|
| |
|
|
Balance of energy, water and nutrients in the aquaponic cycle
Szotkowski, Matěj ; Procházková, Michaela (oponent) ; Máša, Vítězslav (vedoucí práce)
The motivation behind this thesis was to provide an overview of current scientific knowledge in the area of aquaponic food production, which would culminate in the creation of a mathematical model. Additionally, an experimental aquaponic farm was to be examined from the viewpoint of water and energy balance to provide real-world data for the creation of the mathematical model. Lastly, the applicability of algal photobioreactor in a general aquaponic cycle was to be assessed. The preliminary part of the work describes the motives behind the need for innovation in agriculture. The definition of aquaponics is provided along with a description of its subcomponents, their working mechanism and design. In this part of the thesis, the nutrient cycle of aquaponics is outlined as well. As the last part of the theoretical portion of the work, the implementation of algal photobioreactor into the aquaponic cycle is examined. Mechanisms both motivating and discouraging from such an implementation are described. Consequently, the reactor in and of itself is examined more closely. The process variables influencing the growth of algae are presented along with possible reactor designs, harvesting methods, and utilizations of the resulting products. In the first part of the experimental section of this work, the examined farm run by Flenexa plus s.r.o. is introduced from the viewpoint of the aquaponic process. Furthermore, the water and energy balances of implemented aquaponic process are provided and evaluated. The focus is then shifted towards the mathematical models which were created based on the knowledge and data gathered in the course of this work. The logic and algorithms behind both models are explained and discussed along with their main features and capabilities. Paths of future development for both models are also outlined in the closing section. Lastly, the findings obtained and gathered during the process of the thesis creation are discussed and summarized in the concluding chapters.
|
|
|
Resource optimisation in the indoor aquaponic farm
Ondruška, Vojtěch ; Touš, Michal (oponent) ; Teng, Sin Yong (vedoucí práce)
Energy efficiency and economic viability are the often-quoted issues related to aquaponic farming. This thesis aims to identify measures which would enhance the profitability of aquaponics business while conserving energy and other resources and to verify the selected measures on the testing aquaponic farm. The process engineering optimisation technique was used to tackle the resource issue and the computer vision technique was applied to automatically monitor the growth rate of produce as the main revenue stream in aquaponics. Using the P-graph method, process integration and search for process alternatives, the best feasible structure was found with more than 9 times higher annual net income compared to the current process structure. Another energy and water savings were achieved by the installation of the reflective foil and further utilisation of the aquaponics effluent in the hydroponic section intended for seedlings cultivation. These measures can help the aquaponic farms to become more competitive and to decrease their ecological footprint.
|
|
|
Vliv alternativních zdrojů bílkovin v rybím krmivu na růst ryb a rostlin ve dvousmyčkovém akvaponickém systému
NIKL, Ondřej
Cílem této diplomové práce bylo vyhodnotit produkční účinnost krmiv, která byla navržena s úmyslem vyvinout speciální akvaponické krmivo. Dále vyhodnotit obsah živin ve vodě, kalech a živných roztocích a jejich vliv na růst rostlin a konečně navrhnout případné úpravy složení krmiv. Akvaponické krmivo by mělo respektovat nutriční požadavky ryb a rostlin, nezatěžovat životní prostředí nevyužitými živinami a, s ohledem na udržitelnost, místo moučky z mořských ryb využívat alternativní zdroje proteinů. Proto byla navržena tři experimentální izoproteinová a izokalorická krmiva. Krmivo A obsahovalo konvenční suroviny včetně moučky z mořských ryb. Krmivo B využívalo moučku ze sladkovodních ryb a dále výhradně rostlinné proteiny bez ohledu na původ. Krmivo C bylo složeno z udržitelných a lokálních zdrojů proteinů. Experiment proběhl v akvaponické hale FROV JU. Jako pokusný materiál byl zvolen tlamoun nilský (Oreochromis niloticus) a salát (Lactuca sativa). Krmivo B vykázalo podobné hodnoty všech produkčních ukazatelů jako konvenční krmivo A. Hmotnost obsádky v systému A vzrostla za třináct týdnů o 143,68 % a v systému B o 136,56 %. Hmotnost obsádky v systému B byla na konci pokusu oproti systému A neprůkazně nižší o 4,08 %. Krmný koeficient (FCR) krmiva B (1,92?0,10) byl neprůkazně vyšší o 8,47 % vůči FCR krmiva A (1,77?0,13). Průměrná hmotnost nadzemní části rostlin rostoucích v živném roztoku vytvořeném z mineralizovaného kalu získaného ze systému B, doplněném o chybějící živiny, dosáhla po čtyřech týdnech hodnoty 221,8?33,9 g. To bylo neprůkazně více o 44,21 % než průměrná hmotnost rostlin pěstovaných ve speciálním hydroponickém živném roztoku a o 8,62 % neprůkazně více než hmotnost rostlin pěstovaných v obohaceném roztoku získaného ze systému A. Experimentálně tak bylo prokázáno, že v akvaponických krmivech lze nahradit moučku z mořských ryb alternativními zdroji proteinů a těmito krmivy zajistit efektivní výživu ryb i rostlin v dvousmyčkovém akvaponickém systému.
|
|
|
Využití akvaponie na příkladu státu Keňa
Partila, Filip
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou akvaponie a jejím možném využití v rozvojových zemích. Úvodní část práce shrnuje formou literární rešerše současnou problematiku rozvojových zemí, následně představuje akvaponii jako nový potenciální směr udržitelného pěstování plodin. V další části je podrobněji představen modelový stát Keňa. Hlavní část práce se zaměřuje na analýzu stravovacích návyků, kalorického příjmu obyvatelstva, podmínek pro akvaponii v zemi a srovnává akvaponii s konvenčním zemědělstvím. V závěru bylo vyhodnoceno, zda je Keňa svými podmínkami vhodným kandidátem na akvaponický projekt.
