الميكروبات قد تقلل الحاجة للأسمدة الكيميائية وتحد من الانبعاثات الكربونية
تاريخ النشر: 21st, December 2023 GMT
يمثل إنتاج الأسمدة الكيميائية نحو 1.5% من انبعاثات الغازات الدفيئة في العالم. ويأمل الكيميائيون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا المساعدة في تقليل البصمة الكربونية عن طريق استبدال بعض الأسمدة الكيميائية ليحل محلها مصادر أكثر استدامة.
والبصمة الكربونية هي إجمالي الغازات الدفيئة الناتجة عن الانبعاثات، وقياسها يكون من أجل الحد من الآثار السلبية للانبعاثات الكربونية.
من المعروف أن البكتيريا هي المسؤولة عن عملية تثبيت النيتروجين في التربة، وذلك عن طريق قيامها بتحويل النيتروجين في الغلاف الجوي إلى مركبات النيتروجين (مثل الأمونيا) التي يمكن الاستفادة منها من قبل النباتات في حمايتها من الآفات، بالإضافة إلى توفيرها العناصر الغذائية التي تحتاجها النباتات، والعمل على تجديد التربة.
وتعرف البكتيريا بأنها مخلوقات ذاتية التغذية تستمد طاقتها عن طريق صنع طعامها من خلال عملية الأكسدة بدلاً من التغذية على النباتات أو المخلوقات الحية.
ومع كل ذلك، فإن البكتيريا حساسة للحرارة والرطوبة، لذلك من الصعب توسيع نطاق تصنيعها وشحنها إلى المزارع، وهو ما دفع بالمهندسين الكيميائيين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى ابتكار طبقة معدنية عضوية (metal-organic) تحمي الخلايا البكتيرية من التلف دون إعاقة نموها أو وظيفتها.
وكان الباحثون توصلوا في هذه الدراسة إلى أن البكتيريا المغلّفة حسّنت معدل إنبات مجموعة متنوعة من البذور، بما في ذلك الخضراوات مثل الذرة والبوك تشوي.
وبحسب البيان الصادر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، تُصنع الأسمدة الكيميائية باستخدام عملية كثيفة الاستهلاك للطاقة تُعرف باسم هابر بوش (Haber-Bosch)، والتي تستخدم ضغوطا عالية للغاية لدمج النيتروجين من الهواء مع الهيدروجين لصنع الأمونيا.
وبالإضافة إلى البصمة الكربونية الكبيرة لهذه العملية، هناك عيب آخر للأسمدة الكيميائية، وهو أن الاستخدام طويل المدى يؤدي في النهاية إلى استنفاد العناصر الغذائية الموجودة في التربة.
وللمساعدة في استعادة التربة، لجأ بعض المزارعين إلى "الزراعة المتجددة" التي تستخدم مجموعة متنوعة من الإستراتيجيات، بما في ذلك تناوب المحاصيل والسماد، للحفاظ على صحة التربة، ويمكن للبكتيريا المثبِّتة للنيتروجين -والتي تحول غاز النيتروجين إلى الأمونيا- أن تساعد في هذا النهج.
وعن الغلاف العضوي المعدني الذي طوره الباحثون لحماية البكتيريا، تقول أرييل فورست أستاذ مساعد التطوير المهني في الهندسة الكيميائية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمعدة الرئيسية للدراسة: "هذا الطلاء يمكن أن يسهل على المزارعين استخدام الميكروبات كأسمدة، وكذا حمايتها من الجفاف، مما يسمح لنا بتوزيعها بسهولة أكبر وبكلفة أقل لأنها عبارة عن مسحوق مجفف وليس سائلا، كما يمكن للغلاف العضوي المعدني تحمل حرارة تصل إلى 132 درجة فهرنهايت، مما يعني أنك لن تضطر إلى تخزين المايكوبات في ثلاجات".
ولحماية الميكروبات من الحرارة والتجفيف بالتجميد، قرر الباحثون إضافة طبقة أخرى تسمى شبكة الفينول المعدني (metal-phenol network) المعروف اختصارا بـ"إم بي إن" (MPN) والذي طُور سابقا لتغليف الميكروبات لاستخدامات أخرى، مثل حماية البكتيريا العلاجية التي يتم توصيلها إلى الجهاز الهضمي.
بحسب البيان الصحفي الصادر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، فإن الغلاف المعدني الذي طُور لحماية الميكروبات من الحرارة هو عبارة عن طلاء يحتوي على معدن ومركب عضوي يسمى البوليفينول (polyphenol) يمكن أن يتجمعا ذاتيا في غلاف واق لخلايا البكتيريا.
أما المعادن المستخدمة في الطلاء، بما في ذلك الحديد والمنغنيز والألمنيوم والزنك، فهي تعمل كمضافات غذائية، بينما تشتمل البوليفينول -والتي توجد غالبا في النباتات- على جزيئات مثل مضادات الأكسدة، والتي تصنفها إدارة الغذاء والدواء على أنها آمنة بشكل عام.
تقول فورست: "نحن نستخدم هذه المركبات الطبيعية ذات الجودة الغذائية والتي من المعروف أن لها فوائد في تشكيل الدروع الصغيرة التي تحمي الميكروبات".
وفي هذه الدراسة، أنشأ الباحثون 12 نوعا من الطلاء، ووجدوا أن جميع الطلاءات تحمي البكتيريا من درجات حرارة تصل إلى 50 درجة مئوية (122 درجة فهرنهايت)، وكذلك من الرطوبة النسبية حتى 48%. كما أبقت الطلاءات الميكروبات على قيد الحياة أثناء عملية التجفيف بالتجميد.
