علماء روس يحولون قشور الجوز إلى فحم حيوي يكافح الأعشاب الضارة
احمد مدنى / شعاع نيوز
نجح علماء من جامعة تيومين (UTMN) وجامعة تومسك للفنون التطبيقية (TPU) في تحويل قشور جوز الأرز إلى فحم حيوي أدى إلى كبح نمو أنواع مختلفة من الأعشاب الضارة بنسبة تتراوح بين 52% و100% في تجارب خاضعة للرقابة.
كما ساعدت طبقة بسماكة سنتيمترين تربة الفراولة على الاحتفاظ بمزيد من الرطوبة خلال الأيام الأولى من الجفاف، مما يوفر بديلاً محتملاً للأغطية الزراعية القائمة على البوليمرات، ويمكن لهذا النهج أن يحل عدة مشكلات في آن واحد: إعادة استخدام مخلفات معالجة الجوز، والحد من نمو الأعشاب الضارة وفقدان المياه، وربما تحسين جودة التربة مع الاستخدام طويل الأمد.
تُستخدم الأغشية البلاستيكية وأقمشة “السبونبوند” (spunbond) غير المنسوجة على نطاق واسع في الزراعة لتغطية التربة المحيطة بالمحاصيل، مما يساعد في الحفاظ على الرطوبة، والحد من نمو الأعشاب الضارة، وحماية الجذور من الحرارة المفرطة صيفاً والتجمد شتاءً. ويمكن للمواد العضوية -مثل القش ولحاء الأشجار ورقائق الخشب- أن تؤدي غرضاً مماثلاً، وقد اختبر الباحثون خياراً غير تقليدي: الفحم الحيوي المُنتَج من قشور جوز الأرز.
عادةً ما يُخلط الفحم الحيوي مباشرةً في التربة لتحسين خصائصها، إلا أن استخدامه كغطاء سطحي مستقل لم يحظَ باهتمام كبير، لا سيما مع المحاصيل المعمرة. وقد سعى الفريق لمعرفة ما إذا كانت طبقة من هذه المادة الغنية بالكربون قادرة على حماية التربة وفي الوقت نفسه كبح نمو الأعشاب الضارة.
تحويل مخلفات جوز الأرز إلى غطاء واقٍ
أنتج الباحثون الفحم الحيوي من خلال عملية التحلل الحراري (pyrolysis)، وذلك بتسخين قشور جوز الأرز إلى درجة حرارة 600 درجة مئوية في غياب الأكسجين. بعد ذلك، اختبروا المادة باستخدام نباتات الفراولة (وهي محصول توتي معمر شائع) داخل غرفة ذات مناخ مضبوط.
قُسِّمت النباتات إلى ثلاث مجموعات: مجموعة بدون غطاء، ومجموعة مغطاة بـ طبقة من الفحم الحيوي بسماكة سنتيمترين، ومجموعة ثالثة محمية بقماش “السبونبوند”، ولجعل الاختبار أكثر صرامة وتحدياً، زرع العلماء بذوراً لستة أنواع من الأعشاب الضارة -وهي الأعشاب النجيلية، واللفت الزيتي (الكانولا)، والقراص، والأرقطيون، وكيس الراعي، والشمر- وراقبوا النباتات لمدة شهرين.
أتاحت التجربة للفريق مقارنة النتائج ليس فقط من حيث كبح الأعشاب الضارة، بل أيضاً من حيث مدى فعالية الأغطية المختلفة في مساعدة التربة على الاحتفاظ بالرطوبة
الفحم الحيوي يحتفظ بمزيد من المياه خلال الأيام الأولى من الجفاف
أوضح كونستانتين بونوماريف، الأستاذ المشارك في قسم الفيزياء التطبيقية والتقنية بجامعة تيومين الحكومية: “أثناء محاكاة الجفاف، وفي الأيام الثلاثة الأولى بعد توقف الري، احتفظ الفحم الحيوي بمياه تزيد بنسبة 7% تقريباً مقارنة بالتربة غير المغطاة، بينما احتفظ نسيج ‘سبونبوند’ بمياه تزيد بنسبة 2% تقريباً. ومع ذلك، في حالات الجفاف الممتد، قد تكون طبقة متصلة من نسيج ‘سبونبوند’ أكثر فعالية، نظراً لأن الفحم الحيوي يظل مفككاً ونفاذاً .
