طرق معالجة انبعاث الكربون
انبعاث الكربون في عمليات المعالجة
ينبعث غازا ثاني أكسيد الكربون (CO2) والميثان (CH4) أثناء عملية التحليل نظرًا لمساهمة الميكروبات في مساعدة السماد التقليدي والتخمير السريع على تحليل المواد العضوية. ويتسبب ذلك في فقد كمية هائلة من الكربون الموجود في المواد العضوية (تتراوح ما بين 50% إلى 60%). وقد ثبت أن ثاني أكسيد الكربون والميثان هما العاملان الرئيسيان لظاهرة الاحتباس الحراري، خاصة أن آثار الاحتباس الحراري الناتجة عن غاز الميثان تزيد بحوالي 300 مرة بالمقارنة بآثار ثاني أكسيد الكربون.
التكلفة البيئية الكامنة
من التركيبة أدناه، يمكننا حساب حجم ثاني أكسيد الكربون المنبعث لمعالجة طن واحد من النفايات العضوية عن طريق السماد التقليدي، وهو ما يعادل 0.73 طن (المعادلة 1). فوفقًا لسعر تداول الكربون في الأسواق، يبلغ متوسط تكلفة الكربون 15 دولارًا أمريكيًا (استنادًا إلى البيانات الواردة من بورصة المناخ الأوروبية لعام 2008) http://barchart.com/detailedquote/futures/CQH09). لذا فعند استخدام السماد التقليدي لمعالجة النفايات العضوية، تصل تكلفة تلوث ثاني أكسيد الكربون إلى حوالي 10 دولارات أمريكية لكل طن من النفايات التي تتم معالجتها.
1 طن من النفايات العضوية ×40٪ (وزن المواد الصلبة) × 50٪ (الكربون المفقود أثناء المعالجة) = 0.73 طن………(التركيبة 1)
ساوي الرمز “W” نسبة الوزن الجزيئي لثاني أكسيد الكربون والكربون، والتي تبلغ 3.67
فقد المواد العضوية
سواء تمت معالجة النفايات العضوية بالسماد التقليدي أو السماد الميكانيكي أو التخمير السريع أو الغازات الحيوية أو عن طريق طمرها ودفنها بالأرض أو إلقائها بعيدًا دون معالجتها، فإن كل ذلك يعتمد على عملية تحليل الميكروبات. إلا أنه لا مفر من الكميات الهائلة المنبعثة لثاني أكسيد الكربون وغاز الميثان خلال عملية التحلل. فالغازان المنبعثان لا يؤديان فقط إلى تفاقم تأثير الاحتباس الحراري، بل أيضًا إلى فقد المواد العضوية، وبالتالي تقليل المحتوى العضوي في التربة
حقيقتان حول المعالجة التقليدية
- يعتمد السماد التقليدي على طول فترة تكويم المواد العضوية حيث تقوم الميكروبات “بتحليل” المواد العضوية وإطلاق غازا ثاني أكسيد الكربون (CO2) والميثان (CH4)، فقط إلى أن يمكن استخدام المنتجات النهاية تامة التخمر في التربة.
- يعتمد التخمر السريع عادةً أيضًا على الميكروبات التي تقوم “بتحليل” المواد العضوية وإطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون. إلا أنه نظرًا لقصر الفترة الزمنية للغاية، فإن العملية لا تكتمل، حيث أنها تتطلب 30 يومًا للتكويم حتى يمكن استخدامها في التربة.
تكنولوجيا مبتكرة – تكنولوجيا خالية من السماد العضوي
تتكون النفايات العضوية من عناصر الكربون (C) والهيدروجين (H) والأوكسجين (O) والنيتروجين (N) والكبريت (S) والفسفور (P) والبوتاسيوم (K) والكالسيوم (Ca) والماغنيسيوم (Mg) ومقدار ضئيل من العناصر المعدنية. وفي حين أن السماد التقليدي والتخمير السريع يقومان بتحليل المواد العضوية عن طريق الميكروبات، إلا أنه ينبعث منهما غازا ثاني أكسيد الكربون (CO2) والميثان (CH4) أثناء عملية التخمر، ونتيجة ذلك يُفقد قدر هائل من محتوى الكربون (يتراوح من 50% إلى 60%). وعلى العكس، فإن التكنولوجيا الخالية من السماد العضوي تستخدم الإنزيمات العضوية كعامل حافز “للتفاعل”، ولأن فترة التفاعل قصيرة جدًا، فإنه لا يحدث فقد للكربون. لذا فبالمقارنة مع السماد التقليدي والتخمير السريع، فإن التكنولوجيا الخالية من السماد العضوي يمكنها قطعًا أن تحقق هدف الحد من انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون.
مثال توضيحي لحجز الكربون خلال المعالجة الخالية من السماد العضوي
يمكن للتكنولوجيا الخالية من السماد العضوي أن تحتجز الكربون تمامًا. وذلك لأن التكنولوجيا الخالية من السماد العضوي لا تستخدم الميكروبات لتحليل النفايات، كما أنها لا تستغرق سوى فترة قصيرة جدًا لإجراء التفاعل. لذا فلا مجال لانبعاث غاز CO2، حيث لا يصدر منها سوى قدر ضئيل من محتوى الكربون خلال فترة المعالجة. فكمية الغاز المنبعثة منها تشبه كمية الغاز المنبعث من الإنسان بعد هضم الطعام (أي خروج الغازات من فتحة الشرج). ففي الواقع، كان مصدر الإلهام للتكنولوجيا الخالية من السماد العضوي دراسة عملية أجريت حول عملية الهضم عند الإنسان. فمن ناحية أخرى، يفقد السماد التقليدي/التخمير السريع حوالي 50% إلى 60% من محتوى الكربون من خلال انبعاث ثاني أكسيد الكربون.
