Glastuinbouw op weg naar sluiten waterkringloop

Via het onderzoeksprogramma Glastuinbouw Waterproof werkt de sector aan het sluiten van de waterkringloop in de kas. De ambitie is om in 2027 volledig gesloten te telen in de Nederlandse kassen. Al het water in de kas wordt dan volledig hergebruikt: er gaat geen druppel meer naar buiten!

Maar dat is gemakkelijker gezegd dan gedaan. Een geheel gesloten waterkringloop is voor veel telers nog te risicovol omdat de kwaliteit van het water niet altijd optimaal is. Daarom is er een onderzoeksproject gestart, met steun van Topsector Tuinbouw & Uitgangsmaterialen, naar de mogelijkheden voor het sturen van microbiële samenstelling van het water en het beheersen van biofilmvorming in de leidingen.

Telers maken voor bijna 80% gebruik van regenwater, dat aangevuld wordt met water uit de grond. Het grondwater bevat in grote delen van het land van nature stoffen waar planten niet blij van worden, zoals natrium. Door het recirculeren van het water in de kas, kunnen deze stoffen ophopen in het systeem, waardoor telers moeten besluiten om het water te lozen. Daarnaast kunnen er in het watersysteem allerlei micro-organismen groeien: bacteriën en virussen die je niet met het blote oog ziet, maar wel een negatief effect op het gewas in de kas kunnen hebben.

Op z’n kop

In deel een van het onderzoek is gekeken naar de samenstelling van het recirculatiewater voor het verkrijgen van een robuuste microbiële samenstelling van het water in het wortelmilieu. “Door recirculeren zet je het hele systeem op zijn kop. Signaalstoffen van de plant komen hierdoor op plaatsen en momenten voor die niet matchen met de wens van het gewas. Je moet dus op zoek gaan naar een nieuw evenwicht: welke micro-organismen zitten er in het water en de bodem, welke functies hebben ze en hoe kun je deze sturen of beïnvloeden, zodat de goede organismen in balans zijn met de slechte organismen”, vertelt Jim van Ruijven, onderzoeker water en emissies glastuinbouw van Wageningen University & Research, Business Unit Glastuinbouw (WUR).

In het onderzoek is bij een aantal telers het bassin- en drainwater onderzocht. Er is gekeken naar de aanwezige organische stof, de temperatuur en de zuurstof in het water en het effect hiervan op het microbioom: de micro-organismen – goed en slecht – in en op de plant en in de bodem.

En wat bleek? Met name de organische stoffen die de plantenwortels uitscheiden, zijn bepalend voor de samenstelling van het microbioom in een teeltsysteem. Van Ruijven: “Organische stoffen kunnen positief en negatief zijn: planten scheiden stofjes uit bij hun wortels om de samenstelling van de micro-organismen die daar leven te beïnvloeden. In een recirculerend teeltsysteem kunnen deze stoffen echter ook op een andere plaats en op een ander moment bij de wortels terecht komen, met mogelijk negatieve gevolgen. We hebben onderzocht of je door het bewust toevoegen van bepaalde stoffen de samenstelling van het microbioom actief kunt sturen.”

DNA

Er is hiervoor gebruikt gemaakt van nieuwe technieken zoals Next Generation Sequencing – het in beeld brengen van het DNA – waarmee de onderzoekers de bacteriesoorten onder verschillende groeicondities in kaart konden brengen. Door de hoeveelheid en samenstelling van de organische stof aan te passen, is gekeken welke organische stofgehaltes en bijbehorende bacteriën belangrijk zijn voor een gezonde robuuste teeltmethode. Hierbij is ook bepaald of schadelijke micro-organismen van bepaalde omstandigheden kunnen profiteren of juist onderdrukt worden.
Het onderzoek heeft hiermee eerste inzichten opgeleverd over de relatie tussen organische stof en het microbioom, waarmee de onderzoekers nu verder kunnen in hun zoektocht naar een methode voor het gericht sturen op de microbiële samenstelling rond de plantenwortels.

Biofilm

Micro-organismen zijn niet alleen bepaald in het water, maar ook in de biofilm die aanwezig is in het teeltsysteem. Deze aanslag ontstaat als water door de leidingen stroomt: losse micro-organismen (bacteriën en schimmels) hechten zich aan een de wand van de leiding en vormen daar een slijmerige laag: de biofilm. Op een gegeven moment laten stukken hiervan los en worden meegevoerd door het water. Zo verspreidt de biofilm zich door de leidingen en kunnen de druppelaars verstopt raken waardoor er minder water bij de planten terecht komt. Maar in de biofilm kunnen ook organismen zitten die een negatief effect op de plant hebben.

