بلاستيك حيوي يُحول فوسفات المياه إلى سماد.. باستخدام قشر البيض
تاريخ النشر: 30th, April 2024 GMT
تتسبب حركة المرور الزائدة بحالة من الجمود والتلوث في الشوارع، وكذلك الحال مع الفوسفات في المياه، إذ يتسبب محتواه الزائد في نمو الطحالب الضارة التي تعوق حركة المياه في المجاري المائية وتسبب تلوثا لها.
وكما أن الحل لتنظيم حركة المرور على الأرض يكون في سلسلة من إشارات المرور الموضوعة بشكل إستراتيجي، فإن ما فعله الباحثون بجامعة "ساسكاتشوان" الأميركية يشبه ذلك، عندما ابتكروا كريات بلاستيكية مصنوعة من مواد حيوية مثل قشر البيض، لتعمل على إدارة تدفق الفوسفات في الماء بشكل فعّال عبر امتصاص الزائد منه، لتُحصد هذه الكريات لاحقا وتُستخدم كسماد زراعي.
ويلعب الفوسفات (وهو أحد العناصر الغذائية الأساسية الثلاثة التي يحتاجها النبات إلى جانب النيتروجين والبوتاسيوم) دورا حاسما في العمليات البيوكيميائية المختلفة داخل النبات، بما في ذلك عملية التمثيل الضوئي، ونقل الطاقة، وتكوين الحمض النووي وأغشية الخلايا. ويقدر حجم سوق الأسمدة الفوسفاتية العالمية بـ61.54 مليار دولار أميركي في عام 2021، ومن المتوقع أن يصل إلى 101.18 مليار دولار أميركي بحلول عام 2030.
وتمهّد كريات البلاستيك الحيوي التي ابتكرها الباحثون وأعلنوا عن تفاصيلها في دورية "آر إس سي سيستانبيلتي"، لتوفير مصدر مستدام لهذه الأسمدة، مع تخليص الممرات المائية من الفوسفات الزائد لتصبح أكثر نظافة وفعالية.
كيف تُصّنع كريات البلاستيك الحيوي؟تمر عملية تصنيع كريات البلاستيك الحيوي بعدة خطوات فصّلها الباحثون في الدراسة على النحو التالي:
اختيار المواد الحيوية: فقد اختار الباحثون المواد الحيوية المناسبة لتكون بمثابة اللبنات الأساسية لكريات البلاستيك الحيوي، واستخدموا في هذه الحالة قشر البيض، والسكاريد البحري المسمى "الشيتوزان"، وقش القمح. تحضير المواد الحيوية: فتُحضر المواد الحيوية المختارة، ويُستخرج الشيتوزان من مصادر بحرية ويعالج في شكل قابل للاستخدام، وينظف قشر البيض ويُسحق إلى مسحوق ناعم، ويعالج قش القمح لإزالة الشوائب ويقسم إلى جزيئات أصغر. تطوير التركيبة: جرب الباحثون تركيبات مختلفة لتحسين خصائص كريات البلاستيك الحيوي المصنوعة من تلك المكونات الحيوية، وأجروا تجارب لتحديد النسب المثالية للشيتوزان وقشر البيض وقش القمح لتحقيق الخصائص المطلوبة، مثل الامتصاص والسلامة الهيكلية. تشكيل الكريات: بمجرد تحسين التركيبة يدمج الباحثون المواد الحيوية المطلوبة لتشكيل كريات البلاستيك الحيوي. البثق أو القولبة: يُعالج بعد ذلك خليط المواد الحيوية باستخدام تقنيات البثق أو القولبة لتشكيلها على شكل كريات، ويتضمن البثق دفع المادة عبر قالب لتكوين كريات موحدة ذات حجم وشكل محددين. التجفيف والمعالجة: إذ تُجفف كريات البلاستيك الحيوي لإزالة الرطوبة الزائدة وتعزيز المعالجة، وتساعد هذه الخطوة على تقوية الكريات وتحسين متانتها. التقييم النهائي للمنتج: فبمجرد تصنيع كريات البلاستيك الحيوي، تُقيم فعاليتها في امتصاص الفوسفات من مصادر المياه، ومدى ملاءمتها للاستخدام كأسمدة زراعية.وتعمل هذه الكريات وفق "نظام الحلقة المغلقة"، والذي يشير إلى نظام أو عملية يعاد فيها تدوير الموارد بدلا من التخلص منها كنفايات، فالكريات تُستخدم في البداية كمادة ماصة للفوسفات من المياه، ثم تُستخدم لاحقا كسماد.
