استخدام الفحم الحيوي في التكمير لإنتاج سماد الكمبوست PDF

‫‪www.biochar‐international.org‬‬ ‫‪,‬‬ ‫‪,‬‬ ‫‪ ‬كل من سماد الكمبوست و إنتاج الفحم الحيوي هي طرق لالستفادة وإعادة تدوير للمخلفات العضوية‪.‬تقدم هذه الورقة‬ ‫معلومات عن استخدام الفحم الحيوي في الت...

‫‪www.biochar‐international.org‬‬ ‫‪,‬‬ ‫‪,‬‬ ‫‪ ‬كل من سماد الكمبوست و إنتاج الفحم الحيوي هي طرق لالستفادة وإعادة تدوير للمخلفات العضوية‪.‬تقدم هذه الورقة‬ ‫معلومات عن استخدام الفحم الحيوي في التكمير و تسلط الضوء على الفوائد املحتملةواملتوقعة والتي تتضمن القدرة على‬ ‫تسريع عملية التكمير و الحد من فقدان املغذيات وغيرها‪.‬‬ ‫‪ ‬التكمير هي تقنية ملعاملة والتخلص من املخلفات‬ ‫القابلة للتحلل‪.‬يمكن تقريبا تحويل أي فضالت للطعام‬ ‫أوالنفايات الغذائية أوالصناعيةأوحمأة الصرف الصحي إلى‬ ‫سمادكمبوست‪.‬املزايا الرئيسية للتكمير الناجح تكون‬ ‫بانخفاض في حجم النفايات وازاله معظم املركبات العضوية‬ ‫السامة ومسببات ألامراض وآلافات ( التي يحتمل وجودها في‬ ‫أصل املخلفات)حيث يكون تحول املواد العضوية واملغذيات‬ ‫املصاحبة لها الى منتج يعتبر كسماد بطيئ التحلل ( يشار إليها‬ ‫ب " الاستقرار " في املسح ألادبي ) ‪.‬‬ ‫‪ ‬الفحم الحيوي هو مادة صلبة يتم الحصول عليها من‬ ‫تحويل حراري‪-‬كيميائي للكتلة الحيوية في بيئة محدودة أو‬ ‫عديمةألاكسجين ويكون ثبات أكبر من الكتلة الحيوية الغير‬ ‫مفحمة‪.‬الفحم الحيوي يمكن أن يستخدم مباشرة أو كمكون‬ ‫ضمن منتج تم خلطه ويكون له فوائد عديدة وتطبيقات متعددة‬ ‫لتحسين التربة‪.‬عندما يضاف الفحم الحيوي املناسب إلى التربة‬ ‫املناسبة فإن الفحم الحيوي ومع فوائده ألاخرى يمكن أن يحسن‬ ‫كفاءة استخدام املوارد‪ ،‬و عالج أو حماية التربة من التلوث البيئي‬ ‫‪0‬‬ ‫‪ ،‬وتضبح هذه الطريقة وسيلة لتقليل وتخفيف أثر غازات الاحتباس الحراري ( الغازات الدفيئة ) ‪.‬‬ ‫املبادرة الدولية للفحم الحيوي ‪www.biochar‐international.org 5102‬‬ ‫‪ı‬‬ ‫على الرغم من أن كال من الفحم الحيوى وسماد الكمبوست يستخدم املخلفات العضوية كمواد وسيطة أوليه ‪ ،‬كال‬ ‫العمليتين ال يجب أن يكون إما ‪ /‬أو خيار لالستخدام كل على حده ‪.‬بدال من ذلك ‪ ،‬فإنها يمكن أن تكون مجتمعة لها دور تكاملى‬ ‫يمكن الاستفادة منه‪ ,.‬فعلى سبيل املثال ‪ ،‬العديد من املواد التي تجعل سماد الكمبوست جيد مثل النفايات الغذائية والسماد‬ ‫العضوى ال يتم استخدامها بسهولة إلنتاج الفحم الحيوي ألنها تحتاج الى كمية كبيرة من الحرارة لتجفيف املواد قبل إنتاج الفحم‬ ‫الحيوي‪ ,‬حيث أن املواد ألاولية املثالية التى تستخدم فى انتاج سماد الكمبوست تحتوى على ‪ ٪ 01-01‬رطوبة ومستويات عالية من‬ ‫املغذيات وانخفاض في محتوى اللجنين‪ , 5‬بينمااملواد ألاولية املثالية النتاج الفحم الحيوي فنسب الرطوبه بها تتراوح بين ‪٪ 51-01‬‬ ‫و محتوى اللجنين بها يكون عالي مثل البقايا الزراعية الحقليه أو الكتلة الحيوية الخشبية‪.