In deel twee van het onderzoek is gekeken naar hoe je die biofilm kunt aanpakken. Dit is een ingewikkeld vraagstuk omdat de micro-organismen zichzelf in de biofilm goed beschermen tegen moeilijke omstandigheden en de biofilm snel aangroeit. “Om biofilm goed te bestrijden is het belangrijk dat bacteriën continu worden afgedood en zich niet opnieuw hechten aan de leiding. Hier heb je een middel of methode voor nodig die effectief is tegen de vervuiling, maar veilig is voor het gewas in de kas’, aldus Van Ruijven.

Leidingwerk

De onderzoekers hebben vijf methoden onder de loep genomen. “We hebben een testopstelling gemaakt waarmee we onder dezelfde omstandigheden als in een kas de verschillende behandelingen konden testen en vergelijken: kunnen ze schone leidingen schoonhouden en vieze leidingen weer schoonmaken?”

Er zijn twee biocides getest op basis van waterstofperoxide en chloordioxide. “Deze stoffen zijn heel effectief: ze doden direct de bacteriën en breken de slijmlaag af. Ze houden de leidingen dus schoon. Maar het grote nadeel hiervan is dat je iets aan het water moet toevoegen en dat willen we eigenlijk niet.” De volgende methode was een elektromagnetische behandeling van het water. Met deze behandeling zouden de bacteriën zich niet meer kunnen hechten aan het leidingwerk. “Het idee was dat de micro-organismen in het water terecht kwamen. Maar helaas: deze techniek werkte niet.”

Trillingen

Bij de vierde methode draaide het om een ultrasoon geluid: een hoog geluid dat trillingen veroorzaakt in het water waardoor de micro-organismen van de buizen lostrillen. Deze techniek wordt al succesvol in andere sectoren gebruikt, maar had helaas geen effect op de biofilmvorming in de kasleidingen. “In het leidingwerk in de kas zitten veel bochten, waardoor de trillingen niet ver genoeg doordringen”, vertelt Van Ruijven.

Bij de laatste methode is gekeken naar antibacteriële leidingen die bacteriën afdoden bij contact. Maar helaas hadden deze leidingen ook niet het gewenste effect. Een negatief resultaat is volgens de onderzoeker ook een resultaat: ”De conclusie is dat de meest gangbare technieken het beste werken. Maar deze zijn niet optimaal, omdat je iets aan het water moet toevoegen. We blijven nieuwe producten en methoden testen om te kijken of ze doen wat ze beloven.”

Chloordioxide

Wilfred Vijverberg is European Sales and Service manager bij CH2O BV. Het bedrijf houdt zich onder andere bezig met irrigatiewaterbehandelingen. Hun product op basis van chloordioxide is door de onderzoekers onder de loep genomen. Het bedrijf was in eerste instantie niet gevraagd door de WUR om aan het onderzoek deel te nemen. “Maar we denken als bedrijf graag mee in oplossingen om de tuinbouw toekomstbestendig te maken. Hier worden vaak grote bedrijven gevraagd, maar de knowhow en ontwikkelingen zitten veel vaker bij de kleinere bedrijven: die kunnen sneller anticiperen en staan zelf met de voeten in de klei. Vijverberg nam zelf contact op met Jim van Ruijven. “Hij gaf aan dat chloor (natriumhypochloriet) helemaal niet zo duurzaam was en daarom niet in het onderzoek meegenomen was. Daar was ik het volledig mee eens, maar chloordioxide hoort hier juist wel in thuis.”

Volgens Vijverberg wordt chloordioxide al meer dan 25 jaar toegepast op het drinkwaternetwerk in Nederland. “Je hebt er heel weinig van nodig en het is zeer effectief. We hebben alleen de pech dat de benamingen chloor, chloorbleekloog en chloordioxide zo veel op elkaar lijken. Maar chloordioxide is echt de beste leidingreiniger die er bestaat.” Doordat een andere partij uitviel, kon het bedrijf uit Wateringen uiteindelijk toch deelnemen. “Via dit onafhankelijke onderzoek hebben we bevestigd gekregen dat ons product werkt. Dat helpt bij onze contacten met nieuwe relaties, maar een klant is pas overtuigd wanneer hij het resultaat ziet op zijn eigen bedrijf.” De ondernemer hoopt dat door dit type onderzoek ook ondernemers gaan inzien dat het echt mogelijk is om gesloten te telen.

Maatwerk

De sector is volgens Van Ruijven flinke stappen aan het zetten als het gaat om het sluiten van de kringloop in de kas. “Volledige recirculatie van het water is mogelijk. Maar het is echt maatwerk en de aanpak verschilt per gewas en per teelt. Dit vergt dus nog wel wat uitzoekwerk. Technieken die in andere sectoren al gebruikt worden, kunnen ook voor de glastuinbouw heel handig zijn. We moeten vooral om ons heen blijven kijken.”

Het project Microbieel gezond water in glastuinbouw wordt uitgevoerd door Wageningen University & Research Business Unit Glastuinbouw, KWR, Groen Agro Control en Stichting Control in Food & Flowers.