"الفحم الحيوي".. كيف يصبح أداة فاعلة لخفض الانبعاثات؟

في السنوات الأخيرة، شهد الباحثون عودة ظهور الاهتمام المتزايد بالتكنولوجيا بسبب هيكلها المادي الفريد ومزاياها الزراعية والبيئية.

تشير مراجعة جديدة للبحوث إلى أن الفحم الحيوي القائم على الطبيعة- مادة غنية بالكربون - يمكن أن يكون أداة مهمة لاستخدامها في الزراعة للمساعدة في التخفيف من تغير المناخ.

الفحم الحيوي يتم تصنيعه عن طريق الانحلال الحراري، وهي عملية تتضمن تسخين المواد العضوية في بيئة منخفضة الأكسجين، وقد تم استخدام الفحم الحيوي- وهو مادة مسامية تشبه الفحم - منذ فترة طويلة لإنتاج المحاصيل كتعديل للتربة أو عامل عزل الكربون.

لهذه الأسباب، فإن قدرة الفحم الحيوي على إزالة كميات كبيرة من غازات الدفيئة من الغلاف الجوي تستحق إعادة تقييمها، كما قال راج شريسثا، المؤلف الرئيسي للدراسة وزميل باحث في علم البستنة والمحاصيل في جامعة ولاية أوهايو.

وأوضح شريسثا: "عندما يزرع المزارعون محاصيلهم ، فإنهم يستخدمون الأسمدة و/ أو السماد الطبيعي ويستخدمون أنواعًا مختلفة من الآلات لحراثة التربة". "أثناء هذه العملية ، يتم إنتاج غازات الدفيئة وإطلاقها في الغلاف الجوي."

لكن يمكن للمزارعين تقليل هذا التأثير من خلال تطبيق "biochar" في حقولهم، وفقًا للورقة المنشورة مؤخرًا في مجلة الجودة البيئية .

أكثر من 200 دراسة ميدانية

قال شريسثا: "إذا تمكنا من إقناع المزارعين بأن تحويل الكتلة الحيوية إلى فحم حيوي مفيد لاستدامة التربة، والاقتصاد على المدى الطويل، كما أنه مفيد للبيئة، فسنكون قادرين على رؤية اعتماد واسع لهذه التكنولوجيا".

راجع الباحثون أكثر من 200 دراسة ميدانية أجريت في جميع أنحاء العالم، والتي درست تأثير تطبيق الفحم الحيوي في الزراعة على انبعاثات أكسيد النيتروز والميثان وثاني أكسيد الكربون - وهي غازات تحبس الحرارة وتتسبب في ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي للأرض.

وجد الفريق أن كمية الفحم الحيوي في التربة لها تأثيرات متغيرة على انبعاثات غازات الاحتباس الحراري المحلية ، والتي تتراوح من انخفاض إلى زيادة ، وفي بعض الحالات، لا تغيير.

لكن بشكل عام، اكتشف الفريق أن استخدام الفحم الحيوي في الإعدادات الميدانية قلل من كمية أكسيد النيتروز في الهواء بنحو 18٪ والميثان بنسبة 3٪.

تقليل مصدر الكربون وتعزيز بالوعة الكربون

"Biochar" وحده لم يكن فعالًا أيضًا في تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، ولكنه ساعد عند دمجه مع سماد النيتروجين التجاري أو المواد العضوية الأخرى، مثل السماد الطبيعي أو السماد العضوي.

قال شريسثا: " يمكن أن نحقق انبعاثًا سلبيًا في أنظمتنا الزراعية البيئية من خلال تقليل مصدر الكربون وتعزيز بالوعة الكربون"، يمكن تحقيق الحد من مصدر الكربون على الأرض عن طريق تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من أنشطتنا، وتعزيز بالوعة الكربون - زيادة قدرة التكنولوجيا على امتصاص المزيد من الكربون أكثر مما تطلقه في الغلاف الجوي - يمكن القيام به عن طريق زيادة تجمع الكربون في التربة على المدى الطويل من خلال التحويل من النفايات العضوية إلى الفحم الحيوي.

وأضاف شريسثا: "ما هو جيد في biochar هو أنه يساهم في كلا الجانبين لخلق صافي الزراعة السلبية".

تخزين حوالي 50 % من الكربون

في الوقت الحالي، عندما يترك المزارعون بقايا المحاصيل في الحقل، يتم إعادة تدوير حوالي 10٪ إلى 20٪ فقط من بقايا الكربون في التربة أثناء عملية التحلل، ولكن عن طريق تحويل نفس الكمية من البقايا إلى biochar ثم تطبيقها في الحقل، يمكننا تخزين حوالي 50٪ من هذا الكربون في أشكال كربون مستقرة ".

نظرًا لأن الفحم الحيوي الذي يتم وضعه في التربة يمكن أن يستمر أيضًا في أي مكان من بضع مئات إلى آلاف السنين، فهو حاليًا أحد أفضل ممارسات الإدارة المقترحة لتحقيق الانبعاثات السلبية ومنع متوسط درجة حرارة الأرض من الزيادة إلى 1.5 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الصناعة.

وفقًا للدراسة، بين عامي 2011 و 2020، ارتفعت انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية: ثاني أكسيد الكربون بحوالي 5.6%، والميثان بنسبة 4.2٪، وأكسيد النيتروز بنسبة 2.7٪ - وتشكل الزراعة حوالي 16٪ من هذه الانبعاثات.

في حين أدت هذه المستويات بالفعل إلى تغييرات لا رجعة فيها في نظام المناخ العالمي، قال شريسثا، إن الأضرار المستقبلية يمكن إبطائها من خلال المساعدة في الحد من مدى الانبعاثات من قطاعي الزراعة والغابات.

وعلى الرغم من إمكانات الفحم الحيوي كتقنية انبعاث سلبية والزيادة الأخيرة في الأبحاث المتعلقة بالفحم الحيوي، فمن الصعب دفع المزارعين إلى تطبيقه، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنه لم يتم تسويقه للاستخدام على نطاق واسع أو الترويج له بشكل جيد، كما قال شريسثا.

لتقديم المزيد من المعلومات العملية القائمة على العلم بشكل أفضل حول التكنولوجيا وفوائدها للمزارعين والشركات المرتبطة بالزراعة، قام العديد من المشرعين بسن سياسات تهدف إلى التحقيق في فعاليتها عبر العديد من أنواع التربة المختلفة والظروف البيئية.

إنه هدف يشاركه Shrestha ، حيث أن الهدف الرئيسي لورقة مراجعة فريقه هو تحسين ثقة المزارعين في biochar بحيث يختار المزيد منهم اعتماده في وقت أقرب.