IIntermediate · deel I9 · Leven en biotechnologie

Handboek · hoofdstuk 36Hydroponie en voedselproductie

Sla zonder aarde onder ledlampen: hoeveel per vierkante meter, per kWh en per liter, en wat dat betekent voor het voedsel van een station

De klimaatmodule heeft een kweekbed van 2,88 m² met 48 kroppen sla, een reservoir van 60 L, een pomp, twee groeilampen, en sensoren voor EC, pH en temperatuur. In dit hoofdstuk breng je alles samen wat je leerde over voedingsoplossingen, licht, CO₂ en enzymen, en je rekent eerlijk uit wat het oplevert: hoeveel kilogram sla per jaar, per kWh en per liter water, en welk deel van het voedsel van een bewoner dat is. Het antwoord is klein, en juist daarom leerrijk.

9× uitleg6× uitgewerkt voorbeeld1× proef1× ontleed1× naslag1× verhaal1× het geheel1× code16 opdrachten in het werkboek± 10 lestijden

BLeven en systemen MMaterie en chemie EEnergie

Het kweekbed van de klimaatmodule: vier goten, 48 kroppen, twee lampen.

Na dit hoofdstuk

Je kan uitleggen wat een voedingsoplossing bevat, waarom er twee stamoplossingen zijn, en wat de sla per teelt opneemt.
Je kan EC, pH en volume van een voedingsoplossing samen interpreteren en een proef met metingen uitvoeren.
Je kan licht voor planten beschrijven met PAR, µmol/(m²·s) en de daglichtsom, en de energie van een foton berekenen.
Je kan groeiledlampen vergelijken op hun spectrum en hun rendement in µmol per joule.
Je kan de systemen NFT, eb en vloed, druppel, diepwater en Kratky vergelijken en het NFT-rek van Habitat uitleggen.
Je kan de stikstofkringloop tekenen en uitleggen hoe aquaponie vissen en planten verbindt.
Je kan de opbrengst van een teeltsysteem berekenen per m², per kWh en per liter water, en vergelijken met andere systemen.
Je kan een teeltschema en een onderbouwd voedselplan voor Habitat opstellen, met de grenzen van wat de module kan.

Uitleg · 36.1

Wat je al weet, en wat nu komt

1/21

In F27 kweekte je sla in een pot zonder aarde. In de klimaatmodule werd dat een systeem: een reservoir met een recept (hoofdstuk 12), een EC- en een pH-meting (hoofdstuk 13 en 15), CO₂ uit de lucht (hoofdstuk 14), lampen met een lichtdoel (hoofdstuk 20 en 25), een temperatuur die past bij de enzymen (hoofdstuk 34) en hygiëneregels (hoofdstuk 35). Nu komt het samen.

wat je al weet	waar	wat er nu bij komt
telen zonder aarde, de Kratky-pot	F27	de systemen van de tuinbouw, en het NFT-rek van Habitat
het recept van de voedingsoplossing (N, P, K, Ca, Mg, S)	hoofdstuk 12	wat de sla ervan opneemt, per teelt
EC: 1,4 mS/cm, stamoplossingen A en B	hoofdstuk 13	EC en volume samen lezen
CO₂-opname van de sla, ventilatie	hoofdstuk 14	licht en CO₂ als beperkende factoren
pH 5,8 en pH-min	hoofdstuk 15	pH en de beschikbaarheid van voedingsstoffen
lampen 2 × 95 W, 200 µmol/(m²·s), 16 uur	hoofdstuk 20, 25	wat µmol betekent, en welke lamp het zuinigst is
temperatuur, enzymen, ATP	hoofdstuk 34	van kWh tot kJ op je bord
bacteriën, hygiëne	hoofdstuk 35	nitrificerende bacteriën en aquaponie

In dit hoofdstuk

kijk je opnieuw naar de voedingsoplossing, nu met wat de sla ervan opneemt;
meet je zelf EC en pH in een Kratky-pot;
leer je licht tellen in µmol, en groeilampen vergelijken;
vergelijk je teeltsystemen en ontleed je het NFT-rek van Habitat;
volg je de stikstof door de stikstofkringloop en zie je hoe aquaponie vissen en planten verbindt;
reken je de opbrengst uit per m², per kWh en per liter water, en stel je een eerlijk voedselplan op.

Een krop uit de goot: 200 g blad, en een wortelmat die in een filmpje water hing.

Verhaal · 36.2

Van een tomaat van zeven meter tot een serre in Antarctica

2/21

Dat planten kunnen groeien in water met opgeloste zouten, wisten plantenfysiologen zoals Julius von Sachs al rond 1860. Maar het was labowerk. In 1929 begon William Frederick Gericke van de universiteit van Californië in Berkeley te verkondigen dat je zo ook echte gewassen kan telen. Hij kweekte in zijn tuin tomatenplanten van 7,6 meter hoog in bakken met voedingsoplossing, en in 1937 gaf hij de techniek een naam: hydroponics, 'werk met water'.

De eerste die er echt op rekende, was een luchtvaartmaatschappij. Pan American Airways had op Wake Island, een koraaleiland midden in de Grote Oceaan, een tussenstop voor zijn watervliegtuigen, met een hotel, maar zonder vruchtbare grond. Eind 1937 trok een student van Gericke erheen om er groenten te telen zonder aarde, voor de passagiers en het personeel.

In 1965 bedacht Allen Cooper aan een tuinbouwonderzoekscentrum in Littlehampton, in Engeland, de voedingsfilm-techniek (NFT): geen bakken vol water meer, maar een dun filmpje dat door licht hellende goten stroomt. Dat systeem gebruikt de klimaatmodule. Op 10 augustus 2015 aten astronauten in het internationale ruimtestation voor het eerst sla die ze er zelf gekweekt hadden. En in 2018 kwam naast het Duitse poolstation Neumayer III in Antarctica de proefserre EDEN ISS te staan: 12,5 m² teeltoppervlak onder ledlampen, dat in 2018 in negen maanden 268 kg groenten opleverde, maar daarvoor ongeveer 240 kWh elektriciteit per dag verbruikte.

Waarom dit verhaal ertoe doet

Hydroponie werd groot op plaatsen zonder goede grond: een eiland, een woestijn, een poolstation, een ruimtestation. Dat zijn ook de plaatsen waar energie duur is. De vraag van dit hoofdstuk is dus niet alleen 'hoe groeit het', maar ook 'wat kost het'.

Een containerserre in de sneeuw: groenten in een poolstation, zolang er stroom is.

