Australisk ananas, Dansk öring, och Mellanvästern majsbönder klumpas inte ofta ihop under samma jordbruksparaply. Men de och många andra som odlar grödor och djur står inför ett vanligt problem:överskott av kväve i dräneringsvatten. Oavsett om det rinner ut till Great Barrier Reef eller Mexikanska golfen, näringsämnet bidrar till skadliga algblomningar som svälter fisk och andra syreorganismer.

Men det finns en enkel lösning som avsevärt minskar mängden kväve i dräneringsvatten, oavsett produktionssystem eller plats:denitrifierande bioreaktorer.

"Kväveföroreningar från gårdar är relevanta runt om i världen, från majs och bönor här i Illinois till sockerrör och ananas gårdar i Australien till olika gårdar som gränsar till diken i Belgien. Vi har alla att göra med denna fråga. Det är verkligen spännande att bioreaktorer för samman oss kring en potentiell lösning, säger Laura Christianson, biträdande professor vid Institutionen för grödor vid University of Illinois och huvudförfattare till en ny syntesartikel som accepteras för publicering i Transaktioner från American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASABE) .

Denitrifierande bioreaktorer finns i många former och storlekar, men i sin enklaste form, de är skyttegravar fyllda med flis. Vatten från åkrar eller vattenbruksanläggningar rinner genom diket, där bakterier som bor i flissprickor förvandlar nitrat till en ofarlig gas som kommer ut i luften.

Denna bevarandepraxis har bevarats i minst ett dussin år, men det mesta av vad forskare vet om kväveborttagningshastigheter är baserat på laboratoriekopior och experimentella inställningar i mindre skala. USDAs National Resource Conservation Service publicerade en uppsättning standardiserade bioreaktorriktlinjer 2015, delvis baserat på Christiansons tidiga fältarbete, och nu lägger fler och fler amerikanska bönder till bioreaktorer. De hänger med i andra länder, för.

ASABE-artikeln är den första som syntetiserar tillgänglig data från bioreaktorer i full storlek på arbetsgårdar över hela världen.

"Efter att ha samlat all information, budskapet är bioreaktors arbete. Vi har visat en 20-40% minskning av nitrat från bioreaktorer i Mellanvästern, och nu kan vi säga att bioreaktorer runt om i världen är ganska konsekventa med det, Säger Christianson.

Hon lägger till bioreaktorer, som alla bevarandemetoder, har sina begränsningar, men utsläpp av lustgas är inte en av dem.

"Folk är oroliga att vi bara överför nitrat i vatten för lustgas, som är en växthusgas. Vi vet inte hela historien om lustgas med bioreaktorer än, men vi kan med gott förtroende säga att de inte skapar ett stort problem med lustgas. "säger hon." Det är de bara inte. "

Christianson säger att bönder ofta frågar henne om övervakning av vattnet i bioreaktorer, så hon och hennes medförfattare beskriver processen i ASABE-artikeln. Hon samarbetade också med Illinois Farm Bureau för att skapa en serie steg-för-steg-videor som förklarar hur man testar vattnet.

"För övervakning, det finns två delar. Du måste veta hur mycket vatten som rinner genom bioreaktorn och hur mycket kväve som finns i vattnet, " hon säger.

De korta videorna, som riktar sig till icke-forskare som bönder och volontärer av vattenkvalitet, dela upp processen i fem steg. Christianson noterar sina elever, postdoktorer, och laboratoriepersonal tog alla ihop för att skapa serien.

Videorna finns tillgängliga på www.youtube.com/playlist?list=… 4Di-8AnP8Q1MJkVVd91s.

Christianson, som kanske bara är världens största cheerleader för bioreaktorer, medger övervakning riktlinjer och videoserier är lite självbetjäning.

"Vi inkluderade rekommenderade övervakningsmetoder så att fler människor bygger dem, och sedan kommer fler att övervaka dem. Och sedan kommer vi att ha mer data för att visa hur bra bioreaktorer fungerar och hur vi kan få dem att fungera bättre. "