يوضح الشكل التالي تكوين النفايات العضوية الجافة قبل المعالجة، ويمكننا أن نرى خلاله مدى ارتفاع محتوى الكربون والانخفاض الشديد لمحتوى NPK (النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم).
تبين الأرقام التالية تكوين النفايات العضوية بعد المعالجات التقليدية (السماد العضوي والتخمير السريع والغاز الحيوي والطمر وما إلى ذلك). كما يمكننا أن نرى أنه قد تم خفض محتوى الكربون بشكل كبير بجانب الحفاظ على انخفاض محتوى NPK (النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم).
يشير الشكل التالي إلى تكوين النفايات العضوية بعد المعالجة الخالية من السماد العضوي. ويمكننا أن نرى أنه تم الاحتفاظ بنفس محتوى الكربون تقريبًا، كما قد تم ضبط محتوى NPK (النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم) على مستوى أعلى. لماذا حدث ذلك؟
جع السبب في ذلك إلى إضافة الوصفة الاحتكارية الخاضعة لملكيتنا (الإنزيمات العضوية الإضافات الغذائية) خلال المعالجة الخالية من السماد العضوي، علاوةً على ضبط الإضافات الغذائية بالضبط وفقًا لمتطلبات وأغراض العملاء. ومن ثم يحقق المنتج النهائي غير المعتمد على السماد العضوي معايير الأسمدة عالية الجودة.
المنتج النهائي الخالي من السماد العضوي أفضل مخزن للكربون
تتوفر الآن العديد من الأساليب لحجز الكربون، أي ضغط غاز ثاني أكسيد الكربون وضخه في أعمق طبقة في التربة. وعلى الرغم من ذلك لا تضاهي أي وسيلة فعالية استخدام التربة كمخزن طبيعي للحفاظ على الكربون. لماذا تعتبر التربة مصدر غذاء لجميع الكائنات الحية؟ لأنها غنية بالمواد العضوية والمعادن. ومن ثم فإن عملية التسميد الخالية من السماد العضوي تساعدنا على الاحتفاظ بالكربون في منتجاتنا النهائية. وعن طريق عملية امتصاص المحاصيل والتربة للسماد، يمكننا نقل الكربون العضوي في شكل حيوي جديد عند رشه على سطح التربة.
هنا نأخذ 100 (كجم) من نفايات المطبخ كعينة ونفرض أن محتوى الماء فيها هو 80%.
الرجاء الاطلاع على الجدول أدناه الذي يسرد الاختلاف في التركيب قبل المعالجة وبعدها.
- السماد العضوي التقليدي: تستغرق فترة تكويمه 60 يومًا.
- التخمير السريع: تستغرق المعالجة 3 أيام تتبعها فترة تكويم 30 يومًا.
- التكنولوجيا الخالية من السماد العضوي: تستغرق المعالجة ساعة واحدة والتجفيف من 3 إلى 24 ساعة تتبعها إضافة 2 كجم من التركيبة.
من الجدول أعلاه، يمكننا أن نرى بوضوح جدًا أن فقد المواد الصلبة في السماد التقليدي أو التخمير السريع يتراوح ما بين 50% إلى 60%. ويرجع ذلك إلى تحلل النفايات بواسطة الميكروبات خلال فترة زمنية طويلة، ينبعث خلالها الكربون في الهواء في صورة ثاني أكسيد الكربون. ونتيجة لذلك، لا يحتفظ المنتج الذي أعيد تدويره إلا بنسبة 15% فقط من وزن منتج الإدخال الأصلي.
وفي المقابل، فإن فترة المعالجة التي تستغرقها التكنولوجيا الخالية من السماد العضوي قصيرة جدًا كما أنه لا تنبعث خلالها أي غازات (أي لا ينخفض محتوى الكربون أثنائها). فبإضافة نسبة 1 إلى 2% من التركيبة (المشتملة على إنزيمات وإضافات) خلال العملية، فإنه يمكننا أن نحصل على أسمدة رطبة بنسبة 102% وأسمدة مجففة بنسبة 33% منفصلين عن بعضهما. ونظرًا لأن فترة التفاعل الخاصة بالمعالجة الخالية من السماد العضوي لا تستغرق سوى ساعة واحدة، فمن المحتمل أن تتسبب في تحويل النفايات إلى أسمدة رطبة حسب الاختيار. ومما لا شك فيه أن ذلك يساعد على تقليل الفترة المستغرقة والحد من تكلفة الطاقة المهدرة على التجفيف. وبالتالي فإن أكثر الطرق الاقتصادية في المجال الزراعي هي استخدام السماد الرطب على التربة بعد إتمام المعالجة وعدم إهدار التكاليف على تجفيفه وحفظه.