerogel v kroglicah / silaniziran vodo vpojni, oba imata ogromno površino do 1000 cm²/g, a ekstremne kontaktne kote 172° in 26°, torej prvi selektivno absorbira kisik in poveča koncentracijo v mehurčkih, drugi absorbira vodo do 99 g/g. Ko sta v mešanici v kontaktu hitro dosežemo nasičenje vode s kisikom. Za vezavo uporabimo naravna vlakna, z mešanico pa trdno napolnimo vrečko iz naravne redke tkanine, tako nastane zalogovnik kisika. V izvedbi »Start« dodamo še trdna razgradljiva kapsulirana gnojila in dodatke, in dobimo zalogovnik kisika in gnojil, torej vse kar rastlina potrebuje. Za doziranje vode je v tej izvedbi najboljše kapljanje na ta zalogovnik iz dovodne cevi s kapilarnimi šobami, pa tudi super absorbent namesto raztopine. Aeracijo lahko omogočimo tudi z uporabo elektrike na več načinov: zračna črpalka s poroznim zračnim kamnom, samodejno sifoniranje z menjavo gladine, cev kot difuzor zraka, območja kisikovih polj, kjer ni vode, z vodikovim peroksidom, ali z visečimi koreninami.

• Pametni, na dražljaje odzivni materiali in indikatorji, dodani v nekaterih od izvedb kot aktivni, varni, poceni, informativni in inovativni visokotehnološki dodatki za doseganje samoregulacije vseh parametrov za določeno časovno obdobje, npr. dokler ne poide zaloga zajete deževnice, pripravljene vode v rezervoarju ali gnojil v vloženih nosilcih. Izvedbe vključujejo materiale kot so:

• Na vodo in Ph odzivni materiali sestavljajo regulacijo namakanja in doziranja korekturnih raztopin in čistil, prednostno je to mešanica naravnih alginata in hitozana, ki pri spremembi pH nabrekne, spremenljivo polarni aerogeli sestavljajo sistem aeracije vode, pH odzivni in deloma temperaturno odzivni materiali uravnavajo koncentracije v raztopini. Barvne indikatorje kisika in redoks potenciala kot je metilensko modro ali pH barvil in encimov, kot je bromofenol modro ter indikatorje patogenov ali bio senzorje uporabljamo za občasno vizualno kontrolo. Foto senzibilizatorje, kot nano cink oksid, klorofil, ali metilensko modro uporabimo v »Foto« izvedbi za foto razgradljive polimere.

5. Odstranjevanje produktov razgradnje, koreninskih izločkov in nezaželenih mikrobov, ki se hranijo z njimi in zavirajo prenašanje gnojil do korenin, izvajamo na več načinov: a) Mešanje vode, hranil, zraka in zaščitnih sredstev brez elektrike je omogočeno v izvedbah iz tega izuma »Aero« »Kapnik« in »Omni«; b) Vodikov peroksid 3% dotočimo iz posebnega rezervoarja, tik pred vklopom polnjenja raztopine v vstopni končnik, z istim pametnim regulatorjem; peroksid potem preko kapljanja najprej očisti zalogovnik in stenj, nato še raztopino in uničuje plesen, bakterije, glive, alge in škodljive snovi; dviguje raven kisika v vodi in povečuje sposobnost rastlin za absorpcijo hranil; c) Antibiotike dodamo v zalogovnik ali v substrat kot opcija za zahtevnejše gojitelje, tako zavremo bakterijske okužbe na koreninah; d) Alelo kemikalije, kot so hitozan, flavonoli in fenoli, ki zavirajo rast tujih organizmov, lahko dodamo v zalogovnik; e) simbiotične glive in bakterije, kot je Rhizobium, ki se hranijo s hranili iz rastline, a pretvorijo dušik v za rastline uporabno obliko in uničujejo patogene mikrobe, lahko dodamo v zalogovnik; f) Škodljivce kot pršice, uši, mušice in ličinke zatremo s sistemičnimi insekticidi in drugimi pesticidi, heterocikli in alkaloidi kot pirazol, in s Ca in Mg solmi in kalijevim silikatom in vrtnarskimi olji na rastlinski osnovi, dodamo na zahtevo v zalogovnik, prednostno pa dodamo substratu, ali listnemu gnojilu, če se pokaže potreba, g) Algam preprečimo rast s popolno zatemnitvijo korenin in raztopine v izvedbi »Mreža«, v hujših primerih z algecidi. h) Čiščenje, filtriranje in recikliranje izvedemo občasno, ko koncentracija nečistoč naraste, vedno vsaj pred novo zasaditvijo. To izvajamo prednostno s sistemom »Dež«. Z obračalno loputo na iztoku iz profila izpustimo stare mešanice hranil in dotočimo vodo za spiranje, dodamo 3% vodikov peroksid. Odtočno raztopino porabimo za namakanje ali filtriramo in recikliramo z navedenimi absorberji z dodano fotooksidacijsko mešanico nZnO in nTiO2 , s tem ,da je filter izpostavljen svetlobi. Raztopne se lahko vrnejo v rezervoar in so večkrat ponovno uporabljene - brez izgub vode in emisije gnojil v okolje.