Uitleg · 36.3

De voedingsoplossing: wat erin zit en wat de sla opneemt

3/21

De voedingsoplossing van Habitat bevat per liter regenwater 112 mg stikstof, 32 mg fosfor, 156 mg kalium, 100 mg calcium, 25 mg magnesium en 33 mg zwavel, plus sporenelementen (hoofdstuk 12). Je maakt ze met twee stamoplossingen, A en B, elk 100 keer geconcentreerd (hoofdstuk 13). Waarom twee? In A zit het calciumnitraat, in B de sulfaten en fosfaten. Zo geconcentreerd zouden calcium en sulfaat of fosfaat samen neerslaan tot gips en calciumfosfaat, en dan zijn ze voor de plant verloren. Pas in het verdunde reservoir blijven ze samen opgelost.

Hoeveel neemt de sla eruit? Een krop heeft 12 g droge stof. Droge sla bevat typisch ongeveer 4 % stikstof, 0,5 % fosfor, 7 % kalium en 1 % calcium. Voor een teelt van 48 kroppen is dat ongeveer 23 g stikstof en 40 g kalium: drie à vier keer zoveel als er in het volle reservoir zit (grafiek). Het reservoir moet dus tijdens een teelt meermaals bijgestuurd worden. Ook water gaat eruit: per teelt nemen de planten ongeveer 153 L op, twee en een halve keer de inhoud van het reservoir.

Rekenwaarden

De samenstelling van droge sla verschilt per ras, per lichtsterkte en per oplossing. De percentages hier zijn typische waarden: goed genoeg om te zien welke voedingsstof het snelst op is, niet om op te doseren. Doseren doe je met de EC-meting.

Stikstof en kalium raken het snelst op: de sla neemt er per teelt 3 à 4 keer meer van op dan het reservoir bevat.

Uitleg · 36.4

EC en pH samen lezen

4/21

De EC meet de totale hoeveelheid ionen (hoofdstuk 13). Ze verandert om twee redenen, in tegengestelde richting:

de planten nemen water op en er verdampt water: de zouten blijven achter, de EC stijgt;
de planten nemen ionen op: de EC daalt.

Wie alleen de EC bekijkt, weet dus niet wat er gebeurt. Houd daarom ook het volume bij: EC × volume (min het regenwater) is een maat voor de totale hoeveelheid zouten in het reservoir. Die daalt altijd, ook als de EC stijgt.

De pH stijgt in een oplossing met nitraat, omdat de wortels voor elk opgenomen nitraation een negatief ion teruggeven (hoofdstuk 15). En de pH bepaalt welke voedingsstoffen opgelost blijven:

pH van de oplossing	wat er gebeurt	wat je ziet
onder 5,5	wortels kunnen beschadigen; calcium en magnesium worden minder goed opgenomen; mangaan en ijzer soms te veel	bruine wortelpunten, vlekken op de bladeren
5,5 tot 6,5	de meeste voedingsstoffen blijven opgelost en opneembaar	gezonde groei (streefwaarde Habitat: 5,8)
boven 6,5	ijzer, mangaan en fosfaat slaan neer of worden slecht opgenomen	jonge bladeren geel met groene nerven (ijzertekort)

De dagelijkse ronde

Eerst het niveau (hoeveel water is er weg?), dan de pH (bijsturen met pH-min), dan de EC (bijsturen met regenwater of stamoplossing), en alles in het logboek. Een plotse verandering zegt meer dan één waarde: een EC die ineens hard stijgt, kan een lek zijn, of een ziekte die de planten doet stoppen met opnemen.

Niveau, pH, EC, logboek: elke dag dezelfde volgorde.

Proef · 36.5

Sla in Kratky-potten: EC, pH en groei

5/21

Onderzoeksvraag

Hoe sterk moet de voedingsoplossing zijn voor de beste groei, en hoe veranderen EC, pH en volume in een pot zonder pomp?

Materiaal

vier ondoorzichtige potten van 4,0 L met deksel en netpotje, kleikorrels
vier slaplantjes van twee weken, even groot
stamoplossingen A en B, regenwater
EC-meter, pH-meter (geijkt), maatbeker van 1 L, keukenweegschaal
lamp of vensterbank met veel licht

VeiligheidStamoplossingen zijn geconcentreerde zouten: handschoenen en bril bij het aanmaken, niet drinken, gemorst meteen opnemen. Etiket op elke pot. Restjes verdund als plantenvoeding gebruiken, niet in de gootsteen gieten.

De EC blijft in de streefzone (1,2-1,8, blauw), de pH kruipt omhoog tot 6,9.

Werkwijze

1Vul de potten met 4,0 L: regenwater (EC 0,05), en oplossingen met EC 0,7, 1,4 en 2,8 mS/cm (half, gewoon en dubbel recept).
2Zet in elke pot een plantje, zo dat de onderste wortels net in de oplossing hangen. Zet de potten naast elkaar bij hetzelfde licht.
3Meet om de drie dagen in de pot van EC 1,4: de EC, de pH en het volume (til het netpotje op en lees de maatstreepjes af, of weeg de pot).
4Oogst na 21 dagen alle planten, laat de wortels uitdruipen, snij ze eraf en weeg het blad.

Waarneming

dag	0	3	6	9	12	15	18	21
EC (mS/cm)	1,40	1,41	1,42	1,44	1,46	1,48	1,50	1,52
pH	5,8	6,0	6,2	6,3	6,5	6,6	6,8	6,9
volume (L)	4,0	3,8	3,5	3,1	2,6	2,1	1,7	1,2

Voorbeeldmeting in de pot met EC 1,4. Versgewicht na 21 dagen: regenwater (0,05): 12 g, EC 0,7: 95 g, EC 1,4: 150 g, EC 2,8: 120 g.

Verklaring

De EC stijgt een beetje, terwijl het volume daalt tot minder dan een derde: de plant neemt verhoudingsgewijs meer water dan zouten op. Toch zijn er zouten verdwenen (volgend voorbeeld). De pH kruipt van 5,8 naar 6,9, zoals in het reservoir van de module (hoofdstuk 15): in een Kratky-pot kan je niet bijsturen, en na drie weken komt het ijzer in de gevarenzone. De groei is het best bij EC 1,4. Met alleen regenwater groeit er bijna niets (geen voeding), met het dubbele recept is de oplossing te zout: de wortels krijgen moeilijker water binnen.

Te weinig en te veel voeding remmen de groei; EC 1,4 is hier het best.

Uitgewerkt voorbeeld · 36.6

Wat zeggen EC en volume over wat de plant opnam?