‬‬ ‫بناء على نتائج ألابحاث والدراسات الحالية فإن فوائد إضافة الفحم‬ ‫ ‬ ‫‪:‬‬ ‫الحيوي لعملية التكمير النتاج الكمبوست يمكن أن تقلل وقت التكمير وتخفض‬ ‫إلاسراع في عملية التكمير‬ ‫ ‬ ‫معدالت انبعاثات الغازات الدفيئة (امليثان ‪ CH4 ،‬و أكسيد النيتروز ‪) N2O ،‬؛ كما‬ ‫الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة‬ ‫ ‬ ‫الحد من فقدان ألامونيا‬ ‫ ‬ ‫تخفض من فقدان ألامونيا ( ‪ )NH3‬بالتطاير‪ ,‬كذلك تعمل كماده مالئه للكمبوست‬ ‫خدمة كعامل تجميع لسماد الكمبوست‬ ‫ ‬ ‫لزيادة تماسك املنتج وزياده كثافته وأيضا إضافتة تؤدى الى تقليل الرائحة بينما‬ ‫يقلل أنطالق الروائح‬ ‫ ‬ ‫تكمن الفائدة للفحم الحيوي املنتج بأن تساعد على اكساب وتنشيط الفحم‬ ‫الحيوي بمغذيات بدون ان يتم تكسير ملادة الفحم الحيوي خالل عملية التكمير‪.‬‬ ‫لقد تم اختبار مجموعة واسعة من‬ ‫معدالت الاضافه للفحم الحيوي النتاج سماد‬ ‫الكمبوست ‪ -‬بدء من ‪ ٪ 01-2‬إلى ‪( ٪ 21‬على أساس‬ ‫الوزن ) أو أكثر ‪3‬و‪. 4‬اليوص ى بإضافة الفحم‬ ‫الحيوي أكثر من ‪( ٪ 31 - 51‬على أساس الوزن )‬ ‫حيث انها كمية مبالغ بها ويمكن أن تتداخل مع‬ ‫‪4.6.7‬‬ ‫التحلل الحيوي‪.‬بينما أذا تمت إلاضافة بجرعات‬ ‫الفحم الحيوي يزيد من درجة الحرارة في عملية التكمير ويسرع الوقت الالزم لتحلل املادة‬ ‫مناسبة فإن اضافة الفحم الحيوي يؤدي الى تسريع‬ ‫عملية التكمير بشكل رئيس ي من خالل تحسين التجانس وبناء الخليط و تحفيز النشاط امليكروبي في خليط سماد الكمبوست‪.‬‬ ‫يترجم هذا النشاط املتزايد في ارتفاع درجات الحرارة و تفصير الوقت الكلي املطلوب لتكوين جيد لسماد الكمبوست ‪.2‬قد يكون‬ ‫هذا له آثار اقتصادية مهمة حيث ان تسريع عملية التكمير النتاج الكمبوست هو تأثير مرغوب فيه‪.‬‬ ‫املبادرة الدولية للفحم الحيوي ‪www.biochar‐international.org 5102‬‬ ‫‪ı‬‬ ‫واحدة من التحديات لعمليات التكمير هو فقدان املواد الغذائية وانبعاثات غازات الدفيئة خالل التكمير خاصة‬ ‫على وجه التحديد غازات ‪ CH4‬و ‪. N2O‬إضافة الفحم الحيوي بنسبة ‪( ٪3‬على أساس الوزن ) الى خليط من سماد الكمبوست‬ ‫يحتوى على روث الخنازير‪ ،‬وقصائص الخشب و نشارة الخشب أدت للحد من انبعاثات ‪ N2O‬بنسبة ‪. 8 ٪ 50‬ولغاز امليثان ‪،‬‬ ‫وجدت دراسة حديثة أن إضافة الفحم الحيوي خفض انبعاثات ‪ CH4‬من تكمير أكوام مخلفات الدواجن ‪. 9‬ومع ذلك‪ ،‬فقد‬ ‫أظهرت دراسات أخرى أن الفحم الحيوي ليس له أي تأثير على إجمالي كمية الانبعاثات للغازات الدفيئة حيث ان هذه الانعاثات‬ ‫تعوض النشاط امليكروبي في خليط التكمير املحتوي على الفحم الحيوي ‪.01‬في تلك الحاالت قد ال يكون هناك تأثير على صافي‬ ‫انبعاثات الغازات الدفيئة ‪.‬‬ ‫طبيعة مسامية الفحم الحيوي يمكن أن تقلل من الكثافة الظاهرية من سماد الكمبوست وتحسن التهوية في خليط‬ ‫التكمير‪.‬فى حالة املواد ألاساسية التى تستخدم النتاج الكمبوست واملحتوية على كمية عالية من النيتروجين (‪ ،)N‬مثل روث‬ ‫الحيوانات‪ ،‬فان اضافة االفحم الحيوي لها يوفر فرصة للحد من فقد ‪ N‬الكلى خالل هذه العملية‪ ،‬خصوصا مابفقد على شكل‬ ‫أمونيا ‪ NH3‬بالتطاير‪.‬مشاكل الرائحة الناجمة عن فقدان ‪ NH3‬خالل التكمير ليست فقط مزعجة‪ ،‬ولكن يمكن أن تقلل من‬ ‫قبول املجتمع ملرافق انتاج سماد الكمبوست‪.