بخشی از مقاله
چکیده
روند رو به رشد جمعیت و صنعتی شدن منجر به تولید ضایعات کشاورزي می شود. استفاده از ضایعات کشاورزي و تبدیل آنها به مواد با ارزش باعث کاهش آلودگی هاي زیست محیطی و بهبود وضعیت اقتصادي می شود. مدیریت نادرست پسماند باعث هدر رفتن منابع با ارزش زیست توده می شود. پسماندهاي کشاورزي سرشار از نیتروژن، فسفر، پتاسیم و مواد آلی است که براي بهبود مواد مغذي خاك از آنها استفاده می شود. تولید سوخت هاي زیستی - بیوگاز، بیواتانول - ، تولید کمپوست و تولید الکتریسیته از کاربردهاي مهم پسماندهاي کشاورزي است. در این مطالعه روشهاي مختلف مدیریت ضایعات کشاورزي و دامپروري بررسی میشود.
کلمات کلیدي: پسماند کشاورزي، مدیریت، محیط زیست.
.1 مقدمه
با توجه به افزایش میزان ضایعات کشاورزي در ایران، وجود مدیریت صحیح پسماند کشاورزي بسیار ضروري است .[6] به دلیل افزایش مصرف انرژي در کشور، استفاده از انرژي هاي تجدیدپذیر بسیار مهم است. ضایعات کشاورزي پتانسیل بالایی در تولید انرژي دارند. از فواید سوخت هاي زیستی نسبت به سوخت هاي فسیلی می توان به کاهش مصرف سوخت هاي فسیلی و کاهش انتشار گازهاي گلخانه اي اشاره کرد. ضایعات بخش کشاورزي سهم بالایی در ضایعات تولیدي در جهان را دارد. تخمین زده شده است که سالانه 998 میلیون تن ضایعات کشاورزي تولید می شود .[9] از بقایاي محصولات میتوان در تولید کمپوست و تغذیه دام و طیور نیز به جاي سوزاندن آن ها و ایجاد آلودگی هاي خطرناك استفاده کرد. آلاینده هاي حاصل از سوزاندن پسماند کشاورزي عبارتند از کربن مونوکسید، اکسید نیتروژن، نیتروژن دي اکسید و ذرات دیگر است .[4]
انواع پسماندهاي کشاورزي شامل پسماند محصولات پس از برداشت آن ها مانند کاه برنج، ضایعات حاصل از فرآوري مواد غذایی، پسماند حیوانات که به شکل مایع، جامد و نیمه جامد می باشند و پسماند مواد شیمیایی، سمی و خطرناك مانند آفتکشها، علفکشها هستند.هدف اصلی سامانه مدیریت پسماند حداکثر کردن سود از منابع پسماند و حفظ استانداردهاي زیست محیطی مورد قبول است. در واقع چنانچه سامانه هاي مدیریتی پسماند به خوبی اداره نشوند آلودگی آب هاي سطحی، زیرزمینی و هوا را در پی خواهد داشت.
.2 ضایعات کشاورزي و دامپروري
ضایعات حاصل از کشاورزي و دامپروري شامل بقایاي گیاهان پس از برداشت، استفاده بیش از حد از مواد شیمیایی در کشت گیاهان، پسماند تولیدي از مزارع پرورش دام و طیور مانند کود و حیوانات تلف شده است. میزان بالایی ضایعات کشاورزي و دامپروري سالانه دور ریخته میشود و یا سوزانده میشود. کشاورزان میبایست از فواید به کارگیري و مدیریت این ضایعات آلی آگاه باشند.