6/21

Gebruik de metingen van de Kratky-pot met EC 1,4 en de ijklijn van hoofdstuk 13: EC $= 0, 05 + 1, 0 \cdot c$ , met $c$ de zouten in g/L. (a) Hoeveel gram zouten zat er bij de start en na 21 dagen in de pot? (b) Hoeveel nam de plant op? (c) Hoeveel stikstof is dat, als het recept 112 mg N per 1,30 g zouten bevat? (d) Past dat bij een plant van 150 g vers?

Gegeven

start: EC 1,40, 4,0 L; na 21 dagen: EC 1,52, 1,2 L
EC $= 0, 05 + 1, 0 \cdot c$
112 mg N per 1,30 g zouten; droge sla ± 6 % van het versgewicht (met wortels), 4 % daarvan is N

Gevraagd

zouten begin en eind
opname zouten en stikstof
controle met de plant

Oplossing

1
(a) Start: $c = 1, 40 - 0, 05 = 1, 35 g/L$ , maal 4,0 L: $5, 40 g$ . Eind: $c = 1, 47 g/L$ , maal 1,2 L: $1, 76 g$ .
2
(b) Opgenomen: $5, 40 - 1, 76 = 3, 64 g$ zouten, ook al steeg de EC.
3
(c) $3, 64 \cdot 112/1, 30 = 313 mg$ stikstof.
4
(d) 150 g blad plus wortels, ± 6 % droge stof: ± 10 g droog, daarvan 4 % N: ± 0,40 g. Dezelfde orde van grootte als de 313 mg uit de oplossing.

Antwoord

De pot bevatte 5,40 g zouten en na 21 dagen nog 1,76 g: de plant nam 3,64 g op, waarvan ongeveer 313 mg stikstof, ook al steeg de EC.

Klopt dit? De EC alleen zou je doen denken dat er voeding bijkwam. Het volume erbij toont het omgekeerde. Een systeem dat alleen op de EC stuurt en onbeperkt bijvult met stamoplossing, verzamelt na verloop van tijd de ionen die de plant níet opneemt (zoals natrium en sulfaat): daarom ververs je het reservoir om de paar weken helemaal.

Uitleg · 36.7

Licht voor planten: fotonen tellen

7/21

Voor de fotosynthese telt niet hoeveel watt licht er op een blad valt, maar hoeveel lichtdeeltjes (fotonen): elke CO₂-molecule vraagt er minstens acht, of ze nu blauw of rood zijn (hoofdstuk 34). Planten gebruiken licht van 400 tot 700 nm: de PAR (fotosynthetisch actieve straling). Tuinbouwers tellen de fotonen in micromol: 1 µmol is $6, 022 \cdot 1 0^{17}$ fotonen.

daglichtsom en energie van een foton

DLI = PPFD \cdot t E_{foton} = \frac{h c}{λ}

PPFD in µmol/(m²·s),

t

in s, DLI in mol/(m² · dag).

h = 6, 626 \cdot 1 0^{- 34} J s

c = 3, 00 \cdot 1 0^{8} m/s

λ

de golflengte in m.

De kweekbedden van Habitat krijgen 200 µmol/(m²·s) gedurende 16 uur: een daglichtsom van $200 \cdot 1 0^{- 6} \cdot 16 \cdot 3600 = 11, 5 mol/ (m^{2} \cdot dag)$ . Sla groeit goed vanaf ongeveer 12 à 17 mol per dag. Buiten in België valt er in juni gemiddeld ongeveer 40 mol per m² per dag, in december maar 4 à 5: daarom groeit er in de winter zo weinig zonder lampen.

Bladgroen absorbeert vooral blauw en rood licht; groen wordt deels teruggekaatst (daarom zie je bladeren groen). Toch gaat groen licht niet verloren: het dringt dieper in het blad en in het gewas, en wordt daar alsnog gebruikt. Blauw licht houdt planten compact en maakt rode sla roder; verrood licht (boven 700 nm) laat ze strekken, zoals in de schaduw.

Paars licht is het beste voor planten

Rode en blauwe leds samen geven paars-roze licht, en rode fotonen zijn goedkoop (volgend voorbeeld). Maar planten groeien even goed of beter onder wit licht met veel rood. En in een werkruimte zoals de klimaatmodule is wit licht nodig: onder paars licht zie je geen gele bladeren of schimmelvlekken.

Schematische vorm: bladgroen absorbeert blauw en rood; leds leveren licht waar het nodig is.

Uitgewerkt voorbeeld · 36.8

Blauwe, rode en witte fotonen: welke lamp is het zuinigst?

8/21

(a) Bereken de energie van één mol fotonen van 450 nm (blauw) en van 660 nm (rood). (b) Stel dat twee leds elk 60 % van hun elektrische energie omzetten in licht. Hoeveel µmol fotonen maken ze per joule? (c) De lampen van Habitat (2 × 95 W) geven 200 µmol/(m²·s) op het kweekbed van 2,88 m². Hoeveel µmol per joule komt er op het bed aan?

Gegeven

$h = 6, 626 \cdot 1 0^{- 34} J s$ , $c = 2, 998 \cdot 1 0^{8} m/s$ , $N_{A} = 6, 022 \cdot 1 0^{23} mo l^{- 1}$
rendement led 60 %
190 W, 200 µmol/(m²·s), 2,88 m²

Gevraagd

energie per mol fotonen
µmol per joule

Oplossing

1
(a) Per foton $E = h c / λ$ ; per mol maal $N_{A}$ : $E = \frac{6 , 022 \cdot 1 0 ^{23} \cdot 6 , 626 \cdot 1 0 ^{- 34} \cdot 2 , 998 \cdot 1 0 ^{8}}{450 \cdot 1 0 ^{- 9}} = 266 kJ/mol$ voor blauw, en 181 kJ/mol voor rood.
2
(b) 60 % van 1 J is 0,60 J licht. Blauw: $0, 60/266 \cdot 1 0^{- 3} J/ μ mol = 2, 26 μ mol$ ; rood: $0, 60/181 \cdot 1 0^{- 3} = 3, 31 μ mol$ per joule.
3
(c) Op het bed: $200 \cdot 2, 88 = 576 μ mol/s$ voor $190 W = 190 J/s$ : $3, 03 μ mol/J$ .

Antwoord

Een mol blauwe fotonen draagt 266 kJ, een mol rode 181 kJ. Bij hetzelfde rendement maakt een rode led dus 1,47 keer zoveel fotonen per joule. Op het kweekbed komt 3,0 µmol per joule aan.

