V okviru projekta smo raziskovali in razvijali različne možnosti integracije alg z akvaponsko tehnologijo pridelave. Projekt je bil z nadaljevanjem razvoja digitalnega nadzornega sistema in raziskovanja bakterijske združbe biofiltra tudi nadgradnja predhodnega projekta. Upravljanje algnih in akvaponskih sistemov zahteva interdisciplinarno znanje različnih biotehniških strok (agronomija, hortikultura, biotehnologija) in podporo inženirskih strok (računalništvo elektrotehnika, strojništvo). Projekt je vključenim študentom omogočal interdisciplinarno timsko delo in prenos teoretičnega znanja v praktično delo ter izdelke.

Osnova za izvajanje vseh aktivnosti in doseganje ciljev projekta je bila vzpostavitev pilotnih akvaponskih sistemov. Načrtovali ter zgradili smo dva nova pilotna sistema, ki sta omogočala optimalno in sočasno izvajanje vseh predvidenih aktivnosti (Slika 1 in 2). Dobro delujoča akvaponska sistema sta pomemben rezultat projekta, saj nudita priložnosti za nadaljnje raziskovalne in izobraževalne aktivnosti na fakulteti.

Usedlina, ki je presnovni produkt rib, je bogata s hranili. Običajno se usedlina iz akvaponskega sistema odstranjuje, ker drugače preobremeni biofilter in ustvarja anaerobne pogoje. Na projektu smo pokazali, da lahko usedlino z dodatno ločeno mineralizacijo uporabimo za gojenje alg in foliarno gnojenje rastlin, kar močno poveča izkoristek hranil iz ribje hrane, katera bi drugače bila zavržena. Rast foliarno gnojenih rastlin je bila do 40% večja v primerjavi s kontrolo (Slika 8).

Z gojenjem različnih vrst alg v poskusnem bioreaktorskem sistemu (Slika 3) in spremljanjem rasti in izrabe hranil smo določili najbolj primerne alge za gojenje na akvaponski usedlini. Za najbolj primerno algo za gojenje na osnovi usedline, ki je obenem zanimiva za ribjo krmo, se je izkazala Spirulina. Ugotovili smo, da je v gojišču iz mineralizirane usedline možno Spirulino optimalno gojiti okoli 10 dni, nato je potrebno dohranjevanje. Gojenje Spiruline smo uspešno prenesli tudi v večje merilo v rastlinjak (Slika 6).

V algni čistilni napravi projekta AlgaeBioGas nastaja veliko odpadne biomase, ki je potencialno zanimiva za pripravo ribje krme ali tekočega gnojila. Pred vnašanjem tega stranskega produkta v akvaponske sisteme smo opravili XRF analizo vsebnosti težkih kovin, ki je žal pokazala previsoko vsebnost cinka in kadmija za nadaljnjo raziskovanje.

Iz naših dosedanjih izkušenj je izbira sorte neke vrtnine pomemben dejavnik uspešnosti rastlinske pridelave v akvaponskem sistemu. Za razliko od pridelave na zemlji so tu rastline izpostavljene zelo specifičnim pogojem, ki ne odgovarjajo vsem sortam. Z zasaditvijo treh sort solat smo določili najprimernejšo sorto in pokazali pomembnost testiranja sort pri vpeljavi nove vrste vrtnin.

Uspešna mineralizacija akvaponskih usedlin lahko močno izboljša učinkovitost izrabe in dostopnosti hranil v sistemu. Na podlagi naših rezultatov in posvetov z mednarodnimi strokovnjaki smo prišli do zaključka, da ni smiselno pridobivati podatkov o vplivu pH na mineralizacijo fosforja, saj se pH med samo mineralizacijo zaradi bioloških procesov zelo spreminja in nadzor pH med procesom ni smiseln. Večji vpliv na mineralizacijo hranil imajo drugi pogoji (aerobne, anaerobne razmere, specifična površina filtrirnega materila), kar smo raziskovali v majhnih bioreaktorjih (5l plastenke). Z rezultati tega poskusa smo pridobili zanimive podatke z uporabno vrednostjo o razlikah med aerobno in anaerobno mineralizacijo in optimalnem času mineralizacije za največjo sprostitev hranil.

Bakterijska združba akvaponskega biofiltra je zelo pestra in kompleksna. Njene lastnosti določajo delovanje biofiltra, ki določa stabilnost in uspešnost akvaponskega sistema. Z izvedeno ekstrakcijo DNA za 16S DNA analizo združbe smo naredili korak bližje razumevanju kompleksne združbe in s pridobljenimi vzorci postavili dobro osnovo za nadaljnjo raziskovanje in analize.

Upravljanje akvaponskega sistema je časovno in tehnično zahtevno delo. Z razvojem nadzornega sistema za avtomatsko spremljanje in nadzor ključnih parametrov smo močno zmanjšali potreben čas za upravljanje sistema (Slika 10 in 11). Nadgradnja sistema je zajemala krmiljenje črpalk, povezovanja mikrokrmilnika s strežnikom, izdelavo avtomatskega hranilnika za ribe in PAR senzorja. Z razvojem internetnega uporabniškega vmesnika (Slika 12) smo omogočili oddaljeno spremljanje podatkov in nadzor ključnih operativnih spremenljivk.