|
|
|
Analysis of vegetable quality in aquaponic production system
Botek, Petr
Cílem práce bylo sledovat aquaponickou produkci salátu a na základě pravidelného měření parametrů vody a rostlin vyhodnotit změny a jejich vliv na konečný produkt. Během dvou experimentů byl zkoumán účinek intenzity oranžového světla (1 a 8 % z celkové FAR). Každý z pokusů zkoumal červený a zelený komerční kultivar hlávkového salátu z hlediska morfologických a fyziologických vlastností a jejich korelace se světlem a složením živin obsažených ve vodě aquaponického systému. In situ probíhalo pravidelné měření fotosyntézy (OJIP, QY, NDVI) a laboratorní analýzy sklizených rostlin. Zvýšením intenzity oranžového světla došlo ke stimulaci asimilace TAC průměrně o dvojnásobek. TAC také pozitivně koreloval s koncentracemi fosfátů a vápníku ve vodě. Mnoho z reakcí bylo závislých na konkrétních kultivarech. Změny intenzity světla v oranžovém spektru stimulovaly absorpci zinku. Dříve než došlo k vizuálnímu zhoršením kondice rostliny, hodnoty NDVI vykazovaly pokles hodnot, což ukazuje dobrou schopnost detekovat stres. Hodnoty OJIP umožňují hloubkové vyhodnocení fotosyntetického procesu v různých fázích zdravotního stavu rostliny. Ukázalo se, že modifikace oranžové části spektra ovlivňuje schopnost asimilace rostlin. Poznatky lze dále využít ke zlepšení antioxidační kapacity rostlin. Oranžové spektrum má také potenciál stimulovat absorpci těžkých kovů, v této oblasti je vyžadován další výzkum.
|
|
| |
|
|
Integrovaná ochrana rostlin v akvaponických systémech
URBÁSEK, Jan
Cílem této bakalářské práce bylo vypracování literární rešerše zaměřené na problematiku integrované ochrany rostlin (IOR) v akvaponických systémech. Vzhledem k tomu, že literatura zaměřena na IOR v akvaponických systémech je velice omezena, tak práce vychází především z informací o ochraně rostlin při pěstování ve sklenících či hydroponiích. Jednotlivé metody ochrany rostlin byly zhodnoceny na základě jejich využitelnosti v různých typech akvaponických systémů. Při hodnocení byla také v potaz brána jejich reálná možnost aplikace na komerčních akvaponických farmách. Jako nejúčinnější se ukazuje prevence. Při dodržování přísných preventivních opatření lze velmi dobře předcházet vzniku markantnějších problému. Následné vyřešení vzniklých problémů může být poměrně dost komplikované a mohou zapříčinit nezvratné ekonomické ztráty na rostlinných produktech. Při ochraně rostlin ve sklenících a hydroponiích je v dnešní době běžně využívána chemická ochrana. Aplikace chemických pesticidů je však v akvaponiích silně problematická s ohledem na jejich možnou toxicitu pro vodní organismy. Vzhledem k omezeným možnostem použití tradičních chemických pesticidu je proto nutné hledat jiné alternativy. Jednou z těchto alternativ by se mohly stát přírodní přípravky založené na výtažcích z rostlin. Existuje velké množství rostlin, které vykazuji pesticidní účinky, avšak možnost jejich aplikace je bez dalšího výzkumu velice omezena, protože u většiny přípravků rostlinného původu nejsou stanoveny toxicity pro vodní organismy. V této práci byl vytvořen přehled na trhu dostupných produktů z rostlin, které by mohly být použitelné proti problematickým škůdcům a chorobám. Také na základě literárních zdrojů vznikl seznam rostlin, které lze doporučit k budoucímu výzkumu využitelnosti a zařazení do systému IOR velkých akvaponických farem.
|
|
| |
|
|
Balance of energy, water and nutrients in the aquaponic cycle
Szotkowski, Matěj ; Procházková, Michaela (oponent) ; Máša, Vítězslav (vedoucí práce)
The motivation behind this thesis was to provide an overview of current scientific knowledge in the area of aquaponic food production, which would culminate in the creation of a mathematical model. Additionally, an experimental aquaponic farm was to be examined from the viewpoint of water and energy balance to provide real-world data for the creation of the mathematical model. Lastly, the applicability of algal photobioreactor in a general aquaponic cycle was to be assessed. The preliminary part of the work describes the motives behind the need for innovation in agriculture. The definition of aquaponics is provided along with a description of its subcomponents, their working mechanism and design. In this part of the thesis, the nutrient cycle of aquaponics is outlined as well. As the last part of the theoretical portion of the work, the implementation of algal photobioreactor into the aquaponic cycle is examined. Mechanisms both motivating and discouraging from such an implementation are described. Consequently, the reactor in and of itself is examined more closely. The process variables influencing the growth of algae are presented along with possible reactor designs, harvesting methods, and utilizations of the resulting products. In the first part of the experimental section of this work, the examined farm run by Flenexa plus s.r.o. is introduced from the viewpoint of the aquaponic process. Furthermore, the water and energy balances of implemented aquaponic process are provided and evaluated. The focus is then shifted towards the mathematical models which were created based on the knowledge and data gathered in the course of this work. The logic and algorithms behind both models are explained and discussed along with their main features and capabilities. Paths of future development for both models are also outlined in the closing section. Lastly, the findings obtained and gathered during the process of the thesis creation are discussed and summarized in the concluding chapters.
|
host ::
RSS.