Klopt dit? Een rode foton levert voor de fotosynthese evenveel op als een blauwe: het teveel aan energie van blauw wordt warmte. Daarom bevatten zuinige groeilampen veel rood. De zuinigste lampen halen vandaag iets meer dan 3 µmol/J aan de lamp; de rekenwaarde van Habitat (3,0 op het bed) veronderstelt dus een topzuinige lamp en wanden die het licht terugkaatsen. Met een gewone lamp van 2,5 µmol/J zou het bed maar 165 µmol/(m²·s) krijgen.

Uitleg · 36.9

Systemen: NFT, eb en vloed, druppel

9/21

Elk hydroponiesysteem moet vier dingen doen die de aarde anders doet (F27): de plant steunen, water geven, voeding geven, en de wortels zuurstof geven. De systemen verschillen in hoe ze het water en de lucht bij de wortels brengen.

systeem	hoe	goed voor	let op
NFT (voedingsfilm)	dunne film stroomt door licht hellende goten	sla, kruiden: licht, weinig water in het systeem	valt de pomp lang uit, dan drogen de wortels
eb en vloed	een bak loopt enkele keren per dag vol en weer leeg	potplanten, kruiden, opkweek	groot reservoir nodig (de hele bak vullen)
druppel	een druppelaar per plant in steenwol of kokos	tomaat, komkommer, paprika	druppelaars verstoppen; open systemen lozen water
diepwater (DWC)	wortels in een bak met belucht water	sla, snel en eenvoudig	luchtpomp nodig; veel water
Kratky (F27)	pot zonder pomp; de luchtlaag groeit mee	proeven, kleine teelt	niet bij te sturen, alleen voor snelle gewassen

Bij een gesloten systeem vloeit het water terug naar het reservoir; bij een open druppelsysteem loopt de overmaat weg. Gesloten systemen zijn zuiniger met water en zouten, maar een ziekte verspreidt zich er sneller (hoofdstuk 35). Habitat kiest een gesloten NFT-systeem: licht, weinig water in het systeem (snel op temperatuur, snel bijgestuurd), en geschikt voor sla en kruiden.

Waarom niet gewoon aarde?

Aarde weegt veel (een volle plantenbak van de meetkas: 4 kg, F11), houdt ziektes vast en is moeilijk te regelen. In een station, waar elke kilogram aangevoerd wordt, is een systeem van goten, een reservoir en een zak zouten lichter en beter te sturen. Wel moeten pomp en sensoren betrouwbaar zijn: in een NFT-goot is de wortel binnen enkele uren droog als de pomp uitvalt.

Links een stromende film, midden een bak die volloopt en leegloopt, rechts een druppelaar per plant.

Ontleed · 36.10

Het NFT-rek van de klimaatmodule

10/21

Het kweekbed is een getrapt rek tegen de wand: in bovenaanzicht 2,4 m bij 1,2 m. We leggen hier de goten vast: vier goten van 2,4 m, elk met 12 plantplaatsen om de 20 cm, 30 cm uit elkaar. De schets toont het rek van voren, niet op schaal: de goten lijken boven elkaar te hangen, maar lopen in trappen naar achteren op.

Schema van de waterkringloop: reservoir, pomp, vier goten, retour met filter.

Wijs een nummer aan: de figuur zoomt in. Klik om vast te zetten.

1
Reservoir
60 L, lichtdicht (algen, hoofdstuk 5), op de vloer in de schaduw van het rek: de oplossing blijft tussen 18 en 22 °C (hoofdstuk 34). Druksensor en vlotter bewaken het niveau (hoofdstuk 11).
2
Pomp
12 V, 4,8 L/min bij 1,56 m opvoerhoogte (hoofdstuk 11), via een MOSFET op D9 (hoofdstuk 23). Ze draait 10 minuten per uur: genoeg om de wortelmat vochtig en de oplossing zuurstofrijk te houden, en 48 Wh per dag.
3
Aanvoer
Een slang van 16 mm naar de bovenkant van het rek, 1,5 m boven het reservoir, met een aftakking naar het begin van elke goot. Een kraantje per goot verdeelt het debiet: 1,2 L/min per goot.
4
Goot
Een witte, lichtdichte goot van 2,4 m met een helling van 1 op 50 (4,8 cm hoogteverschil; op de tekening overdreven). Het water stroomt als een film van enkele mm langs de wortels.
5
Plantplaatsen
12 per goot, om de 20 cm, in een netpotje met een steenwolblokje. Samen 48 kroppen: 16,7 per m².
6
Retour en filter
Aan het einde van elke goot valt het water in een verzamelbuis die terugloopt naar het reservoir. Een zeefje houdt losgekomen wortels en steenwol tegen. Het klateren in het reservoir brengt zuurstof in het water.
7
Sensoren
NTC voor de temperatuur (A0), EC (A6) en pH (A2) op de Mega (hoofdstuk 22), plus de druksensor voor het niveau (A5). Eerst de pH, dan de EC (hoofdstuk 15).
8
Lampen
Twee ledlampen van 95 W, PWM-dimbaar (hoofdstuk 25), die het daglicht aanvullen tot 200 µmol/(m²·s), 16 uur per dag.

Uitgewerkt voorbeeld · 36.11

Debiet en helling in de goten

11/21

De pomp levert 4,8 L/min, verdeeld over vier goten. Een goot is 10 cm breed; de film is ongeveer 3 mm dik. (a) Hoeveel water stroomt er per goot, in mL/s? (b) Hoe snel stroomt de film, en hoe lang doet het water over een goot van 2,4 m? (c) Hoeveel hoogteverschil geeft een helling van 1 op 50?

Gegeven

$Q = 4, 8 L/min$ over 4 goten
film: $b = 10 cm$ , $d = 3 mm$
$ℓ = 2, 4 m$ , helling 1 : 50

Gevraagd

$Q_{goot}$ , $v$ , $t$ , $Δ h$

Oplossing

1
(a) $Q_{goot} = 4, 8/4 = 1, 2 L/min = 1200 mL /60 s = 20 mL/s = 20 c m^{3} /s$ .
2
(b) Doorsnede van de film: $10 cm \cdot 0, 3 cm = 3, 0 c m^{2}$ . $v = Q / A = 20/3, 0 = 6, 7 cm/s$ (continuïteit, E18). Over 240 cm: $t = 240/6, 7 = 36 s$ .
3
(c) $Δ h = 240 cm /50 = 4, 8 cm$ .

Antwoord

1,2 L/min of 20 mL/s per goot; de film stroomt ongeveer 6,7 cm/s en doet 36 s over een goot; het hoogteverschil is 4,8 cm.