Doziranje vode iz vodovoda ali deževnice, direktno ali iz dvignjenega vodnega soda s samodejno regulacijo dotoka, s hkratno aeracijo, samodoziranjem gnojil in s samodejnim opozarjanjem na prisotno sušo omogoča nastavljiv samodejni sistem z bežno kontrolo enkrat na 2 do 3 tedne.

• V izvedbi »Dež« uporabimo vodo direktno iz deževnice zbrane v kanalu nad razširjeno gornjo steno hidroponskega profila, ki ima privzdignjene robove. Profil ima torej obliko kanala z dvojnim dnom, pri čemer je gornje dno preluknjano za rastline Da voda ne steče v profil ob rastlini, je uporabljen izrez »Mreža«, ki ima na zarezah membrano iz super hidrofilnega gela, ki mokre nabreknejo in zatesnijo površino. Da vode ne vdre v prevelikih količinah, so v dnu kanala med odprtinami za rastline, na točkah, kjer so pod njimi nameščeni zalogovniki gnojil vtisnjene tanke cevke - kapilare, ki imajo definiran stalen pretok. Ta izvedba lahko zdrži brez dotoka vodovodne vode večino sezone z izjemo trajnih sušnih obdobij.

• Izvedbo »Omni« lahko brez sprememb strukture, le z dopolnitvami sestave komponent izpeljemo iz izvedbe »Kapnik«. Tako lahko izkoristimo prednosti vseh drugih tehnik za rastline z različnimi zahtevami: a) Stenj dobimo, če za steno zalogovnika porabimo vpojni flis; b) Globokovodno gojenje dobimo z zvišanjem gladine z dvigom regulatorja in zasukom regulirne ploščice;

c) Plima in oseka se doseže z spustom regulatorja niže; d) Kapljanje na zalogovnik z aeracijo s spustom regulatorja niže doseže aeracijo kot aeroponika; e) · NFT - tehniko hranilnega filma s spustom regulatorja niže dosežemo z uporabo hranilnih mrežastih lončkov.

• Cirkulaciji raztopine, ki je brez vložka dela in brez elektrike ni lahko izvesti, se izognemo z uporabo minimalne izcedne raztopine za spodnji profil sistema z prstjo kot substrat, ali za kapljično namakanje vrta. Da zagotovimo aeracijo in ionsko izmenjavo neuravnotežene raztopine, uporabimo spodnji sloj peska, sledi močno ilovnata in nato zračna humuzna prst. Notranji sistem uporablja po potrebi klima naprave, pri zunanjem pa lahko dodamo reflektirne nateriale na profil in ozadje, s tem povečamo osvetlitev rastline in preprečimo pregretje korenin. Opozorilo na izsušitev je izvedeno z dvoslojnim trakom z enim slojem iz superabsorbenta; trak je potopljen do dna končnika; ko se izsuši, se močno zvije in bodisi sproži z baterijo, ali malo vetrnico z dinamom, napajan oddajnik ali sproži optičen/zvočni signal; če ni elektrike, npr. klopotec.