ويشرح البيان الصحفي الصادر عن جامعة "ساسكاتشوان" تفاصيل النظام على النحو التالي:
امتصاص الفوسفات: فالكريات البلاستيكية الحيوية تمتص الفوسفات من مصادر المياه، لتكون بمثابة وسيلة فعالة لإزالة العناصر الغذائية الزائدة والتخفيف من تلوث المياه. الاستخدام كسماد: بعد امتصاص الفوسفات تخضع كريات البلاستيك الحيوي للتحول، مما يؤدي إلى إطلاق العناصر الغذائية المحتجزة في التربة عندما تتحلل، وتعمل هذه العملية على إعادة تدوير الفوسفات بشكل فعال، مما يجعله متاحا كسماد طبيعي للتطبيقات الزراعية. الدمج في النظام الزراعي: بمجرد إطلاق الفوسفات من الكريات المتحللة يندمج في التربة، ويمكن للنبات امتصاصه كمصدر غذائي، وهذا يكمّل "الحلقة المغلقة" بإعادة استخدام الفوسفات داخل النظام الزراعي، مما يعزز نمو النبات ويحافظ على إنتاجية المحاصيل.ويقول أستاذ الكيمياء بجامعة "ساسكاتشوان" والباحث الرئيسي بالدراسة "لي ويلسون": "يُعد الفوسفات موردا غير متجدد، ونحصل عليه من خلال تعدين صخور الفوسفات، وتتمتع معادن الفوسفات بإمدادات محدودة، ويمكن استنفادها عندما تتسرب من الأرض إلى مصادر المياه المحيطة".
ويضيف أن "نظام الحلقة المغلقة يَعِد بتقديم حل بديل لاستخراج الفوسفات واستخدام العناصر الغذائية الموجودة بالفعل في مصادر المياه بدلا من ذلك، والفضل يعود للبلاستيك الحيوي الذي يختلف تماما عن البلاستيك التقليدي".
ويقول ويلسون، وهو أيضا عضو بالمعهد العالمي للأمن المائي: "عندما تتحلل المواد البلاستيكية التقليدية في البيئة فإنها ستشكل في الواقع جسيمات بلاستيكية دقيقة، ويصل حجمها إلى ميكرون واحد أو أقل، وهي تحتوي على مواد ملدنة ومواد كيميائية أخرى يمكن أن تلوث المياه".
ويوضح أن المواد الكيميائية التي تضاف لجعل البلاستيك ناعما هي التي تجعل المادة سامة، وكلما كان البلاستيك أكثر مرونة أو ليونة زاد احتمال إضافة المزيد من المكونات.
ويؤكد أن "البلاستيك عندما يتحلل إلى جزيئات صغيرة، يمكنه الوصول إلى الطعام والتغلغل في الخلايا، ويمكن أن تصل المواد البلاستيكية الدقيقة إلى المحيطات والمياه الجوفية والنباتات التي تُحصد وتعالج وتتحول إلى غذاء".
لذلك يشير ويلسون إلى أنه "إذا وُضعت حاوية سمن بلاستيكية في الفناء الخلفي لمنزلك ودفنتها، ستبقى هناك لمدة 50 عاما أو أكثر حتى تبدأ في التفتت إلى جزيئات صغيرة تضر بصحة الإنسان، أما مع البلاستيك الحيوي فيمكنك تجنب كل ذلك وستحصل بشكل أساسي على شيء يتحلل إلى مكوناته الأصلية، أو يمكن تحويله إلى سماد أو تُحلله بسهولة أكبر من خلال العمليات الطبيعية".
فكرة "غير مسبوقة" ولكنويُثني الأستاذ بمركز البحوث الزراعية المصري "خالد عمارة" على تلك الفكرة التي وصفها بـ"غير المسبوقة"، لأنها تُخلص البيئة من فوسفات المياه، وفي الوقت نفسه تستفيد منه كمخصب للأرض الزراعية.
ومع إعجابه بالفكرة التي تبدو نتائجها إيجابية على النطاق المعملي الصغير، فإن عمارة يرى أن تطبيقها على نطاق تجاري كبير يحتاج إلى معالجة مجموعة من الأسئلة التي يلخصها في حديث هاتفي مع "الجزيرة نت" على النحو التالي:
ما هي العوامل التي تؤثر في قدرة الامتصاص وأداء الكريات البلاستيكية الحيوية، مثل تكوين الكريات وحجمها والظروف البيئية؟ كيف يمكن مقارنة الفوسفات المنبعث من كريات البلاستيك الحيوي المتحللة بالأسمدة الفوسفاتية التقليدية من ناحية توافر المغذيات، وامتصاص النبات، وإنتاجية المحاصيل؟ ما الآثار طويلة المدى لاستخدام الكريات البلاستيكية الحيوية كسماد على صحة التربة، ودورة المغذيات، والاستدامة الزراعية الشاملة؟ كيف تؤثر عملية تحلل كريات البلاستيك الحيوي في جودة التربة والمجتمعات الميكروبية وعمل النظام البيئي؟ ما التكاليف والفوائد الاقتصادية لاستخدام الكريات البلاستيكية الحيوية مقارنة بالطرق التقليدية لإزالة الفوسفات واستخدام الأسمدة؟ كيف يمكن تحسين دمج كريات البلاستيك الحيوي في الممارسات الزراعية الحالية لتحقيق أقصى قدر من الفوائد وتقليل المخاطر المحتملة؟المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: ترجمات حريات العناصر الغذائیة المواد الحیویة مصادر المیاه الفوسفات من قشر البیض ت ستخدم التی ت
إقرأ أيضاً:
الدخيري: للابتكار دور حيوي في تحقيق التنمية والأمن الغذائي لإحداث تحولات إيجابية في النظم الزراعية
قال الدكتور إبراهيم الدخيري مدير عام المنظمة العربية للتنمية الزراعية، إن الاحتفال بيوم الزراعة العربي هذا العام يأتي تحت شعار "نحو زراعة عربية مبتكرة من أجل مستقبل مستدام" وذلك تأكيد على أهمية الابتكار في تحقيق التنمية الزراعية والأمن الغذائي وفي تحقيق أهداف التنمية المستدامة وخاصة ما يتعلق منها بالقضاء على الفقر والجوع والاستدامة البيئية، وذلك لما يمثله الابتكار من قوة دافعة لإحداث تحولات إيجابية في النظم الزراعية والغذائية وسلاسل الامداد.