Klopt dit? NFT-telers mikken op 1 à 2 L/min per goot: genoeg om ook de laatste plant verse, zuurstofrijke oplossing te geven. Een helling van minder dan ongeveer 1 op 100 laat plassen staan (weinig zuurstof), een steilere laat de film te snel en te dun lopen.

Uitleg · 36.12

Aquaponie en de stikstofkringloop

12/21

Stikstof is het element dat de sla het meest nodig heeft na koolstof, zuurstof en waterstof. Het draait in een kringloop waarin bacteriën het meeste werk doen:

stikstofbinding: stikstofgas uit de lucht wordt ammonium, door bacteriën in de wortelknolletjes van vlinderbloemigen (Beijerinck, hoofdstuk 35), of in de fabriek met het proces van Haber en Bosch: $N_{2} + 3 H_{2} ⟶ 2 N H_{3}$ . Bijna alle stikstofkunstmest, ook het calcium- en kaliumnitraat van Habitat, begint hier;
nitrificatie: bacteriën (Nitrosomonas, Nitrobacter) zetten ammonium met zuurstof om in nitriet en daarna nitraat:

nitrificatie (in twee stappen, samengevat)

N H_{4}^{+} + 2 O_{2} ⟶ N O_{3}^{-} + 2 H^{+} + H_{2} O

Er komen protonen vrij: nitrificatie maakt het water zuurder. In aquaponie daalt de pH daardoor, in de hydroponie van Habitat stijgt ze juist (nitraatopname).

opname door planten, die er eiwitten van maken; dieren en mensen eten die eiwitten en scheiden de stikstof uit als ammonium of ureum;
denitrificatie: zonder zuurstof maken andere bacteriën van nitraat weer stikstofgas.

Aquaponie maakt van die kringloop een teeltsysteem: vissen scheiden ammonium uit, nitrificerende bacteriën op een filter maken er nitraat van, planten nemen het nitraat op en zuiveren zo het water voor de vissen. De vissen zelf moeten wel gevoerd worden: de stikstof komt uit het visvoer.

Nitrificerende bacteriën in de ruimtevaart

Het Europese project MELiSSA (ESA, sinds 1989) bouwt een kringloop voor ruimtereizen in vijf compartimenten: bacteriën die afval afbreken, nitrificerende bacteriën (Nitrosomonas en Nitrobacter), de blauwalg Arthrospira (spirulina), hogere planten, en de bemanning. Het Belgische SCK CEN in Mol levert er onderzoek en bacteriestammen voor. De proefinstallatie staat in Barcelona.

Stikstof draait rond: bacteriën binden, nitrificeren en denitrificeren; planten en dieren maken er eiwit van.

Uitgewerkt voorbeeld · 36.13

Stikstof bijhouden: reservoir, urine en visvoer

13/21

(a) Hoeveel stikstof nemen de 48 kroppen per dag op (12 g droge stof per krop, 4 % stikstof, 35 dagen)? (b) Hoe lang volstaat de stikstof in een vol reservoir (60 L met 112 mg/L)? (c) Een mens scheidt met zijn urine ongeveer 4 kg stikstof per jaar uit. Hoeveel keer de behoefte van het kweekbed is dat? (d) Hoeveel visvoer (32 % eiwit, eiwit bevat 16 % stikstof) is nodig als de helft van de stikstof in het voer als nitraat bij de planten komt?

Gegeven

48 kroppen, 12 g droge stof, 4 % N, 35 dagen
60 L met 112 mg N per L
urine: ± 4 kg N per persoon per jaar
visvoer: 32 % eiwit, eiwit 16 % N; 50 % benut

Gevraagd

N per dag
dagen
factor urine
visvoer per dag

Oplossing

1
(a) Per krop $12 \cdot 0, 04 = 0, 48 g$ N; per teelt $48 \cdot 0, 48 = 23, 0 g$ ; per dag $23, 0/35 = 0, 66 g$ .
2
(b) In het reservoir: $60 \cdot 0, 112 = 6, 72 g$ N. Dat volstaat $6, 72/0, 66 = 10$ dagen.
3
(c) $4000/365 = 11 g$ N per dag: 17 keer wat het kweekbed nodig heeft.
4
(d) Visvoer bevat $0, 32 \cdot 0, 16 = 0, 051$ of 5,1 % N, waarvan de helft bij de planten komt: 2,6 %. Voor 0,66 g N per dag: $0, 66/0, 026 = 26 g$ voer per dag.

Antwoord

De sla neemt 0,66 g stikstof per dag op; een vol reservoir volstaat ongeveer 10 dagen. Eén bewoner scheidt 17 keer meer stikstof uit dan de sla nodig heeft. In aquaponie zou ongeveer 26 g visvoer per dag de stikstof leveren.

Klopt dit? De vuistregel van de FAO voor aquaponie is ruimer: 40 à 50 g voer per m² per dag, voor het kweekbed 115 à 144 g. Een deel van de stikstof blijft in de vissen en het slib of gaat verloren, en de planten moeten ook kalium, ijzer en de andere mineralen uit het voer halen. Wie zoveel voer geeft, heeft 6 à 13 kg vis nodig (vissen eten 1 à 2 % van hun gewicht per dag), en bij 20 kg vis per 1000 L een bak van minstens een halve kubieke meter: veel meer dan het reservoir van 60 L. En het visvoer moet aangevoerd worden.

Uitleg · 36.14

Opbrengst per vierkante meter, per kWh en per liter

14/21

Hoe goed is een teeltsysteem? Drie maten tellen, en ze vertellen elk iets anders:

kg per m² per jaar: hoeveel ruimte heb je nodig? In een station is ruimte duur.
kWh per kg: hoeveel energie kost elke kilogram? Voor een module op zonne-energie de belangrijkste maat.
liter water per kg: hoeveel water gaat er verloren? In een woestijn, of in een station met 98 % waterterugwinning (F29), even belangrijk.

	kg per m² per jaar	water per kg	energie per kg
sla in het veld, Arizona (Barbosa e.a., 2015)	3,9	250 L	0,3 kWh
sla in een serre met hydroponie, Arizona (idem)	41	20 L	± 25 kWh (verwarmen, koelen, belichten)
volledig belichte teeltruimtes (hoofdstuk 20)			10 tot 18 kWh
EDEN ISS, Antarctica, 2018 (26 gewassen)	27,4		± 205 kWh (alles meegerekend)
Habitat-module (rekenmodel)	34,8	16 L (2,5 L met terugwinning)	11,1 kWh (lampen)

Hydroponie met lampen haalt tien keer meer per m² dan het veld, met een tiende van het water, maar vraagt tientallen keren meer energie. Dat verschil is geen toeval: het veld krijgt zijn licht gratis van de zon. De cijfers van EDEN ISS liggen veel hoger dan die van de module, omdat daar alles meetelt (verwarmen in Antarctica, lucht behandelen, pompen, computers) en omdat er ook trage gewassen als komkommer en tomaat groeiden.

