تبدیل ضایعات کشاورزی به زغال زیستی

تیمی از اساتید و دانشجویان تحصیلات تکمیلی دانشگاه شهید عباسپور موفق به طراحی‌ و ساخت دستگاهی شدند که با بهره‌گیری از فرایندهای «تبدیل حرارتی کاتالیستی» با تبدیل ضایعات کشاورزی به زغال زیستی (بایوچار) و روغن زیستی، علاوه بر کاهش آلودگی و انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌تواند به اصلاح خاک، کاهش مصرف آب و توسعه کشاورزی پایدار در کشور کمک کند.

به گزارش ایسنا، بایوچار (Biochar) نوعی زغال زیستی است که از سوزاندن ناقص مواد آلی (مثل چوب، کاه، پوست برنج، فضولات دامی و دیگر پسماندهای زیستی) در شرایط بدون اکسیژن یا با اکسیژن بسیار کم به‌دست می‌آید؛ فرآیندی که به آن پیرولیز (Pyrolysis) گفته می‌شود.

اما بایوچار فقط یک نوع زغال نیست ویژگی‌هایش آن را برای کاربردهای زیست‌محیطی و کشاورزی ارزشمند کرده است، چرا که بهره‌گیری از آن در خاک باعث افزایش حاصلخیزی و نگهداری مواد مغذی می‌شود، ظرفیت خاک برای نگهداری آب را بالا می‌برد و به دلیل تخلخل زیادش، به عنوان محل زیست میکروارگانیسم‌های مفید خاک عمل می‌کند.

از آنجایی که بایوچار، کربن آلی را برای صدها تا هزاران سال در خود نگه می‌دارد، یکی از روش‌های مؤثر در کاهش دی‌اکسیدکربن و مقابله با تغییرات اقلیمی به شمار می‌رود، ضمن آنکه می‌تواند به جذب فلزات سنگین و آلاینده‌ها در خاک و آب کمک کند. به زبان ساده، بایوچار راهی است برای تبدیل زباله‌های آلی به ماده‌ای مفید که هم به خاک کمک می‌کند، هم به اقلیم.

حالا تیمی از دانشگاه شهید عباسپور با حمایت معاونت علمی ریاست‌جمهوری دستگاهی را برای تبدیل ضایعات کشاورزی به بایوچار طراحی کرده و فاز آزمایشگاهی آن را به پایان رسانده‌اند. این دستگاه بر پایه فرآیند پیرولیز است و به گفته آنها قرار است این طرح را با حمایت ستاد آب و محیط زیست معاونت علمی ریاست‌جمهوری و شرکت کشت و صنعت کارون در جنوب کشور در مقیاس صنعتی پیاده‌سازی کنند.

بیژن یگانه، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست دانشگاه شهید عباسپور و عضو هیات مدیره یکی از شرکت‌های دانش‌بنیان در گفت‌وگو با ایسنا، با اشاره به فناوری طراحی‌شده در این دانشگاه گفت: فرایندی که ما اینجا طراحی کردیم، تبدیل ضایعات زیست‌ توده شامل بقایای کشاورزی و امثال آن به مواد با ارزش افزوده است که کاربردهای صنعتی متنوعی دارند. ما تلاش کردیم از موادی که در کشور به عنوان ضایعات شناخته می‌شوند، محصولات با ارزش افزوده تولید کنیم.

وی افزود: کار اصلی این سیستم که با عنوان فرایند تبدیل حرارتی کاتالیستی یا Thermal Conversion Catalytic System شناخته می‌شود، تبدیل زیست‌توده‌هایی مانند ضایعات کشاورزی به فاز جامد زغال زیستی (Biochar) و فاز مایع موسوم به روغن زیستی (Bio-oil) است. این دو محصول در صنایع مختلف قابل استفاده‌اند و نقش مهمی در مدیریت پسماندهای کشاورزی دارند.

یگانه با اشاره به اهمیت این فناوری، اظهار کرد: سالانه حدود ۱۷۰ میلیون تن ضایعات زیستی در کشور تولید می‌شود که مدیریت نامناسب آنها باعث آلودگی هوا و تولید گازهای گلخانه‌ای می‌شود. اما با تبدیل این ضایعات به زغال زیستی می‌توان علاوه بر کاهش آلودگی، از محصول نهایی به عنوان یکی از بهترین اصلاح‌کننده‌های خاک در جهان بهره برد.