ومن ناحية أخرى وضمن فوائد الغلاف العضوي المعدني الجديد في تحسين الإنتاج الزراعي، اختبر الباحثون قدرة الغلاف الجديد على مساعدة البذور على الإنبات في طبق المختبر، وسخنوا الميكروبات المغلفة إلى 50 درجة مئوية قبل وضعها في الطبق، وقارنوها بالميكروبات الطازجة غير المغلفة والميكروبات غير المغلفة المجففة بالتجميد.
ووجد الباحثون أن الميكروبات المغلفة حسّنت معدل إنبات البذور بنسبة 150%، مقارنة بالبذور المعالجة بميكروبات طازجة غير مغلفة. وكانت هذه النتيجة متسقة عبر عدة أنواع مختلفة من البذور، بما في ذلك الشبت والذرة والفجل والبوك تشوي.
——————————————
مصادر:
البيان الصادر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا Microbes could help reduce the need for chemical fertilizers https://news.mit.edu/2023/microbes-could-reduce-need-for-chemical-fertilizers-1115 الدراسة المنشورة في دورية الجمعية الكيميائية الأميركية. Self-Assembled Nanocoatings Protect Microbial Fertilizers for Climate-Resilient Agriculture https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.3c00426المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: معهد ماساتشوستس للتکنولوجیا النیتروجین فی بما فی ذلک
إقرأ أيضاً:
«الطيران المدني» تُطلق أول منصة رقمية بالمنطقة لتطبيق خطة «كورسيا»
دبي (الاتحاد)
أطلقت الهيئة العامة للطيران المدني، أول منصة رقمية في المنطقة لتطبيق خطة التعويض عن الكربون وخفضه في مجال الطيران المدني الدولي «كورسيا»، وهو النظام العالمي الذي تم اعتماده من قبل منظمة الطيران المدني الدولي «الإيكاو» ضمن قرار الجمعية العمومية الصادر في عام 2016 وقرار تطبيقه في عام 2019.
ووفق بيان صحفي صادر اليوم، تُعد هذه المنصة الرقمية أداة محورية في تطبيق خطة كورسيا، حيث تُسهّل عملية احتساب قيم التعويض والخفض الناتجة عن استخدام وحدات الكربون من قبل الناقلات الوطنية.
وتهدف خطة «كورسيا» إلى توفير طريقة منظمة لخفض الانبعاثات الناجمة عن الطيران الدولي وتقليلها إلى أدنى حد ممكن، مع احترام الظروف الخاصة والقدرات الخاصة لكل دولة، وذلك من خلال التزام الناقلات الوطنية والمشغلين الجويين بتعويض كمية انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الصادرة عنهم، والتي لا يمكن تخفيضها من خلال استخدام التحسينات التكنولوجية والتحسينات التشغيلية ووقود الطيران المستدام بوحدات الانبعاثات من سوق الكربون.
وقال سيف محمد السويدي، مدير عام الهيئة العامة للطيران المدني، إن دولة الإمارات، ملتزمة بالامتثال لجميع المتطلبات العالمية والدولية التي من شأنها التقليل من التأثير السلبي الناتج عن الانبعاثات الدولية لرحلات شركات الطيران الوطنية، وقد بادرت الدولة، منذ أول قرار صادر عن الإيكاو مرتبط بملف التغيير المناخي لقطاع الطيران في عام 2010، بالإعلان عن دعمها لجهود الإيكاو في هذا الملف الحيوي، وتواصل تعاونها مع الدول الأعضاء بالمنظمة لتحقيق جميع الأهداف التي وضعت للتقليل من الانبعاثات الدولية في قطاع الطيران المدني، ومن أبرزها القرار الأخير الذي تم اعتماده في نوفمبر 2023 في دبي بمسمى«إطار دبي العالمي لوقود الطيران» وهدفه الطموح في خفض الانبعاثات لقطاع الطيران الدولي بنسبة 5% بحلول 2030.
وأضاف السويدي أن نظام كورسيا هو النظام الوحيد المعتمد عالمياً للتطبيق، وجميع المعايير الخاصة بالوقود ومستقبله تندرج ضمن معايير هذا النظام، وإطلاقنا اليوم هذه المنصة الرقمية هو تأكيد على التزامنا كدولة بتوظيف الحلول الرقمية في تعزيز استدامة واستمرارية عمل هذا النظام الطموح داخل الدولة، وكذلك على المستوى الدولي تحت مظلة الإيكاو.
ويشكل إطلاق المنصة الرقمية، مرحلة انتقالية من عمليات التسليم التقليدي للبيانات الذي استمر لمدة 4 سنوات من قبل شركات الطيران الوطنية الملتزمة بـ «كورسيا» إلى ممثل الهيئة العامة للطيران المدني، والذي كان يستهلك كثيراً من الوقت والجهد في مراجعتها، واعتمادها، ومن ثم تسليمها لسجل الإيكاو، ومن خلال المنصة تم اختصار الوقت، وإنشاء أرشيف محصن لجميع السجلات الوطنية للانبعاثات، موفراً نظاماً محكماً في سريته، وفي سهولة استخدامه من قبل الناقلات الإماراتية، كما وأنها ستقلل من الأخطاء البشرية.
وتوفر المنصة الرقمية، إضافة إلى ذلك، نظاماً أرشيفياً مهماً، وسجلاً رقمياً لبيانات الانبعاثات الدولية، والذي سيخدم مستقبلاً أي تطبيقات جديدة يتم تطويرها في هذا الملف الحيوي والخاصة بعمليات احتساب قيمة التعويض والخفض الذي سينتج عن استخدام وحدات الكربون في الطيران.
بأرقام الشاسيه.. حماية المستهلك: وقف التعامل على هذه السيارات الجديدة