E: Funkcionalnost izumljenih izdelkov in procesov

1. Hidroponska oprema s stolpom, steno, substratom, nosilcem z gnojili in samodejnim namakanjem omogoča rast na kateremkoli terenu večini domačih kultur. Razgradljivi nosilci in substrati iz topnega razgradljivega polimera za uravnavanje koncentracije soli in električne prevodnosti in hitrosti sproščanja gnojil, vezanih na substrat iz poroznega absorbenta, kakor tudi samodejno uravnavanje razmerja gnojil, pH in električne prevodnosti omogočajo optimalne donose z minimalno vloženega kapitala in dela. Aktivni dodatki in pametni materiali, kot osvetljava z LED, kontrola temperature, vnos kisika v raztopino, vgradnja stimulantov in mikrobov omogočajo vrhunske rezultate v notranji hidroponiki. Veziva z nadzorovano prepustnostjo omogočajo časovno determiniran potek sproščanja gnojil. Pametni, na okolje odzivni in nano materiali omogočajo popolno avtomatizacijo brez elektrike, vključitev PV modulov pa tudi osvetljevanje in temperiranje brez zunanjih virov. Odstranjevanje produktov razgradnje, nezaželenih mikrobov, škodljivcev in alg z zatemnitvijo dodatki biocidov, fotokatalitskih materialov, ter s čiščenjem in dezinfekcijo, filtriranjem in recikliranjem in ponovno uporabo viška raztopine v celoti zadostimo principom krožne ekonomije

2. Hidroponski sistem s samoprilagodljivo regulacijo s bio/okso razgradljivo ali vodotopno nosilno matriko, ima predvsem okoljske prednosti, a tudi ekonomske z uporabo bioosnovanih, biorazgradljivih in recikliranih materialov Zmanjšuje ogljični odtis in porabo surovinskih virov in energije z uporabo recikliranega in odpadnega materiala, saj je okolju prijazne materiale mogoče večkrat ponovno uporabiti Zmanjšuje stroške distribucije sveže zelenjave, zmanjšuje problem odpadne embalaže. Biorazgradljiva embalaža se bo razgradila in uporabila kot gnojilo. Odsotnost toksinov in alergenov hidroponski pridelavi omogoča bolj zdrav življenjski slog. Hidroponski sistem s samoprilagodljivo regulacijo prav tako utira pot pametnim materialom, ki prihranijo stroške dela, energije ali investicije v avtomatizacijo v skoraj vseh vrstah proizvodnje. Gospodarske in okoljske prednosti izboljšujejo poslovanje in podobo blagovne znamke, širijo bazo strank in privabljajo nove stranke, saj več ljudi postaja okoljsko ozaveščenih. Prilagodljiva razgradljiva in/ali raztapljanje topnih veziv je prilagojena tako, da se lahko aktivira z ravnanjem potrošnikov. Prednost pričujočega izuma je, da pripravlja nadzorovano fotorazgradljivo in biorazgradljivo plastiko, odporno na bakterije, vključno z uporabo odpadne biomase in razgradljive plastike kot surovin. S tem rešuje problem onesnaževanja okolja, ki ga povzročajo ti odpadki, in se izogne zapravljanju virov. Vodotopno vezivo je sestavljeno iz PVA, biopolimerov in mehčal, ki zagotavljajo prednosti, kot so popolna topnost / razgradljivost v vodi in imajo nestrupene lastnosti. Vezivo z nadzorovano prepustnostjo polimera s celično strukturo ali z dihajočimi prevlekami omogoča korelacijo med propustnostjo veziva in sproščanjem gnojil. Neporozne zračne folije se odzovejo na temperaturna nihanja tako, da reverzibilno spremenijo prepustnost plina glede na temperaturno spremembo. Tako povečamo izločanje gnojil in s tem tudi dotok vode v vročih dneh. Naravno vezivo prispeva tudi k nastavljivim lastnostim embalaže: z antioksidanti za zmanjšanje stopnje oksidacije veziva, in z bariernimi dodatki in s tem počasnejšo razgradljivo.