وی ادامه داد: در حال حاضر، یکی از مشکلات بخش کشاورزی کشور، پایین بودن میانگین کربن آلی خاک است. در حالی که برای کشاورزی پایدار، باید میزان کربن آلی خاک حدود یک تا ۳ درصد باشد، این رقم در کشور ما بسیار پایین‌تر است. استفاده از زغال زیستی به دلیل محتوای بالای کربن می‌تواند بخشی از این کمبود را جبران کند.

این عضو هیات علمی دانشگاه شهید عباسپور خاطرنشان کرد: به‌دلیل تخلخل بالای ساختار زغال زیستی، این ماده توانایی بالایی در جذب و رهاسازی تدریجی رطوبت دارد که می‌تواند نیاز آبی محصولات کشاورزی را بین ۱۵ تا ۳۰ درصد کاهش دهد. این ویژگی در شرایط کم‌آبی کشور بسیار حیاتی است.

یگانه تصریح کرد: زغال زیستی علاوه بر کاربرد در کشاورزی، قابلیت استفاده در صنایع مختلف را دارد؛ از جمله به عنوان منبع تأمین کربن، در غشاها و حتی به‌صورت غنی‌شده در مکمل‌های خوراک دام و طیور. در برخی کشورها مانند هند، بین ۲ تا ۵ درصد این ماده به خوراک دام اضافه می‌شود.

وی گفت: بر اساس برآوردها، برای هر هکتار زمین کشاورزی حدود یک تا ۱.۵ تن زغال زیستی به عنوان اصلاح‌کننده خاک مورد نیاز است که در برخی موارد اثر آن تا سه سال باقی می‌ماند. استفاده از این ماده همچنین می‌تواند نیاز به کودهای شیمیایی را کاهش دهد و کیفیت کمپوست تولیدی را افزایش دهد.

یگانه خاطرنشان کرد: در حال حاضر، با همکاری سازمان حفاظت محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی و وزارت جهاد کشاورزی، استاندارد ملی زغال زیستی در حال تدوین است و ما نیز در این روند مشارکت داریم. اگر این محصول با استاندارد مشخص وارد بازار شود، می‌تواند آثار زیست‌محیطی و اقتصادی قابل‌توجهی برای کشور به همراه داشته باشد.

محقق طرح تولید بایوچار دانشگاه شهید عباسپور با اشاره به روند تولید این محصول، گفت: در فرآیند تولید بایوچار هیچ‌گونه سوزاندنی وجود ندارد و هدف، حذف کامل اکسیژن از چرخه است.

وی تأکید کرد: بایوچار برخلاف زغال‌های معمولی، حاصل سوزاندن مواد نیست؛ بلکه در شرایط بدون اکسیژن تولید می‌شود. هر ماده حاوی کربن را نمی‌توان به بایوچار تبدیل کرد، زیرا بایوچار ماده‌ای خالص با منشأ گیاهی است که هیچ‌گونه آلودگی زیست‌محیطی ندارد.

یگانه ادامه داد: این دستگاه که در حال حاضر طراحی و ساخته شده، به‌ صورت رسمی دانش‌بنیان است. شرکت ما از سال ۱۴۰۲ به‌عنوان شرکت دانش‌بنیان فعالیت خود را آغاز کرده و با حمایت معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست جمهوری توانستیم مراحل تکمیلی این پروژه را پیش ببریم. این پروژه ابتدا در پارک علم و فناوری دانشگاه شهید بهشتی آغاز شد و توسعه آن همچنان ادامه دارد.

یگانه خاطرنشان کرد: در حال حاضر پنج نفر از اعضای هیات علمی و ۱۵ نفر از دانشجویان تحصیلات تکمیلی در مقاطع کارشناسی ارشد و دکتری در این پروژه همکاری دارند. با حمایت شرکت کشت و صنعت کارون، این دستگاه به‌زودی در محل این شرکت مستقر خواهد شد و تولید صنعتی بایوچار در کشور به‌صورت رسمی آغاز می‌شود.

*