Vergelijk alleen wat vergelijkbaar is

Een getal als 'kWh per kg' zegt niets zonder de grenzen: alleen de lampen, of ook verwarming, koeling en ventilatie? Vers gewicht of droog? Sla of tomaat? De module rekent hier met de lampen alleen; de verwarming komt van het station (hoofdstuk 19).

Per m² haalt belichte hydroponie 7 à 10 keer meer dan het veld.

Uitgewerkt voorbeeld · 36.15

Habitat: wat levert het kweekbed op?

15/21

Het kweekbed van 2,88 m² levert 48 kroppen van 200 g per 35 dagen. De lampen verbruiken 3,04 kWh per dag. Per krop nemen de planten 3,19 L water op: 3,0 L die verdampt (rekenwaarde) en 0,19 L in de krop zelf. Bereken de opbrengst per jaar, per m², per kWh lampenergie en per liter water. Wat verandert er als het verdampte water op het koude kasdak condenseert en voor 90 % teruggewonnen wordt?

Gegeven

48 kroppen × 200 g per 35 dagen; 2,88 m²
lampen 3,04 kWh per dag
3,19 L water per krop, waarvan 3,0 L verdampt

Gevraagd

kg per jaar en per m²
kWh per kg, g per kWh
L per kg, met en zonder terugwinning

Oplossing

1
Teelten per jaar: $365/35 = 10, 43$ . Oogst: $48 \cdot 10, 43 \cdot 0, 200 = 100, 1 kg$ per jaar, of $100, 1/2, 88 = 34, 8 kg/ (m^{2} \cdot jaar)$ .
2
Lampen: $3, 04 \cdot 365 = 1110 kWh$ per jaar. $1110/100, 1 = 11, 1 kWh/kg$ , of $90 g$ sla per kWh.
3
Water: $3, 19 L /0, 200 kg = 15, 9 L/kg$ .
4
Met 90 % terugwinning gaat er per krop nog $0, 1 \cdot 3, 0 + 0, 19 = 0, 49 L$ verloren: $2, 5 L/kg$ .

Antwoord

Ongeveer 100 kg sla per jaar, 35 kg per m²; 11,1 kWh lampenergie per kg (90 g per kWh); 16 L water per kg, of 2,5 L met terugwinning.

Klopt dit? Dat ligt binnen de 10 tot 18 kWh per kg van volledig belichte teeltruimtes (hoofdstuk 20), en de water- en ruimtecijfers zijn die van een goede serre. Twee kanttekeningen. In de winter leveren de panelen te weinig voor 16 lichturen (hoofdstuk 20): dan komt de stroom van het station, of groeit de sla trager. En de hele module verbruikt 3,27 kWh per dag: 11,9 kWh per kg, zonder de verwarming.

Uitleg · 36.16

Een teeltschema: elke negen dagen oogsten

16/21

Zou je alle 48 plantplaatsen tegelijk beplanten, dan heb je 34 dagen niets en dan in één keer 9,6 kg sla, meer dan twee bewoners vers kunnen eten. Daarom werkt Habitat met een verspringend teeltschema: elke goot heeft haar eigen ritme.

Kiemen (2 weken): zaadjes in steenwolblokjes op een kiemplank aan de rand van het rek, onder hetzelfde licht.
Uitplanten: 12 plantjes in een lege goot.
Groeien (5 weken, 35 dagen) tot een krop van 200 g.
Oogsten, de goot schoonmaken (hoofdstuk 35) en meteen opnieuw beplanten.

Met vier goten en 35 dagen per teelt oogst je om de $35/4 = 8, 75$ dagen één goot: 12 kroppen, ongeveer elke negen dagen. Gemiddeld is dat 1,4 kroppen per dag, of 247 g eetbare sla per dag voor twee bewoners. Elke 12 kroppen worden bijna gelijktijdig oogstklaar; wie elke dag verse sla wil, oogst van de rijpste goot enkele kroppen per dag en laat de rest nog een paar dagen staan.

Het reservoir blijft in gebruik

Omdat er altijd planten in de goten staan, kan het reservoir nooit helemaal droog. Om de vijf weken ververs je de oplossing in één keer (leegpompen, spoelen, nieuw vullen: een halfuur), terwijl de goten even droog staan. Goten ontsmetten gebeurt per goot, bij het oogsten.

Oranje: kiemen, groen: groeien in de goot. Na de opstart komt er elke 8,75 dagen een goot klaar.

Uitleg · 36.17

Van kWh tot kJ op je bord

17/21

Volg één dag lamplicht door de hele keten (hoofdstuk 34 en F29):

de lampen nemen $3, 04 kWh = 10, 9 MJ$ elektrische energie op;
daarvan valt 7,2 MJ als licht op het kweekbed (66 %): de rest wordt warmte in de lamp;
de sla legt 256 kJ vast als chemische energie in haar droge stof (3,5 % van het licht);
van de oogst is 133 kJ eetbare voedingsenergie: wortels, buitenbladeren en vezels tellen niet mee;
de bewoner zet ongeveer een derde daarvan om in ATP: 44 kJ.

Van elke 100 J uit het stopcontact komt 1,2 J als voedsel op het bord. De sla is daarom geen energiebron: ze is een bron van verse vitaminen (100 g kropsla bevat ongeveer de hele dagbehoefte aan vitamine K en een vijfde van die aan vitamine A), vezels, smaak, en van iets wat bewoners van poolstations en ruimtestations hoog inschatten: zelf iets zien groeien.

Alle energie van de lampen gaat verloren

Voor de voeding wel, maar niet voor de module: de warmte van de lampen verwarmt de kweekruimte (hoofdstuk 20). In de winter spaart dat stookenergie; in de zomer moet ze weggeventileerd worden. Ook de energie in je voedsel wordt uiteindelijk warmte: de 116 W van een bewoner (F29).

De banden zijn op schaal: van 10,9 MJ elektriciteit blijft 0,13 MJ voedsel over, en 0,04 MJ ATP.