3. Gnojilo za hidroponiko s počasnim in kontroliranim sproščanjem ima dodan organski material, bogat s hranili, k hidroponskim substratom in anorganskim gnojilom, tako poveča njihovo sposobnost zadrževanja vode ter zvišuje pH. Omogoča izdelavo organskega gnojila iz organskih odpadkov; manj verjetno opeče mlade rastline, saj so soli manj koncentrirane, ne vsebuje škodljivih kemikalij in lahko prihrani denar. Konvencionalno kmetijstvo vodi do pomembnega onesnaženja podzemne vode, zlasti z nitrati in fosfati, kar ublaži oblaganje trdnih gnojil z počasi razgradljivimi polimeri. Zelena stena s hidroponiko zagotavlja senčenje in hlajenje stanovanj, odstranjevanje emisij, zmanjševanje ogljikovega dioksida, pregrevanja ulic, filtriranje drobnega prahu, odganjanje mrčesa, utišanje hrupa, preprečuje odboj žarkov, porabo deževnice in omogoča udobje in proizvodnjo gojenje zelenjave, jagodičevja, gob, zdravilnih rastlin in rož kot hobi in s tem zdravljenje stresa, in s tem rešujejo vrsto velemestnih težav.

4. Aktivna dodatki gnojilu ali substratu kot so odstranjevalci in absorbenti neželenih sestavin ali produktov podaljšujejo čas samodejne regulacije ali povečajo zanesljivost delovanja in kakovost pridelanih proizvodov. Lahko absorbirajo, odstranjujejo in izločajo nečistoče iz raztopine in tako podaljša rok njene uporabnosti z zaustavitvijo degradacijskih reakcij, rasti neželenih mikrobov in presežkov soli. Podaljšan rok uporabnosti pomeni poznejši čas do dodatnega polnjenja. Tehnologija čiščenja je vgrajena v strukturo zalogovnika. Antimikrobna sredstva zavirajo rast mikrobov s podaljšanjem roka uporabnosti za 15%, barierni dodatki in antioksidanti minimizirajo učinke pronicanja kisika skozi matriko, zavirajo rast neprimernih pigmentov in aerobnih mikroorganizmov, zavirajo oksidacijo lipidov in razvoj plesni. Aktivna hidroponika ponuja tudi prednosti, kot so sveži izdelki na dosegu roke, vpliv na okolje in zunanji pritisk za spremembo pretiranega gnojenja in uničevanja voda, čisto hrano za razliko od konkurence, povečanje obsega proizvodnje hrane Inteligentna/pametna veziva z indikatorji ne le pasivno ščiti raztopino, ampak izvaja tudi druga dejanja. Pametni materiali v vezivih lahko nadzorujejo notranje pogoje in se nanje ustrezno odzovejo z oddajanjem koristnih snovi ali absorbiranjem tistih, ki negativno vplivajo na raztopino. Lahko zaznajo prisotnost metabolitov mikroorganizmov, amonijaka, žveplovega dioksida, vodikovega sulfida, in organskih kislin ali aminov. Omogočajo ohranjanje primerne sestave raztopine, in zagotavlja ali mikrobiološko varnost sistema, prispeva k varstvu okolja z uporabo biorazgradljivih in biokompatibilnih rešitev ter potrošniku omogoča racionalno in ozaveščeno izbiro.

5. Doziranje vode iz vodovoda ali deževnice in prednosti/slabosti posameznih vrst hidroponike z ozirom na ta kriterij:

• Aeroponika: učinkovita z vodo, brez dodatnega medija, z visoko vsebnostjo kisika, vendar je dražja in težja za postavitev in vzdrževanje, majhen prostor za napake;

• Stenj: preprosto, poceni, ni elektrike, vendar velike rastline ne prejmejo dovolj hranil, nedosledna porazdelitev hranil;

• DWC - globokovodno gojenje: enostavno, poceni. Preprosto, podpira široko paleto rastlin, a je neroden v velikem obsegu, rastline so dovzetne za gnitje, če se raztopljenega kisika ne spremlja pravilno;

Plima in oseka: prilagodljiva, nižja energetska zahteva avtomatiziranih nastavitev, vendar težja za namestitev, zahteva več prostora;

• Kapljanje: prilagodljivo za vsak prostor in različne rastline, vendar težka nastavitev in vzdrževanje za avtomatiziran proces;

• NFT - tehnika hranilnega filma: visoko nadzorovani vnosi, enostavno skaliranje, vendar tehnična nastavitev zahteva zelo natančno spremljanje;

Akvaponika je manj uporabljena, v raztopino se dodaja žive ribe za hranila, pri kombiniranju gojenja rib in rastlin pa je ravnotežje težko vzdrževati.

