برز مؤخراً الاتجاه إلى تقنيات الزراعة الحيوية، بهدف تحسين جودة التربة وزيادة إنتاجية المحاصيل بطرق مستدامة، ومن بينها الفحم الحيوي أو «البايوشار» (Biochar)، الذي يعد أحد حلول الاستدامة، الهادفة إلى التخلص من المخلفات الزراعية، وتحويلها لمُحسنات للتربة، وتحسين إنتاجية المحاصيل والحفاظ على البيئة.
والفحم الحيوي هو مادة خفيفة الوزن غنية بالكربون، تُنتج من خلال عملية «التحلل الحراري»، الناتجة عن تسخين المواد العضوية مثل بقايا المواد الزراعية مختلفة، بما في ذلك قش الأرز ونشارة الخشب وقصب السكر وأوراق الأشجار، من دون وجود أكسجين، وإضافته إلى التربة ليجعلها أغنى وأكثر خصوبة.
ويعود أول استخدام معروف للفحم الحيوي إلى سكان الأمازون الذين اكتشفوا خصوبة قطعة أرض، مقارنة بالأراضي المجاورة؛ حيث تراكمت فيها بقايا الاحتراق البطيء للمخلفات الزراعية من المجتمعات القروية على طول النهر.
طريقة مثلى
وأجرى فريق بحثي مصري، دراسة حديثة، ركزت على الطريقة المثلى لإنتاج الفحم الحيوي، بهدف تحديد خواصه وفوائده بالنسبة للتربة، ونشرت النتائج في العدد الأخير من دورية «ساينتفك ريبورتس».
وتخضع طرق إنتاج الفحم الحيوي لعدة خطوات تبدأ بتقطيع المخلفات النباتية مثل نواتج التقليم أو بقايا المحاصيل لزيادة كفاءة الاحتراق، ووضعها في أفران معدنية خاصة وإغلاقها بإحجام، وتسخين الأفران على اللهب لساعات حتى تصل إلى درجات حرارة عالية بين 400 و700 درجة مئوية دون وجود أكسجين. وأخيراً، يتم إفراغ الفحم الحيوي بعد تبريده، ثم طحنه وتعبئته تمهيداً لاستخدامه في التربة.
وتوجد حالياً أفران خاصة لإنتاج الفحم الحيوي يتم من خلالها التحكم في درجة الحرارة، للوصول بالمنتج إلى الخواص المطلوبة، كدرجة التماسك وكمية الفجوات الدقيقة والوزن.
ويشير الباحثون إلى أنه من خلال فهم كيفية تأثير المواد الأولية المختلفة ودرجات حرارة الانحلال الحراري على خصائص الفحم الحيوي، يمكن تحسين استخدامه في التطبيقات الزراعية المتنوعة.
ووجد فريق البحث أن إنتاج الفحم يتناقص مع زيادة درجة حرارة الانحلال الحراري، ويشير هذا إلى أن درجات الحرارة المرتفعة تنتج كميات أقل من الفحم الحيوي، لكن من المحتمل أن تكون ذات خصائص مفيدة أكثر تركيزاً. كما وجدوا أن الخصائص تختلف بناءً على المادة الخام ودرجة الحرارة، حيث أظهر كل نوع من أنواع الفحم الحيوي خصائص فريدة اعتماداً على نوع المخلفات المنتجة منه، ودرجة حرارة المعالجة، وتؤثر هذه الاختلافات على كيفية تفاعل الفحم الحيوي مع التربة وتؤثر على نمو النبات.
وباستخدام مواد النفايات الزراعية مثل قش الأرز ونشارة الخشب وبقايا نباتات قصب السكر وأوراق الأشجار لإنتاج الفحم الحيوي، تسلط الدراسة الضوء على إمكانية استخدام النفايات العضوية لأغراض مستدامة، وهذا يتوافق مع مبادئ إدارة النفايات والاستخدام المستدام للموارد.
ووجد الباحثون أن الفحم الحيوي يمكن أن يكون بمثابة مصدر للكربون العضوي والمواد المغذية الأساسية لنمو النبات، بما في ذلك النيتروجين الكلي، ومحتوى البوتاسيوم. كما يمكن أن يكون لاستخدام الفحم الحيوي في تحسين التربة مقارنة بالأسمدة التجارية الأخرى، آثار على الحد من التأثير البيئي للممارسات الزراعية، وفق الباحثين.
تعديل واعد للتربة
وسلطت الدراسة الضوء على الفوائد الزراعية المحتملة للفحم الحيوي كتعديل واعد للتربة لزيادة الإنتاجية الزراعية. وأشار الباحثون إلى قدرة الفحم الحيوي على التأثير بشكل إيجابي على خصوبة التربة، واحتباس الماء، ومحتوى العناصر الغذائية، وبالتالي تعزيز نمو النبات وصحة التربة بشكل عام.
ووفق النتائج، يتمتع الفحم الحيوي بالقدرة على المساهمة في احتجاز الكربون بالتربة على المدى الطويل، والتخفيف من آثار تغير المناخ. وبدأ العلماء وصانعو السياسات في إدراك الدور المهم الذي يلعبه الفحم الحيوي في الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة، وتخفيف النفايات، وتطبيقه كتعديل للتربة.
يقول الدكتور عادل البهنساوي، الباحث المشارك بالدراسة من قسم الهندسة الزراعية والنظم الحيوية، بكلية الزراعة جامعة بنها في مصر، إن استخدام الفحم الحيوي يمكن أن يعود بفوائده للتربة والعملية الزراعية؛ أبرزها تحسين خصوبة التربة، والمساعدة في الاحتفاظ بالماء والعناصر الغذائية بالتربة.
وأضاف لـ«الشرق الأوسط»، أن عشرات الأبحاث أجريت على الفحم الحيوي كشفت فوائده في تحسين بنية التربة والمساعدة في امتصاص العناصر الغذائية من التربة واستخدامها بكفاءة، بالإضافة لتحفيز نمو النباتات ويزيد من إنتاجها، كما أنه يقلل من تلوث المياه الناتج عن الأسمدة والمبيدات الحشرية.
وأشار إلى أن الفحم الحيوي لم ينتشر حتى الآن، على نطاق تجاري وفي الممارسات الزراعية بمصر، وما زالت استخداماته قيد البحث والتجربة.
وبشكل عام، توفر نتائج الدراسة نظرة ثاقبة حول الفوائد المحتملة للفحم الحيوي للإنتاجية الزراعية، واستخدام النفايات، والاستدامة البيئية.
