Kolonizacijski reaktor za uspostavu optimalnog mikropedoekološkog sustava (CROP)

Podatci o inovaciji (HR)

Naziv inovacije: Kolonizacijski reaktor za uspostavu optimalnog mikropedoekološkog sustava (CROP)

Kratki opis inovacije: Sustav CROP razvijen je za uspostavu stabilnih mikropedoekoloških mikrokozama koje omogućuju istraživanja u uvjetima vrlo bliskim prirodnom okolišu. Dosadašnji pristupi stvaranju takvih sustava često su bili ograničeni kratkim trajanjem zbog teškoća u održavanju kvantitativnih odnosa između ključnih organizama i njihove osjetljivosti na promjene okolišnih čimbenika i kakvoću supstrata. CROP taj problem rješava inovativnim principom odvojenog uzgoja: organizmi se u početnoj fazi drže u zasebnim komorama s kontroliranim uvjetima (temperatura, vlaga, raspoloživost hrane) koji potiču maksimalan rast biomase i reproduktivni potencijal. Nakon dostizanja kritične mase, organizmi spontano migriraju u centralni modul, gdje se uspostavlja zajednički ekosustav u uvjetima prilagođenim realnim okolišnim vrijednostima. Na taj način CROP omogućuje stvaranje kompleksnih, dugotrajno održivih mikrokozama pogodnih za eksperimentalne manipulacije i ekološka istraživanja.

Duži opis inovacije: Uspostava mikropedoekoloških sustava predstavlja oblik stvaranja tzv. mikrokozmičkih modela, koji omogućuju istraživanja u uvjetima visoke realističnosti, tj. u okolnostima što sličnijima prirodnom okolišu. Takvi modeli ključni su za razumijevanje kompleksnih interakcija između organizama i abiotskih čimbenika tla, no njihova je stabilna i dugotrajna uspostava u praksi povezana s nizom izazova. Dosadašnji pristupi često su rezultirali kratkotrajno održivim sustavima, ponajprije zbog teškoća u procjeni kvantitativnih odnosa između ključnih organizama i njihove osjetljivosti na varijabilne okolišne čimbenike te na kakvoću supstrata u kojem se drže. Jedan od temeljnih problema jest vremenska dinamika uspostave sustava: želi li se sustav stabilizirati u kratkom vremenskom razdoblju, nužno je ubrzati rast i reprodukciju organizama. To zahtijeva uvjete koji osiguravaju maksimalnu akumulaciju biomase i visok reproduktivni indeks. Na tim postavkama temelji se inovativni princip uređaja CROP. U njemu se organizmi uzgajaju u odvojenim komorama, svaka opremljena sustavom za kontrolu ključnih okolišnih čimbenika (temperatura, vlaga, dostupnost hrane). Ovakav pristup omogućuje optimalan rast i razvoj svake funkcionalne skupine organizama. Kada organizmi dosegnu kritičnu masu i započnu proces traženja dodatnog prostora i resursa, spontano migriraju prema centralnom prostoru uređaja. Taj centralni modul sadrži hranidbene komponente zajedničke za sve organizme, uz uvjete (temperatura, vlaga, mikroklima) prilagođene stvarnim okolišnim vrijednostima. Na taj način u CROP-u se uspostavlja mikropedoekološki sustav visoke kompleksnosti i stabilnosti, spreman za daljnje eksperimentalne manipulacije i znanstvena istraživanja. Razvoj i izrada sustava CROP provedeni su u okviru projekta FUNECOSoil (Funkcionalno ekološka karakterizacija tala - temelj ekotoksikološke klasifikacije (IP-2022-10-3233)), financiranog od strane Hrvatske zaklade za znanost, u suradnji s poduzećima SCIOM d.o.o. i BioQuant d.o.o., te s Institutom Ruđer Bošković (Zagreb).

Podatci o inovaciji (EN)

Naziv inovacije: Colonization Reactor for the Establishment of an Optimal Micropedological Ecological System (CROP)

Kratki opis inovacije: The CROP system was developed to establish stable micropedological microcosms that enable research under conditions very close to the natural environment. Previous approaches to creating such systems were often limited in duration due to difficulties in maintaining quantitative relationships between key organisms and their sensitivity to changes in environmental factors and substrate quality. CROP addresses this problem with an innovative principle of separated cultivation: in the initial phase, organisms are kept in individual chambers with controlled conditions (temperature, humidity, food availability) that promote maximum biomass growth and reproductive potential. Once they reach a critical mass, the organisms spontaneously migrate into the central module, where a shared ecosystem is established under conditions adjusted to realistic environmental values. In this way, CROP enables the formation of complex, long-lasting and stable microcosms suitable for experimental manipulation and ecological research.