Odstranjevanje produktov razgradnje, nezaželenih mikrobov, škodljivcev, alg in čiščenje, filriranje, recikliranje z ZnO, ki uničuje bakterije, omogoča ponovno uporabo vode in hranil.

Funkcije in iz njih izhajajoče prednosti hidroponike so:

• Tla z rodovitno prstjo niso potrebna • Rastline lahko gojimo bližje skupaj, kar zahteva manj skupnega prostora za vrt • Maksimalni donos pri veliko manj prostora • Rastline lahko gojimo tudi v zaprtih prostorih z lučmi kot so hale, kuhinje, vetrolovi, hodniki, lože, balkoni • Hrano lahko gojimo v delih sveta, ki jih v tleh ne moremo • Rastline lahko vzgajamo navpično • Omogoča urbano kmetijstvo • Gojimo lahko skoraj vse vrste rastlin • Brez sezonskosti, pridelke gojimo neprekinjeno vse leto, po vsem svetu v nadzorovanem okolju • Rastline imajo 2-kratno stopnjo rasti in večji pridelek • Rastline rastejo hitreje, saj ne iščejo nenehno hranil • Porabi 80 % manj vode, ker vodi ni treba potovati skozi zemljo, da pride do korenin • Enakomerna vlažnost v celotnem rastnem obdobju • Ni izpiranja zemlje kot s površinskim zalivanjem • Ni zalivanja po listnatem delu rastline • Minimalno izparevanje vode in amonijaka • Črpalke ali cevi niso predpogoj • Ohranja hranila do 4-5 dni • Učinkovitost hranil je zelo visoka • Raztopine samo z N, P, K, Ca, Mg in S • Hranila fiksirajo električno prevodnost in osmotski potencial.

• Postopoma povečuje ppm • Dober nadzor nad pH • Brez škodljivcev in bolezni z zelo malo pesticidov • Predvidljivost glede vremena, škodljivcev • Plevel ni problem • Okolju prijazna, saj večina pesticidov ni potrebna • Popravlja mikro klimo • Prihranite denar v fazi rasti • Zahteva manj dela • Lažje nabiranje zrelih rastlin • Je odličen hobi • Zmanjša dobavno verigo • Paradižniki, jagode, solate, zelišča itd. se gojijo bolj zdravo.

• Proizvaja hrano višje kakovosti • Primerno za gojenje cvetja, okrasnih ali zdravilnih rastlin za okolje in hobi • Pametne napredne rešitve

Rešitev ponujena z izumom ponuja dodatno tudi:

• Samoprilagojevanje sestave in doziranja raztopine • Pomanjkanje ali predoziranje hranil možno le z neupoštevanjem navodila • Nižja cena postavitve in minimalno vzdrževanje • Gojenje rastlin s hidroponiko ali v zemlji • Rastline so preskrbljene z vodo tudi ob nekajtedenski odsotnosti • Neobčutljivost za izpad električne energije • Preprečitev poškodb z algami

F: Uporaba izumljenih izdelkov in postopkov

Hidroponska oprema, enostavna in poceni, ki jo sestavljajo stolp, stena, lončki, substrat, nosilec z gnojilom in napeljava za namakanje, vse s samoprilagodljivo regulacijo, se lahko uporablja za gojenje večino vrst rastlin, za podaljšanje roka ponovnega doziranja gnojil, zmanjšanje količine živilskih odpadkov in odpadne biorazgradljive embalaže, in tudi za uveljavljanje pametnih materialov za samoregulacijo namesto avtomatizacije v mnogih proizvodnjah in izdelkih. Primer notranje hidroponske farme iz literature: stroški investicije farme 46 m² za 3,6-tedenski ciklus solate z 48 LED enotami so npr. 110.000€ brez objekta, z energijo za 18 ur/d 300 kWh/d, stroški materiala in dela 70 €/d, ustvarja pa prihodek 10.500€ in povprečen profit. Najprimernejše za hidroponsko gojenje so rastline: ohrovt, kumare, borovnice, fižol, zelje, koriander, kitajski zimzelen, čebula, kamilica, boraga, bokčoj-pekinško zelje, drobnjak, nageljni, šmarnice, bazilika, meta, dalije, Hrasti fikus, okrasna kopriva, grozdje, z večjimi koriti pa tudi sadje, grozdje, korenje, peso , krompir itd.