يُعد هذا التمييز مهماً؛ إذ لا يدعي الباحثون أن الفحم الحيوي يحافظ دائماً على مياه أكثر من مواد التغطية التقليدية، فقد أدى هيكله المفكك وظيفة جيدة خلال الفترة الجافة الأولية، بينما قد يتمتع نسيج “سبونبوند” بميزة عند استمرار الجفاف لفترة أطول.
انخفاض نمو الأعشاب الضارة بنسبة تتراوح بين 52% و100%
ظهر التأثير الأقوى في مجال مكافحة الأعشاب الضارة، حيث تعمل طبقة الفحم الحيوي الداكنة على حجب الضوء اللازم للنباتات الناشئة جزئياً، كما تشكل حاجزاً مادياً يصعّب على البادرات الوصول إلى السطح، وقد تفاوتت فعاليتها بشكل كبير باختلاف أنواع الأعشاب الضارة.
تم تثبيط ظهور الشمر (البسباس) تماماً، بينما انخفضت الكتلة الحيوية لنبات اللفت الزيتي (الكانولا) بنسبة 50–60%، ونبات القراص بنسبة 75–90%، ونبات كيس الراعي بنسبة تزيد عن 90%، وبشكل عام، تراوحت نسبة تثبيت نمو الأعشاب الضارة التي خضعت للاختبار بين 52% و100%، ويُعد هذا التفاوت مهماً من الناحية العلمية، لأنه يوضح أنه لا ينبغي التعامل مع الفحم الحيوي كمادة شاملة لمكافحة جميع أنواع الأعشاب الضارة.
وعلق رومان تاباكاييف، الأستاذ المشارك في مركز “إي. إن. بوتاكوف” للبحوث والتعليم التابع لكلية هندسة الطاقة والقوى في جامعة تومسك التقنية، قائلاً: “يؤثر الفحم الحيوي على الأعشاب الضارة المختلفة بطرق متفاوتة. إنه ليس مادة شاملة تقضي تماماً على جميع أنواع الغطاء النباتي الضار. ونحن نعتبر هذه النتائج حالياً أساساً لمزيد من تطوير هذه التقنية وتحسينها بالتعاون مع شريك صناعي
مادة واحدة قد تحل مشكلات زراعية متعددة
يرى الباحثون قيمةً في هذا النهج، نظراً لأن المادة نفسها يمكن أن تؤدي وظائف متعددة، فإنتاج “الفحم الحيوي” يتيح استخداماً آخر للمخلفات الناتجة عن معالجة ثمار الصنوبر، في حين أن نشره فوق التربة يمكن أن يحد من نمو الأعشاب الضارة وفقدان الرطوبة. كما يشير الباحثون إلى أن استخدامه على المدى الطويل قد يساهم في تحسين جودة التربة.
تشمل التطبيقات المحتملة زراعة التوت، ومشاتل النباتات، والإنتاج داخل البيوت المحمية؛ وهي مجالات تتطلب إدارة مستمرة لرطوبة التربة ومكافحة الأعشاب الضارة طوال دورة النمو، وتتمثلالخطوة التالية في زيادة دقة هذه التقنية.
وبدلاً من مجرد استبدال الغطاء البلاستيكي بمادة تغطية أخرى، يتجه البحث نحو استخدام أكثر دقة وتخطيطاً للمخلفات الزراعية؛ إذ يركز على اختيار الخصائص الفيزيائية المناسبة للفحم الحيوي بحيث يحمي المحاصيل، ويحافظ على المياه، ويكبح النباتات غير المرغوب فيها دون الإخلال بظروف النمو.