‬تؤدى إضافة ‪( ٪51‬على أساس الوزن) من الفحم الحيوي إلى مخلفات الدواجن‬ ‫الى خفض تركيز ‪ NH3‬في الانبعاثات بنسبة تصل إلى ‪ ٪04‬والفقد فى النيتروجين ‪ N‬بنسبة تصل إلى ‪ ٪25‬بدون التأثير سلبا على‬ ‫عملية التكمير النتاج الكمبوست ‪ 00‬و ‪.05‬‬ ‫غالبا تكون هناك مشكلة تتكرر باستمرار وهي أنه خالل عملية تكمير املخلفات الحيوانات تتشكل كتل كبيرة والتى‬ ‫تسبب فى جفاف خليط الكمر مما يؤدي الى توقف هذه العملية‪.‬وكانت إضافة ‪( ٪3‬على أساس الوزن) من الفحم الحيوي املنتج‬ ‫من الخشب إلى مخلفات الحيوانات مع القش أدا الى الحد بشكل كبير من تشكيل هذه الكتل الكبيرة في كومة الكمبوست‪،‬‬ ‫وتحسين عملية التكمير والبناء العام لسماد الكمبوست النهائي ‪.03‬‬ ‫على الرغم من النشر العلمي املبدئى والذي يظهر فوائد قابلة للقياس حول تأثير الفحم الحيوي على التكمير الى ان‬ ‫الدراسات ال تزال محدودة جدا‪.‬العديد من املؤشرات التقليدية املستخدمة لتقييم جودة سماد الكمبوست ('الاستقرار') (على‬ ‫سبيل املثال‪ ،‬نسبة الكربون ‪ /‬النيتروجين ‪ )C / N ،‬غير صالحة عندما يتم تضمين الفحم الحيوي في التركيبة ( ‪ ، ) 0‬حيث أن‬ ‫الفحم الحيوي له خصائص مختلفة جدا عن بقية مواد التكمير (على سبيل املثال ارتفاع نسبة ‪ ،C/N‬لن ينخفض خالل‬ ‫عمليةالتكمير على النقيض من املواد العضوية املتبقية)‪ ،‬و يمكن أن تؤثر على جودة سماد الكمبوست اذا تحكم بها في الفحم‬ ‫الحيوي (على سبيل املثال ‪ ،‬الكربون القابل للذوبان في املاء قد يدمص على الفحم الحيوي) ‪.‬قد يساعد إنشاء مؤشرات جودة‬ ‫لسماد الكمبوست والتى تتضمن وتأخذ فى الاعتبار فوائد الفحم الحيوي على زيادة الاستخدام التجاري لهذه العلمية‪.‬‬ ‫في هذا الوقت اليوجد صناعة قائمة وهامة لسماد الكمبوست املخلوط أواملعامل بالفحم الحيوي ‪ ،‬على الرغم من‬ ‫أن العديد من منتجي الفحم الحيوي الحالي يسوقوا ملخلوط الفحم الحيوي‪/‬سماد الكمبوست‪.‬ولقد وجدتقرير ‪ IBI‬املسمى‬ ‫بتقرير حالة الصناعة‪ 5103‬أن سماد الكمبوست هو ألاكثر شيوعا كمادة مضافة للفحم التجاري املنتج والذي يباع على انه‬ ‫خليط ‪.04‬وهناك عدد قليل من الشركات التي تنشط وتقوم بدور الريادة في تسويق خليط الفحم الحيوي مع سماد الكمبوست‬ ‫عن طريق انتاج الفحم الحيوي في املوقع وإلاستفادةمن تلك املواد ألاولية التي تكون أقل مثالية لتحويلها إلى سماد كمبوست ‪.‬‬ ‫زيادة استخدام الفحم الحيوي في عمليات التكمير يتطلب على املنتجين فهم وتعلم فوائد الفحم الحيوي وليس فقط‬ ‫أثره على الانبعاثات و وتقليل الرائحة‪ ،‬ولكن أيضا على الفوائد الاقتصادية املحتملة لتسريع وقت عملية التكمير والتعويض بقيم‬ ‫اضافية ألسعار إلانتاج‪/‬وشراء الفحم الحيوي ‪.‬‬ ‫‪ | 3‬املبادرة الدولية للفحم الحيوي ‪www.biochar‐international.org 5102‬‬ 1. International Biochar Initiative (IBI) (2014a). Standardized Product Definition and Product Testing Guidelines for Biochar That Is Used in Soil; accessed at http://www.biochar‐ international.org/sites/default/files/IBI_Biochar_Standards_V2%200_final_2014.pdf 2. Gajalakshmi, S.; Abbasi, S. A. (2008). Solid Waste Management by Composting: State of the Art. Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 38:311‐400. 3. Jindo, K., Suto, K., Matsumoto, K., Garcia, C., Sonoki, T. and Sanchez‐Monedero, M.A. (2012). Chemical and biochemical characterization of biochar‐blended composts prepared from poultry manure. Bioresource Technology. 