2. Razgradljivi nosilci gnojil in substrati za uravnavanje koncentracije soli, pH in električne prevodnosti, omogočajo počasno in kontrolirano sproščanje samodejno regulacijo hidroponskega sistema od trenutka polnjenja z zalogovnikom gnojil in sajenja kulture, do trenutka, ko zmanjka hranila v zalogovniku, samo z občasno kontrolo nivoja in pH za primer, da sistem ni bil pravilno postavljen ali je napaka pri doziranju vode. Zaprti sistem se pri odsotnosti do teden dni nastavi tako, da take napake medtem ne naredijo nobene škode. Sistem je zato najbolj uporaben za hobi gojitelje, kjer ne gre za rekordne pridelke. Po testiranju stopnje razgradljive nosilca, nastalih produktov in uravnoteženost sproščanja gnojil s porabo za določeno kulturo, upoštevajoč znane podatke, pa je sistem možno uporabiti za poceni profesionalno proizvodnjo brez velikih investicij v avtomatizacijo. Sistem prispeva k uvedbi krožne ekonomije z porabo biomase in embalažnih odpadkov iz razgradljive plastike. Biognojilo in biološki odpadki se vse pogosteje uporabljajo kot nadomestilo za uporabo kemičnih gnojil, saj ne vsebujejo strupenih snovi.

Raztopina se lahko uporablja za isti namen kot komercialna tekoča gnojila za balkonske lončnice ali hidroponiko v zelenih ali navpičnih vrtovih. Zelena stena s hidroponiko se lahko uporablja za vse vertikalne stene, tako za senčenje, izboljšanje okolja, izrabo deževnice in pridelavo hrane, a tudi kot stena za rastline, ki varčuje z vodo in preprečuje nastanek finega prahu, preprečuje vibracije, služi za zbiranje in shranjevanje deževnice za druge vrste namakanja, z vodnim rezervoarjem ali samočistilnim dežnim sodom, namakalnimi napravami, kapilarno napeljavo in avtomatskim sistemom za nadzor namakanja.

3. Uravnavanje razmerja gnojil in s tem pH dosežemo s prilagodljivo razgradljivo in/ali raztapljanjem in prepustnostjo topnih veziv, ki so nosilec gnojil. Veziva z nadzorovano prepustnostjo se uporabljajo v kombinaciji s prilagodljivo razgradljivo. Z dvema ali več vrst veziv v zalogovnikih, ki so prevlečeni s pametnimi na pH odzivnimi materiali kislo/bazično se razmerje samodejno spreminja. To je posebej važno za uporabo predvsem v primerih, ko gre za začetnike v hidroponiki in, ko ob prodaji ni znan ciljni kupec in kultura, za katero bo gnojilo uporabljeno. Razgradljiva in/ali raztapljanje topnega veziva je prilagojeno tako, da se po enostavnih navodilih lahko aktivira s strani potrošnika z odstranitvijo dela prevleke na zalogovniku.

4. Aktivni dodatki in pametni materiali kot so odstranjevala, absorbenti, antioksidanti, se uporablja poleg za hidroponiko vseh vrst tudi za klasično agronomijo, npr. za zaviranje oksidacijskih procesov, zmanjšanje izgube gnojil, izboljšanje kakovosti in podaljšano učinkovanje gnojil ter za zmanjšanje rasti mikrobov. Veziva-nosilci gnojil so lahko hkrati oddajalci, ki vzdržujejo kakovost in trajnost gnojil z antioksidanti, rastlinskimi izvlečki in polisaharidi, kot je hitozan, ki zavirajo razvoj mikroorganizmov. Stimulanti rasti in stimulativni mikrobi se uporabljajo za profesionalno gojenje, saj povečajo donos in zmanjšajo porabo gnojil. Vnos kisika v raztopino je med pomembnejšimi dodatki, saj pomanjkanje rastlino hitro uniči, Za samodejen hobi program, kjer črpalke za vodo in zrak niso zaželene, je pomemben samodejni vnos kisika z mešanico hidrofilnih/hidrofobnih absorbentov za kisik/vodo. LED svetila s časovno nastavitvijo in temperiranje, opcijsko s fotovoltaičnim modulom, se uporablja predvsem za notranjo in profesionalno hidroponiko. Pametni, na zunanje dražljaje odzivni, predvsem na vlago in pH, in napredni nano materiali, superabsorbenti in superhidrofilni ali superhidrofobni materiali v vezivih in za dotok vode in kisika se lahko uporabljajo v hidroponiki in v klasičnem poljedelstvu za podaljšanje trajanja učinkovanja in izboljšanje kakovosti gnojil, prezračevanje in odkrivanje mikrobnih patogenov.