-1-2 ضایعات کشاورزي
کشاورزان براي جلوگیري از پخش بیماري ها و نابود کردن علف هاي هرز از علف کش ها و آفت کش ها به میزان زیادي استفاده میکنند که باعث آلودگی آب هاي سطحی، خاك و هوا می شود. هم چنین پس از استفاده بطري هاي مواد شیمیایی را در اطراف زمین پرتاب می کنند. حدود %1/8 مواد شیمیایی در بسته بندي آن باقی می ماند. رسوخ مواد شیمیایی به مزارع باعث سمی شدن زمین ها می شود .[2] بنابراین جمع آوري و دفع صحیح مواد شیمیایی از مزرعه نقش مهمی در کاهش خطرات زیست محیطی دارد.
-2-2 ضایعات تولید دام و طیور
ضایعات تولید دام و طیور شامل کود، مواد آلی در کشتارگاه ها، پساب خروجی از مزارع و کشتارگاه ها و انتشار گازهایی مانند متان و سولفور دي اکسید از مزارع است. مدیریت کودهاي حیوانی شامل جمع آوري، ذخیره، حمل و استفاده از آن در زمین هاي کشاورزي است. هدف اصلی مدیریت کود بایستی حداکثر کردن اصلاح خاك و کاهش آسیب به محیط زیست باشد. با مدیریت صحیح کودهاي حیوانی و ذخیره مناسب بیشتر مشکلات زیست محیطی وابسته به آن ها حل خواهد شد. ارزش کودهاي دام و طیور براي استفاده در زمین هاي کشاورزي به مقدار و شکل مواد مغذي آن در هنگام استفاده بستگی دارد. کودهاي مرغ گوشتی به طور مستقیم می تواند در زمین استفاده شود یا براي استفاده در فصل دیگري ذخیره شود. در هنگام ذخیره بهتر است روي آن به خوبی پوشانده شود. از مشکلات زیست محیطی کودهاي حیوانی آلوده کردن آب هاي سطحی و زیرزمینی است. آلودگی آب هاي سطحی منجر به کاهش اکسیژن رودخانه ها و حوضچه ها می شود و سلامتی ماهی ها را به خطر می اندازد. هم چنین باعث افزایش سطح نیترات و فسفات آب می شود که در نهایت موجب اختناق دریاچه اي می شود. حیوانات تلف شده در مزارع هم می تواند براي انسان و سایر حیوانات مزرعه خطرناك باشد. بنابراین حذف سریع آن ها و مدیریت به موقع می تواند از خطرات احتمالی جلوگیري کند.
.3 روش هاي استفاده از ضایعات کشاورزي و دامپروري
روش ها و فناوري هاي استفاده از ضایعات بایستی سریع و به موقع اجرا شوند. پسماند محصولات کشاورزي بسیار فراوان و در دسترس هستند. از کاربردهاي معمول آن ها تولید انرژي و استفاده در تغذیه دام و طیور است. پسماندها در طی فرآیند بیولوژیکی میتوانند به عنوان یک منبع مواد مغذي براي میکروارگانیسم ها باشند تا به آنزیم ها، اسیدهاي ارگانیک و دیگر مواد تبدیل شوند .[10] در مطالعهاي ضایعات کشاورزي به عنوان مواد خام اضافی براي تولید سرامیکهاي خاك رس مورد استفاده قرار گرفت. هدف این مطالعه ارزیابی اثر اضافه شدن ضایعات کشاورزي به خاك رس روي ویژگی هاي گرمایی و مکانیکی مواد سرامیکی براي تعیین مصرف انرژي و گازهاي منتشر شده در حین ساخت آن است. سرامیک هاي رسی با نسبتی از کاه گندم و پودر هسته زیتون ساخته شدند. پس از آزمایش ویژگی هاي گرمایی آن ها بهبود یافت و ویژگی هاي مکانیکی آن نیز مثل قبل باقی ماند . از دیگر نتایج این مطالعه کاهش مصرف انرژي بود .[11] تعدادي از دیگر کاربردهاي ضایعات عبارتند از:
-1-3 تولید سوخت هاي زیستی
بقایاي محصولات کشاورزي نشان دهنده ي منبع بزرگ انرژي در قالب زیست توده است. سوخت هاي زیستی یک انتخاب ایده آل براي کاهش نگرانی هاي انتشار گازهاي گلخانه اي تولیدي از سوخت هاي فسیلی می باشد. تبدیل زیستی زیست توده به بیوانرژي کاربرد مهم پسماندهاي کشاورزي مخصوصا مواد با پایه سلولزي است. فناوري هاضم غیر هوازي یک فرآیند بیولوژیکی شامل تبدیل میکروبیولوژیکی مواد آلی براي تولید بیوگاز1 است. مواد آلی می تواند شامل پسماندهاي کشاورزي و کود حیوانی باشد. بیوگاز شامل %70-50 متان، %50-30 کربن دي اکسید و سایر ترکیب ها شامل هیدروژن، نیتروژن، بخار آب و هیدروژن سولفید است. فرآیند غیر هوازي در مقابل فرآیند هوازي بسیار آرام است و 60-30 روز طول می کشد .[7] دما پارامتر کلیدي در تولید بیوگاز است و در طراحی هاضم غیر هوازي مؤثر است. تولیدات جانبی هاضم هاي غیرهوازي شامل مواد جامد و مایع است که به عنوان مواد مغذي اصلاح خاك به کار می رود و حاوي میزان نیتروژن و فسفر بالایی است. از بیوگاز در تولید الکتریسیته و گرما استفاده می شود. با توجه به کمبود انرژي و افزایش هزینه هاي سوخت هاي فسیلی، استفاده از هاضم هاي غیر هوازي به عنوان یک منبع انرژي تجدیدپذیر و فراهم کردن مدیریت صحیح ضایعات مورد توجه قرار گرفته است.
ضایعات لینگوسلولزي کشاورزي طی چند مرحله به بیواتانول تبدیل می شود. زیست توده لینگوسلولزي داراي سه جزء سلولز -30 - - %50 همی سلولز - %35-15 - و لیگنین - %20-10 - است .[1] بیواتانول به صورت بیولوژیکی از تخمیر گلوکز به وجود می آید. مواد لینگوسلولزي به دلیل نسبت انرژي بالا، در دسترس بودن، قیمت ارزان و عملکرد زیاد براي تولید اتانول مناسب هستند. انواع روشهاي تبدیل مواد سلولزي به بیواتانول شامل هیدرولیز یک مرحله اي با اسید غلیظ، هیدرولیز دو مرحله اي با اسید رقیق و هیدرولیز آنزیمی می باشد .[15]
روش پیرولیز یکی از فناوري هاي تبدیل زیست توده به محصولات با ارزشی مانند بایو ایل2، گاز سنتز و بیوچار در غیاب اکسیژن است که تحت دماي 600-400 درجه سلسیوس گرما داده می شوند. بیوچار3 تولیدي می تواند موجب بهبود سلامت خاك و حاصلخیزي آن شود و تولید محصولات را افزایش دهد. بیوچار یک جاذب براي آلودگی هاي ارگانیک و غیر ارگانیک است که باعث حذف آلودگی ها از آب می شود. بتابراین بیوچار موجب بهبود امنیت غذایی و شاخص هاي زیست محیطی می شود .[8]
-2-3 تغذیه حیوانات
ضایعات کشتارگاهها در کارخانجات تولید جیره غذایی دام و طیور به پودر خون، پودر گوشت و پودر استخوان تبدیل میشوند تا میزان پروتئین جیره غذایی را افزایش دهند. بقایاي گیاهی نیز داراي فیبر بالایی هستند ولی پروتئین، نشاسته و چربی کمی دارند .[5]
-3-3 کاربرد در زمین هاي کشاورزي
کود حیوانی منبع با ارزش مواد آلی براي خاك است. اضافه کردن کود حیوانات به خاك باعث افزایش حاصلخیزي آن از طریق بهبود ظرفیت نگهداري مواد مغذي، بهبود شرایط فیزیکی خاك، افزایش ظرفیت نگهداري آب و پایداري ساختار خاك می شود .[5]