Uitgewerkt voorbeeld · 36.18

Habitat: een eerlijk voedselplan

18/21

Eén bewoner heeft ongeveer 10 MJ voedsel per dag nodig (F29). (a) Welk deel levert het kweekbed? (b) Hoeveel m² sla onder de lampen van Habitat zou 10 MJ per dag leveren? (c) Aardappelen leveren meer energie per m²: NASA haalde in een kweekkamer ongeveer 20 g droge knollen per m² per dag bij ongeveer 32 mol licht per m² per dag, en droge knol levert ongeveer 15,3 kJ per g. Hoeveel m² aardappel onder Habitat-licht, en hoeveel lampenergie per dag? (d) Vergelijk met de zonnepanelen van de module.

Hoe meer energie een gewas per m² vastlegt en hoe meer licht, hoe kleiner het oppervlak. De energie per MJ voedsel blijft groot.

Gegeven

sla: 97 kJ eetbaar per krop, 48 kroppen per 35 dagen op 2,88 m²
aardappel: 0,62 g droge knol per mol licht; 15,3 kJ per g
Habitat-licht: 11,5 mol/(m²·dag), 1,06 kWh lampenergie per m² per dag
zonnepanelen module: ± 1400 kWh per jaar (hoofdstuk 20)

Gevraagd

deel van 10 MJ
m² sla, m² aardappel
kWh per dag
vergelijking met de panelen

Oplossing

1
(a) $48 \cdot 97 kJ /35 = 133 kJ$ per dag: 1,3 % van 10 MJ (voor twee bewoners 0,7 %).
2
(b) Per m²: $133/2, 88 = 46 kJ$ per dag; voor 10 MJ: $10 000/46 = 216 m^{2}$ .
3
(c) Onder Habitat-licht: $0, 62 \cdot 11, 5 = 7, 1 g$ droge knol per m² per dag, $\cdot 15, 3 = 109 kJ$ . Voor 10 MJ: $92 m^{2}$ . Lampen: $92 \cdot 1, 06 = 97 kWh$ per dag.
4
(d) De panelen leveren gemiddeld $1400/365 = 3, 8 kWh$ per dag, voor de hele module. Het voedsel van één bewoner onder lampen zou 25 keer zoveel vragen.

Antwoord

Het kweekbed levert 1,3 % van het voedsel van één bewoner. Voor alles zou je 216 m² sla nodig hebben, of 92 m² aardappel, met ongeveer 97 kWh lampenergie per dag: 25 keer de hele zonneopbrengst van de module.

Klopt dit? Ook met veel meer licht verandert de energierekening niet: NASA's aardappelen op 32 mol per dag vragen maar 33 m², maar evenveel lampenergie, omdat licht per m² nu eenmaal energie kost. NASA schat dat ongeveer 40 à 50 m² gewassen onder veel licht al het voedsel van één persoon kunnen leveren. Wat dat betekent voor Habitat: het voedsel komt met de bevoorrading (39 kg per bewoner per 30 dagen, F29); de module levert verse groenten; wie meer wil, bouwt een serre met daglicht (gratis licht), teelt gewassen met meer energie per m² (aardappel, bonen, graan), en gebruikt de lampen alleen om aan te vullen.

Code · 36.19

Python: de opbrengst doorrekenen

19/21

Het rekenmodel van de voorbeelden in één functie. Alle waarden staan als constanten bovenaan, zodat je meteen ziet waarmee gerekend wordt; de functie geeft een woordenboek terug (hoofdstuk 28). Dezelfde functie berekent de getallen in de tabellen en grafieken van deze pagina.

Pythonopbrengst.py27 regelsDownload

# opbrengst.py - wat levert het kweekbed van de klimaatmodule op? (rekenmodel)PLAATSEN = 48          # kroppen op het kweekbedOPPERVLAK = 2.88       # m2TEELT = 35             # dagen van uitplanten tot oogstKROP = 0.200           # kg per krop bij de oogstEETBAAR = 0.180        # kg die je echt eet (zonder buitenbladeren)LAMPEN = 3.04          # kWh per dag (2 x 95 W, 16 uur)WATER = 3.19           # liter per krop: verdampt water + water in de kropKJ_PER_KG = 540        # voedingsenergie van sla (13 kcal per 100 g)  def opbrengst(plaatsen=PLAATSEN, teelt=TEELT, krop=KROP, lampen=LAMPEN):    teelten = 365 / teelt    kg = plaatsen * teelten * krop    return {"kg per jaar": kg,            "kg per m2 per jaar": kg / OPPERVLAK,            "kWh per kg": lampen * 365 / kg,            "liter water per kg": WATER / krop,            "kJ voedsel per dag": plaatsen * teelten * EETBAAR * KJ_PER_KG / 365}  if __name__ == "__main__":    r = opbrengst()    for naam, waarde in r.items():        print(f"{naam:22s} {waarde:8.1f}")    deel = r["kJ voedsel per dag"] / 10000 * 100    print(f"deel van 10 MJ per dag {deel:8.1f} %")

Uitvoer (gedraaid bij het bouwen van deze pagina):

kg per jaar               100.1
kg per m2 per jaar         34.8
kWh per kg                 11.1
liter water per kg         15.9
kJ voedsel per dag        133.3
deel van 10 MJ per dag      1.3 %

In opdracht 36.11 gebruik je de functie om te zien wat een kortere teelt, meer licht of een ander gewas oplevert.

Naslag · 36.20

Overzicht: hydroponie en voedselproductie

20/21

daglichtsom

DLI = PPFD \cdot t

symbool	betekenis	eenheid
$PPFD$	fotonenstroomdichtheid	µmol/(m²·s)
$t$	belichtingstijd	s
$DLI$	daglichtsom	mol/(m²·dag)

energie van een mol fotonen: 266 kJ (450 nm), 181 kJ (660 nm)

E = \frac{N _{A} h c}{λ}

µmol per joule

rendement lamp = \frac{PPFD \cdot A}{P}

symbool	betekenis	eenheid
$A$	belichte oppervlakte	m²
$P$	elektrisch vermogen	W

nitrificatie (maakt het water zuurder)

N H_{4}^{+} + 2 O_{2} ⟶ N O_{3}^{-} + 2 H^{+} + H_{2} O

stikstofbinding in de fabriek (Haber-Bosch)