5. Odstranjevanje produktov razgradnje, nezaželenih mikrobov, škodljivcev z peroksidom, antimikrobnimi dodatki in fotokatalizatorji, kakor tudi preprečevanje rasti alg z svetlobo odbojnimi in nepresojnimi materiali je nujno za vse vrste izvedb.

Čiščenje, filriranje in recikliranje raztopine ni potrebno, če s sproščanjem gnojil, odstranjevanjem izločkov in prezračevanjem, pretočnost čimbolj omejimo, porabljeno raztopino pa porabimo za spodnjo vrsto z zemljo kot substratom, ali jo porabimo za zalivanje lončnic in vrta.

6. Doziranje vode iz vodovoda ali deževnice s samodejnim doziranjem s pametnimi materiali, bodisi direktno v raztopinsko posodo ali preko kapljalnikov na korenine ali na kisikov zalogovnik se poleg hidroponike lahko uporablja tudi za vrtove, predvsem tudi zaradi izkoriščanja deževnice in poenostavljene uporabe gnojil.

Claims (6)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Hidroponski sistem s samoprilagodljivo regulacijo ter način proizvodnje označen s tem, da je omenjen hidroponski sistem s samoprilagodljivo regulacijo sestavljen iz strukture iz bioosnovane ali 100 % reciklirane ali ekspandirane plastike v obliki navpične stene, stolpa iz posod z več gnezdi ali vodoravne gredice, zgrajene iz ekstrudiranih ali pultrudiranih profilov, ti profili z gornjim robom v U obliki in v refleksivni barvi za pomoč osvetljevanju so pritrjeni na nosilni profil drug nad drugim ali drug poleg drugega v razmiku za velikost rastlin, medtem ko so v odprtine v profilu, okrogle ali v obliki pajkove mreže, vloženi lončki s substratom iz razgradljivega polimera, gnojili in dodatki, ki se s pomočjo pametnih materialov samodejno uravnavajo, končniki profilov z obračalno loputo za regulacijo gladine pa so povezani z zbirno dotočno za deževnico ali iz pipe in odtočno cevjo za prezračevanje, čiščenje, odstranjevanje produktov razgradnje in reciklažo.
2. 2. Hidroponski sistem po zahtevku 1 označen s tem, da so omenjeni razgradljivi nosilci in substrati za doziranje in uravnavanje koncentracije soli vgrajeni v porozni substrat, oblikovan kot lonček ali čep, kot vstavljen zalogovnik, ali kot koprena ali superabsorberski gel po celotni dolžini profila, izdelani iz netopnih biorazgradljivih naravnih polimerov in topnih bioosnovanih polimerov, in vsebujejo komponente, kot so nadzorovano foto razgradljivi, biorazgradljivi ali topni biopolimeri, prilagojeni za aktiviranje s strani potrošnika, medtem ko pametne aktuatorje in odzivne materiale npr. na pH raztopine, uporabimo za ciljno hitrost raztapljanja, to pa lahko povečamo tudi z odstranitvijo vrhnjega bariernega sloja, z nadzorovano temperaturno odvisno prepustnostjo, pa tudi s foto oksidanti, z bakterijami in glivami in encimi, s spremenljivimi hidrofilnimi vezivi in polimeri z nastavljivo razgradljivostjo, s pospeševalci ali sredstvi za zapoznelo razgradnjo, ali preprosteje z mehčali, površinsko aktivnimi snovmi, pri čemer so ti materiali izdelani z napraševanjem, omakanjem, brizganjem, prešanjem, ekstruzijo, termoformiranjem in enkapsulacijo.
