إضافة كمية صغيرة من الفحم الحيوي إلى عملية تحويل الروث إلى سماد الأبقار تقلل انبعاثات الميثان 84%

أظهرت دراسة حديثة أجراها باحثو جامعة كاليفورنيا أن إضافة كمية صغيرة من الفحم الحيوي – مادة شبيهة بالفحم يتم إنتاجها عن طريق حرق المواد العضوية – إلى عملية تحويل الروث إلى سماد الأبقار تقلل انبعاثات الميثان بنسبة 84٪.

تعد صناعة الألبان أحد المصادر الرئيسية لغاز الميثان،، ويعد الحد من هذه الانبعاثات جزءًا مهمًا من الجهود لمعالجة تغير المناخ، وقالت ريبيكا ريالز، أستاذة علوم الحياة والبيئة: “هذا مثال رائع على حل مناخي غير مستغل”، “الفحم الحيوي يقلل من انبعاثات الملوثات من الحرق في الهواء الطلق للكتلة الحيوية وانبعاثات الميثان من الكتلة الحيوية المتحللة.”

على الرغم من أن منتجات الألبان التي عمل الباحثون عليها استخدمت هضمًا لاهوائيًا للتعامل مع النفايات من مواشيها، إلا أنه ليس من المعتاد أن تمتلك مصانع الألبان هذه التكنولوجيا، الخطة لمعظم مصانع الألبان أن يكون لديها هضم بحلول عام 2030 لتحقيق الأهداف المناخية، ولكن في الوقت الحالي، لا يوجد سوى جزء صغير منها في الواقع.

نُشر العمل في مجلة Environmental Science & Technology ، حيث أوضح طالب الدراسات العليا في السنة الرابعة بريندان هاريسون، الذي يدرس علم البيئة الزراعية في ريالز، يعتبر روث الألبان من أكبر مصادر النفايات العضوية في قطاعات الزراعة، حيث يزيل المزارعون النفايات من حظائرهم وتذهب السوائل إلى البرك الكبيرة المكشوفة، بينما تتراكم المواد الصلبة، يقوم المزارعون أحيانًا بتغطية البرك لالتقاط غازات الميثان، والتي يتم تغذيتها في المولدات وحرقها لإنتاج الكهرباء.

قال هاريسون: “إنها في الواقع طريقة جيدة جدًا لتقليل انبعاثات الميثان، بالنظر إلى التقنيات المتاحة حاليًا”، “لكن ما يتركه هو كل المواد الصلبة، وهذه مشكلة لأنهم في الأساس إما ينشرونها في الحقول المجاورة لمجرد التخلص منها أو يخزنونها في أكوام كبيرة. يمكنك رؤيتهم عندما تتجاوز منتجات الألبان، مغطاة بالبلاستيك الأبيض مثبت بإطارات ، ويمكن أن يولد قدرًا كبيرًا من الحرارة حتى يشتعل فيه النيران تلقائيًا”.

تحسين السماد العضوي

نظرت الدراسة في تحويل الروث إلى سماد باستخدام الفحم الحيوي بدلاً من تخزينه، قال أستاذ الهندسة الميكانيكية ، جيراردو دياز ، إن الفحم الحيوي يعمل أيضًا على تحسين السماد العضوي بحيث يصنع سمادًا أفضل للمزارعين لاستخدامه في أجزاء أخرى من أراضيهم.

وقال دياز: “كنا نبحث في كيفية الحد من الانبعاثات ولكن أيضًا في كيفية تقديم بعض الفوائد للمجتمع ، وخاصة المجتمعات المحرومة”. “نظرنا في إمكانية تطوير وحدة متنقلة يمكننا نقلها إلى مواقع مختلفة لمعالجة بعض المواد هناك.”

اقترحت الدراسة أن صغار المزارعين سيكونون قادرين على استخدام السماد المحسن في مزارعهم لزيادة الغلة أو بيعها للآخرين الذين يحتاجون إليها.

قال دياز: “هناك حاجة ملحة لفعل شيء ما بهذه الكتلة الحيوية لأن الحرق في الهواء الطلق سيتم حظره اعتبارًا من عام 2025”. تتضمن عملية إنشاء الفحم الحيوي حرقًا مغلقًا.

تحليل دورة الحياة والجدوى الاقتصادية

نظر الباحثون، في المشروع من زوايا مختلفة ، بما في ذلك الانبعاثات ، وتحليل دورة الحياة ، والجدوى الاقتصادية لمثل هذا العمل وكيف أثرت على التربة،  الفحم الحيوي، الذي استخدمه السكان الأصليون في ممارساتهم الزراعية – يميل إلى البقاء في التربة لفترة أطول بكثير من الأنواع الأخرى من المركبات، ولكن هذا العمر يعتمد على كيفية عمل biochar بواسطة النظام البيئي للتربة ، بما في ذلك العديد من الميكروبات المختلفة التي عش هناك. أوضح Ryals أن هذا النظام البيئي يحدد المدة التي يبقى فيها أي كربون في التربة.

تحفيز المزارعين على تبني هذه التكنولوجيا

النتيجة النهائية لهذه الدراسة هي أن biochar يفيد مزارعي الألبان والمناخ، وقال دياز، إن المزيد من الدراسات ستبحث في أنواع مختلفة من الفحم الحيوي الذي يتم تحويله إلى سماد مشترك مع روث الأبقار لتحفيز المزارعين على تبني هذه التكنولوجيا.

قال ريالز: “إن تحويل السماد الصلب إلى سماد ليس ممارسة شائعة، ولكن إذا انتقلنا من التخزين إلى التسميد، فقد انتقلنا الآن من مصدر الكربون إلى بالوعة الكربون”، “يعتبر التسميد بحد ذاته ممارسة مفيدة جدًا للمناخ، ويمكنك بشكل أساسي مضاعفة تأثيرك عن طريق إضافة القليل من الفحم الحيوي إلى هذا السماد.”