Duži opis inovacije: The establishment of micropedological systems represents a form of creating so-called microcosmic models, which enable research under highly realistic conditions, i.e. circumstances closely resembling the natural environment. Such models are essential for understanding the complex interactions between organisms and the abiotic factors of soil, yet their stable and long-term establishment in practice has been associated with a number of challenges. Previous approaches have often resulted in short-lived systems, primarily due to difficulties in assessing the quantitative relationships between key organisms and their sensitivity to variable environmental factors and substrate quality. One of the fundamental challenges lies in the temporal dynamics of system establishment: if stability is to be achieved within a short period, it is necessary to accelerate the growth and reproduction of organisms. This requires conditions that ensure maximal biomass accumulation and a high reproductive index. The innovative principle of the CROP device is based precisely on these premises. Organisms are cultivated in separate chambers, each equipped with a system for controlling key environmental parameters (temperature, humidity, food availability). This approach enables optimal growth and development of each functional group of organisms. Once they reach a critical mass and begin searching for additional space and resources, they spontaneously migrate toward the central compartment. This central module contains food components accessible to all organisms, while maintaining (temperature, humidity, microclimate) conditions adjusted to realistic environmental values. In this way, CROP establishes a micropedological system of high complexity and stability, ready for further experimental manipulations and scientific research. The development and construction of the CROP system were carried out within the project FUNECOSoil (Functional-ecological characterisation of soils - foundation for ecotoxicological classification, IP-2022-10-3233), funded by the Croatian Science Foundation, in collaboration with SCIOM d.o.o., BioQuant d.o.o., and the Ruđer Bošković Institute (Zagreb).

Prednosti inovacije

Ova inovacija omogućava brzo i automatizirano formiranje mikropedoekološkog sustava, čime se u značajnoj mjeri skraćuje vrijeme potrebno za uspostavu stabilnog eksperimentalnog modela. Sustav osigurava visoku razinu kontroliranosti i ponovljivosti procesa, uz istovremenu garanciju održivosti kroz dulja vremenska razdoblja. Time se otvara mogućnost provođenja istraživanja koja zahtijevaju dugotrajnu izloženost, uključujući subkronične i kronične učinke različitih stresora, kao što su zagađivala, klimatske promjene ili biološke interakcije. Stabilnost sustava također smanjuje varijabilnost podataka i povećava znanstvenu pouzdanost rezultata, dok automatizirani aspekt inovacije doprinosi učinkovitijem korištenju resursa i smanjenju rizika ljudske pogreške. Kao rezultat, CROP predstavlja značajan iskorak u području ekotoksikologije i pedoekologije, pružajući istraživačima platformu koja kombinira tehnološku sofisticiranost s visokom znanstvenom vrijednošću.

Namjena inovacije

Primarna namjena ove inovacije jest njezina primjena u istraživačkim centrima, laboratorijima i obrazovnim institucijama, gdje omogućuje detaljna i ponovljiva ekološka istraživanja u uvjetima bliskim prirodnima. Sustav pruža jedinstvenu platformu za proučavanje interakcija između organizama i okolišnih čimbenika, što je od ključne važnosti za ekotoksikološke studije, testiranje novih bioloških preparata te za edukaciju studenata i mladih istraživača. Jednako važna je i njezina praktična primjena: CROP se može koristiti za pripremu i inokulaciju gotovih mikrobnih ili pedoekoloških inokulacijskih pripravaka koji se potom primjenjuju u procesima dedezertifikacije, bioremedijacije, biorestauracije i revitalizacije tla. Na taj način inovacija povezuje znanstvena istraživanja s konkretnim okolišnim intervencijama, omogućujući prijenos laboratorijskih rješenja u praksu i pružajući podršku globalnim naporima u očuvanju i obnovi tla, kao i u održivom upravljanju prirodnim resursima.

Zaštita intelektualnog vlasništva

Autorsko pravo (engl. Copyright)

Traženo partnerstvo

Ugovor o tehničkoj suradnji (engl. Technical cooperation agreement)

Kategorija

Poljoprivredno-prehrambeni sektor ili samo Poljoprivreda