جاء ذلك خلال كلمة مدير عام المنظمة العربية للتنمية الزراعية، في الاحتفال بيوم الزراعة العربي، اليوم الاثنين، تحت رعاية وزارة الزراعة واستصلاح الأراضي المصرية تحت شعار " نحو زراعة عربية مبتكرة منوأجل مستقبل مستدام".
وأكد الدخيري، أ الابتكار في الزراعة لا يعني استخدام تقنيات جديدة فحسب، بل هو نهج شامل يستند على الموائمة وربما الدمج بين الممارسات والمعارف التقليدية والمعارف العلمية الحديثة والممارسات المستدامة في الإنتاج والتصنيع والتسويق لتعزيز الإنتاجية وتحسين الدخل وبناء المرانة والصمود وتحقيق الاستدامة.
وأوضح أن المنظمة العربية للتنمية الزراعية سارعت باستحداث المكتب العربي لريادة الأعمال والذي استضافته الجمهورية اللبنانية وكملت كافة الإجراءات المطلوبة لانطلاقته والذي سيكون له الأثر الكبير في الدفع بقضية الابتكار والريادة خدمة للتنمية الزراعية والأمن الغذائي في منطقتنا العربية، مشيرا إلى أنه من خلال الابتكار والريادة، يمكن للزراعة مواجهة التحديات العالمية والتأقلم معها مثل التغير المناخي والنمو السكاني ولا يقتصر الابتكار على استخدام التكنولوجيا في العمليات الزراعية المختلفة فحسب، بل يتعدى ذلك ليشمل كامل سلسلة القيمة ابتداءاً بعمليات ما بعد الحصاد من تدخلات فنية ومؤسسية.
ونوه إلى أن اختيار شعار الاحتفال باليوم العربي الزراعة "نحو زراعة عربية مبتكرة منوأجل مستقبل مستدام"، جاء للتأكيد على أهمية الابتكار على المستوى القطري والإقليمي في مواجهة المتغيرات والتحديات المعاصرة التي تواجه التنمية الزراعية والأمن الغذائي العربي، وتأكيداً على أهمية إيلاء الابتكار والريادة في القطاع الزراعي العربي أهمية كبيرة في خطط وبرامج دولنا العربية لما له من أهمية في الوصول الى قطاع زراعي عربي قادر على مواجهة الصدمات والصعوبات الاقتصادية والاجتماعية والبيئية المعاصرة التي تتعرض لها منطقتنا العربية والتي تزايدت حدتها وتأثيراتها السلبية على الأمن الغذائي العربي خلال العقد المنصرم.
وأشار إلى أن اتساع التأثيرات السلبية لتغيرات المناخ والتي أثرت سلباً على القطاع الزراعي، وعرضت مساحات واسعة من الزراعات العربية لموجات من التقلبات المناخية المتطرفة، أبرز أهمية وضرورة تحوير وتكييف النظم الزراعية والغذائية العربية لزيادة مرونتها وقدرتها على الصمود أمام الصدمات والتحديات المختلفة، الأمر الذي يصعب تحقيقه دون تبني الابتكار والريادة كمنهج عمل ودون نشر وتبني التقانات الحديثة في الزراعة العربية ومنها على سبيل المثال لا الحصر استخدام الزراعة الذكية بكل مكوناتها وأبعادها وانترنت الأشياء واستخدام أجهزة الاستشعار والبيانات الضخمة لتحليل أداء المحاصيل والتنبؤ بالاحتياجات المستقبلية.
وشدد على أن الحكومات تضطلع بدور حيوي ومحوري في دعم التحول نحو الزراعة المبتكرة والمستدامة من خلال سياساتها وتشريعاتها الداعمة والمحفزة للمزارعين لتشجيعهم على تبني التقنيات الحديثة عبر الاستثمار في البني التحتية الزراعية والتكنولوجيا، ودعم البحوث والتطوير في المجالات الزراعية المختلفة.
السوداني يوجه بـرفع جاهزية القوات العراقية