3. 3. Hidroponski sistem po zahtevku 1 označen s tem, da omenjeno uravnavanje razmerja gnojil, pH in električne prevodnosti poteka samodejno, z uporabo umerjenega zalogovnika narejenega iz samo razgradljivih nosilcev s kontroliranim sproščanjem gnojil z občasno super kontrolo z indikatorji, pri čemer je razgradljiv nosilec izdelan iz prilagodljivo topnih in razgradljivih biopolimerov in gnojil, kar stabilizira slanost, prevodnost in pH tudi pod različnimi razmerji NH4/NO3, pri čemer so gnojila v začetku primešana v optimalnem razmerju, a se razmerje spreminja, spremembe razmerij in zakisanje pa uravnava dodatno doziranje bolj bazičnih gnojil, ki je tudi samodejno nadzorovano s pametnimi nabrekljivimi naravnimi materiali, ki se odzivajo na pH, pri tem prednostno uporabimo mešanice alginata in hitozana za samoregulacijo ventilov za dodajanje gnojil za popravke sestavov in pH, kot opcija pa uporabimo absorbente s sproščanjem gnojila, kar pa mora biti mikrobno, kemično in pH nadzorovano in usklajeno s predhodno raziskanimi zahtevami rastlin, ki jih dobimo iz priporočenih receptur v literaturi.
4. 4. Hidroponski sistem po zahtevku 1 označen s tem, da so omenjeni aktivni dodatki in pametni materiali kot so: komponente zaščitnih slojev, aktuatorji in indikatorji, odstranjevalci ali emiterji na osnovi peroksidov, nano foto oksidanti ali stimulativni mikrobi, absorbenti, sredstva za preprečevanje zmrzovanja, svetila, sistemi za aeracijo raztopin z kombinacijo vodo vpojne in vodo odbojne komponente in kisik absorber-aerogela, ki se odzovejo s spremembo hitrosti raztapljanja in razgradnje, uporabljeni prednostno za samodejno regulacijo razgradnje nosilcev gnojil in dodatkov, medtem ko so za mehanske operacije kot doziranje vode in korekcijskih raztopin uporabljani pametni polimeri in geli, odzivni na pH, vlago in temperaturo z nabrekanjem, ki omogoči zapiranje dozirnih ventilov.
5. 5. Hidroponski sistem po zahtevku 1 označen s tem, da omenjeno odstranjevanje produktov razgradnje, koreninskih izločkov in nezaželenih mikrobov,izvajamo z mešanjem vode, hranil, zraka in zaščitnih sredstev brez elektrike z selektivno absorpcijo super absorberjev, dodatno pa tudi z periodičnim dodajanjem vodikovega peroksida pred vklopom polnjenja raztopine, ali pa dodamo v zalogovnik ali v substrat antibiotike, alelo kemikalije, kot so hitozan, flavonoli in fenoli, ali sistemične pesticide, heterocikle in alkaloide, lahko pa dodamo tudi bioaktivne simbiotične gljive in bakterije, ki zavirajo rast tujih organizmov in pretvorijo dušik v uporabno obliko, medtem ko algam preprečimo rast z zatemnitvijo korenin, medtem ko zelo zahtevno čiščenje, filtriranje in recikliranje izvedemo le občasno po potrebi, prednostno z deževnico, nato s peroksidi in absorberji z dodanimi fotooksidacijskimi mešanicami, nakar se raztopine vrnejo v rezervoar.
6. 6. Hidroponski sistem po zahtevku 1 označen s tem, da omenjeno doziranje vode iz pipe ali deževnice izvedemo iz dvignjenega vodnega soda ali direktno iz zajete deževnice, ki kontrolirano doteka skozi kapilare na profilu, ob sušah dodatno iz pipe, s samodejno regulacijo dotoka, s hkratno aeracijo, samodejnim doziranjem gnojil in dodatkov, medtem ko z dopolnitvami sestave komponent lahko izkoristimo prednosti vseh specialnih tehnik hidroponike, npr. s potopljenim plaščem zalogovnika, ki deluje kot stenj, z gojenjem v globoki vodi ali po principu plima / oseka z dvigovanjem nivoja, s kapljanjem raztopine na zalogovnik dosežemo aeracijo, tehniko hranilnega filma pa lahko izvedemo z uporabo hranilnih mrežastih lončkov, kar vse omogoča cirkulacijo snovi v raztopini brez vložka dela in brez elektrike, zadošča samodejno opozarjanje na prisotno sušo in bežna občasna kontrola.