N_{2} + 3 H_{2} ⟶ 2 N H_{3}

kg per m² per jaar

opbrengst = \frac{plaatsen \cdot m _{krop} \cdot 365}{t _{teelt} \cdot A}

Habitat: het hydroponiesysteem
kweekbed	getrapt NFT-rek, 2,4 × 1,2 m (2,88 m²); 4 goten van 2,4 m, 12 plaatsen om de 20 cm, goten 30 cm uit elkaar, helling 1 : 50
reservoir en pomp	60 L, lichtdicht, 18-22 °C; pomp 4,8 L/min, 10 min per uur, 1,2 L/min per goot
oplossing	EC 1,4 mS/cm (1,2-1,8), pH 5,8 (5,5-6,5); stikstof in het volle reservoir volstaat ± 10 dagen
licht	2 × 95 W, 200 µmol/(m²·s), 16 h: 11,5 mol/(m²·dag); 3,0 µmol/J op het bed
teeltschema	kiemen 2 weken, groeien 35 dagen; om de 8,75 dagen één goot oogsten (12 kroppen)
opbrengst	± 100 kg per jaar (35 kg/m²); 11,1 kWh lampenergie per kg; 16 L water per kg (2,5 L met terugwinning)
voeding	± 247 g eetbare sla en 133 kJ per dag: 1,3 % van 10 MJ

Het geheel · 36.21

Waar hydroponie en voedselproductie samenkomen

21/21

Dit hoofdstuk is een kruispunt: chemie (voedingsoplossing, EC, pH, stikstof), energie (lampen, zonnepanelen, rendement), biologie (fotosynthese, enzymen, bacteriën), elektronica en programmeren (sensoren, pomp, dimmen, logger) en ontwerpen (het rek, het teeltschema). Het integratieproject van Intermediate (hoofdstuk 40) bouwt er de volledige klimaatmodule mee.

F27 Planten: fotosynthese en groei

Telen zonder aarde en de Kratky-pot; beperkende factoren.

F29 Het lichaam als systeem

Wat een mens nodig heeft: 10 MJ voedsel per dag.

I12 Atomen en het periodiek systeem

Het recept van de voedingsoplossing, element per element.

I13 Chemische bindingen en stofeigenschappen

EC meten en bijsturen met stamoplossingen.

I14 Reacties en stoichiometrie

CO2-opname van de sla en de ventilatie van de kweekruimte.

I15 Zuren, basen en pH

De pH bijsturen met pH-min; waarom de pH stijgt.

I20 Zonne-energie dimensioneren

Het energiebudget: de lampen zijn 93 % van het verbruik.

I25 Van analoog naar digitaal

Lampen dimmen met PWM tot 200 µmol/(m²·s).

I34 Enzymen en stofwisseling

Temperatuuroptimum en de energieketen tot ATP.

I35 Micro-organismen en biotechnologie

Nitrificerende bacteriën, ziekteverwekkers, compost.

I38 Duurzaam ontwerpen

De levenscyclus en de CO2-voetafdruk van een krop sla uit de module.

I40 Integratieproject: de klimaatmodule

De volledige module ontwerpen, bouwen en verdedigen.

E26 Chemisch evenwicht

Een buffer die de pH van de oplossing stabiel houdt.

E31 Bioprocestechniek

Een algenreactor die CO2 omzet in zuurstof en voedsel.

E32 Ecologische modellen

Hoe stabiel is een gesloten kringloop met planten, bacteriën en mensen?

HabitatVoor Habitat leggen we vast: vier NFT-goten van 2,4 m met 12 plaatsen, helling 1 : 50, 1,2 L/min per goot; een verspringend teeltschema met om de 8,75 dagen één goot oogsten; ± 100 kg sla per jaar, 11,1 kWh lampenergie per kg, 16 L water per kg. De module levert verse groenten, geen voedselautonomie: 1,3 % van de energie van één bewoner. In opdracht 36.13 stel je het voedselplan op, in 36.14 de fiche van het systeem.

Samenvatting

In het kort

Een voedingsoplossing levert alle mineralen; A (calcium) en B (sulfaat, fosfaat) blijven apart tot ze verdund zijn. Per teelt neemt de sla 3 à 4 keer meer N en K op dan het reservoir bevat.
De EC stijgt als er water verdwijnt en daalt als er ionen opgenomen worden: lees EC altijd samen met het volume. De pH stijgt door nitraatopname; tussen 5,5 en 6,5 blijft alles opneembaar.
Planten tellen fotonen van 400-700 nm (PAR): PPFD in µmol/(m²·s), daglichtsom in mol/(m²·dag). Habitat: 200 µmol, 16 h, 11,5 mol per dag.
Een rode foton draagt minder energie dan een blauwe maar doet evenveel voor de fotosynthese: rode leds maken meer fotonen per joule.
NFT, eb en vloed, druppel, diepwater en Kratky verschillen in hoe water en lucht bij de wortels komen; Habitat gebruikt een gesloten NFT-rek met vier goten.
Bacteriën binden stikstof, nitrificeren ammonium tot nitraat en denitrificeren; aquaponie laat vissen en planten dezelfde kringloop delen, maar het visvoer komt van buiten.
Het kweekbed levert ± 100 kg sla per jaar (35 kg/m²), 90 g per kWh lampenergie, ± 16 L water per kg (2,5 L met terugwinning).
Dat is 1,3 % van de voedingsenergie van één bewoner: de module levert verse groenten, geen voedselautonomie. Voedsel onder lampen kost ± 10 kWh per MJ.

Begrippen

Wat je nu kent

hydroponie: Planten telen zonder aarde, met de wortels in (of in contact met) water met opgeloste voedingszouten.
NFT: Nutrient film technique: een dunne film voedingsoplossing stroomt door licht hellende goten langs de wortels.
stamoplossing: Geconcentreerde oplossing van voedingszouten die je verdunt; A (met calcium) en B (met sulfaat en fosfaat) blijven gescheiden omdat ze samen neerslaan.
PAR: Fotosynthetisch actieve straling: licht van 400 tot 700 nm, het deel dat planten voor fotosynthese gebruiken.
PPFD: Fotonenstroomdichtheid: het aantal lichtdeeltjes (in µmol) dat per seconde op een vierkante meter valt, in µmol/(m²·s).
daglichtsom: Het aantal mol lichtdeeltjes (PAR) dat op één dag op een vierkante meter valt; DLI = PPFD · tijd.
µmol per joule: Rendement van een groeilamp: hoeveel micromol lichtdeeltjes (PAR) ze maakt per joule elektrische energie.
aquaponie: Vissen en planten in één waterkringloop: bacteriën zetten de ammonium van de vissen om in nitraat voor de planten.
nitrificatie: Omzetting van ammonium via nitriet naar nitraat door bacteriën (Nitrosomonas, Nitrobacter), met zuurstof; maakt het water zuurder.
stikstofbinding: Omzetting van stikstofgas uit de lucht in ammonium, door bacteriën (bv. in wortelknolletjes) of industrieel (Haber-Bosch).
teeltschema: Planning van zaaien, uitplanten en oogsten, zodat er regelmatig geoogst kan worden.

Aan de slag in het werkboek16 opdrachten, van oefenen tot uitdagen