110:396‐404. 4. Dias, B.O., Silva, C.A., Higashikawa, F.S., Roig, A. and Sánchez‐Monedero, M.A. (2010). Use of biochar as bulking agent for the composting of poultry manure: Effect on organic matter degradation and humification. Bioresource Technology. 47:1239‐1246. 5. Fischer, D. and Glaser, B. (2012). Synergism between compost and biochar for sustainable soil amelioration, management and organic waste, in S. Kumer (ed.), Management of Organic Wastes, In Tech, pp 167 – 198. 6. Khan, N., Clark, I., Sánchez‐Monedero, M.A., Shea, S., Meier, S. and Bolan, N. (2013). Maturity indices in co‐composting with biochar. 2nd International Conference on Solid Waste 2013: Innovation in Technology and Management, Hong Kong. 7. Zhang, Lu, and Sun Xiangyang (2014). Changes in physical, chemical, and microbiological properties during the two‐stage co‐composting of green waste with spent mushroom compost and biochar. Bioresource Technology. 171:274 – 284. 8. Wang, C., Lu, H., Dong, D., Deng, H., Strong, P.J., Wang, H. and Wu, W. (2013). Insight into the Effects of Biochar on Manure Composting: Evidence Supporting the Relationship between N2O Emissions and Denitrifying Community. Environmental Science & Technology. 47:7341‐7349. 9. Sonoki, T., Furukawa, T., Jindo, K., Suto, K., Aoyama, M. and Sánchez‐Monedero, M.A. (2012). Influence of biochar addition on methane metabolism during thermophilic phase in composting. Journal of Basic Microbiology. 52:1‐5. 10. Lopez‐Cano, I., Roig, A., Cayuela, M.L., Alburquerque, J.A., Sanchez‐Monedero, M.A. (2015). Biochar impact on olive mill waste composting. Proceedings of the III International Symposium on Organic Matter Management and Compost Use in Horticulture. Murcia, Spain. 11. Steiner, C., Das, K.C., Melear, N. and Lakely, D. (2010) Reducing Nitrogen Loss During Poultry Litter Composting Using Biochar. Journal of Environmental Quality. 39:1236‐1242. 12. Steiner, C., Melear, N., Harris, K. and Das, K.C. (2011). Biochar as bulking agent for poultry litter composting. Carbon Management. 2:227‐230. 13. Sánchez‐García, M., Alburquerque, J.A., Sánchez‐Monedero, M.A., Roig, A., Cayuela, M.L. (2015). Biochar accelerates organic matter degradation and enhances N mineralisation during composting of poultry manure without a relevant impact on gas emissions. Bioresource Technology 192, 272‐279. 14. International Biochar Initiative (IBI) (2014b). 2013 State of the Biochar Industry; accessed at http://www.biochar‐ international.org/sites/default/files/State_of_the_Biochar_Industry_2013.pdf www.biochar‐international.org 5102 ‫ | املبادرة الدولية للفحم الحيوي‬7