Rice Husk Biochar Filtration for Microplastic Removal from Raw Water at a Drinking-Water Depot in Aceh Besar, Indonesia
تُظهر هذه الدراسة أن مرشحاً من الفحم الحيوي لـقشر الأرز غير المعدل ومنخفض التكلفة يمكنه تحقيق إزالة تصل إلى 100% من الجسيمات البلاستيكية الدقيقة من المياه الخام في مستودع مياه الشرب في أتشيه بسار، إندونيسيا، مع زيادة كفاءة الإزالة بشكل ملحوظ مع زيادة عمق طبقة الفحم الحيوي.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تخيل إمدادات المياه المحلية لديك كنهر عملاق غير مرئي يتدفق عبر الأنابيب، حاملاً معه الانتعاش الذي تحتاجه كل يوم. ولكن، مختبئ داخل هذا التدفق الصافي عدو ماكر وغير مرئي: الميكروبلاستيك (اللدائن الدقيقة). هذه ليست الزجاجات البلاستيكية الكبيرة التي تراها على الشاطئ؛ بل هي ذرات بلاستيكية صغيرة متفتتة، أصغر من ظفر الإصبع، تسللت عبر محطات معالجة المياه القياسية. فكر فيها كأنها قصاصات ورق ملونة (كونفيتي) مجهرية ترفض الذوبان. ولأنها صغيرة جداً، يمكنها أن تستقل رحلة فوق البكتيريا والمواد الكيميائية، لتتحول إلى شاحنات توصيل صغيرة للتلوث مباشرة إلى كؤوس الشرب الخاصة بنا. لسنوات، ظل العلماء يبحثون عن طريقة رخيصة وسهلة للإمساك بهؤلاء المشاغبين الصغار قبل أن يصلوا إلى صنابيرنا، خاصة في الأماكن التي لا تتوفر فيها محطات مياه ضخمة وعالية التقنية. والسؤال الذي يشغل بال الجميع هو: هل يمكننا بناء مرشح (فلتر) باستخدام أشياء نملكها بالفعل ونلقي بها جانباً، مثل مخلفات المزارع، لتنقية مياهنا؟
هذا بالضبط ما قرر فريق من الباحثين في إندونيسيا اختباره. لقد نظروا في مشكلة شائعة: مستودعات المياه الصغيرة التي يديرها المجتمع والتي تعيد ملء الأوعية للعائلات. غالباً ما تستخدم هذه المستودعات مياهاً خام قد تكون مليئة بالميكروبلاستيك بالفعل. وبدلاً من شراء مرشحات باهفتة الثمن وعالية التقنية، طرح الفريق سؤالاً بسيطاً: هل يمكنهم استخدام قشور الأرز — وهي القشور الخارجية الصلبة لحبات الأرز التي عادة ما يرميها المزارعون — للإمساك بهذه الذرات البلاستيكية؟
قام الباحثون بتحويل قشور الأرز إلى "بيوتشار" (الفحم الحيوي)، وهو في الأساس فحم مصنوع من النباتات. فعلوا ذلك عن طريق خبز القشور في فرن خاص بدون أكسجين، وهي عملية تسمى "التحلل الحراري". هذا يحول القشور إلى مادة شديدة المسامية تشبه الإسفنج، وهي ممتازة في الإمساك بالأشياء. قاموا بإعداد سلسلة من الأنابيب الشفافة (مثل أنابيب الاختبار العملاقة) وملؤوها بطبقات مختلفة من المواد لمعرفة ما هو الأفضل. جربوا:
- المجموعة الضابطة: مجرد رمل وحصى عادي (المواد القياسية).
- القشر الخام: قشور الأرز غير المطبوخة وغير المخبوزة.
- البيوتشار: قشور الأرز التي تم خبزها وتحويلها إلى فحم، في طبقات بسمك 5، و10، و15 سنتيمتراً.
سكبوا ماءً يحتوي على 120 جزيء ميكروبلاستيك لكل لتر عبر هذه الأنابيب وعدّوا كم منها نجح في الوصول إلى الجانب الآخر. كانت النتائج تشبه مشاهدة خدعة سحرية. الرمل والحصى العادي لم يمسك سوى حوالي ثلث البلاستيك (ترك 82 جزيئاً خلفه). أما القشور الخام غير المخبوزة فقد أبليت بلاءً أفضل قليلاً، حيث أمسكت بنحو 60% منها. لكن النجوم الحقيقيين كانوا مرشحات البيوتشار المخبوز.
عندما استخدموا 5 سنتيمترات فقط من البيوتشار المخبوز، خرج الماء نظيفاً تماماً تقريباً، مع بقاء 3 جزيئات فقط من أصل 120. كانت نسبة النجاح 97.5%! ولكن عندما زادوا الطبقة إلى 10 سنتيمترات، أصبح المرشح بطلاً خارقاً. لقد أمسك بكل جزيء من الـ 120 جزيئاً! الماء الخارج كان خالياً من أي ميكروبلاستيك يمكن رصده. وحتى الطبقة الأكثر سمكاً (15 سنتيمتراً) لم تكن أفضل من طبقة الـ 10 سنتيمترات، مما يشير إلى أن 10 سنتيمترات هي "النقطة المثالية" لهذا المرشح تحديداً.
كما فحص العلماء مما تتكون الجزيئات البلاستيكية. وباستخدام ماسح ضوئي خاص (FTIR)، وجدوا أن البلاستيك كان في الغالب من البولي إيثيلين والبولي بروبيلين القديم والمتآكل (الأشياء الموجودة في الزجاجات والأكياس)، بالإضافة إلى بعض البولي ستيرين (مثل أكواب الفوم). والجزء الرائع؟ المرشح لم يغير البلاستيك كيميائياً، بل حبسه فيزيائياً فقط، مثل شبكة تصطاد الأسماك. كانت الجزيئات البلاستيكية عالقة في الثقوب الصغيرة والأسطح اللزجة للبيوتشار.
تشير الدراسة إلى أن هذا الحل البسيط ومنخفض التقنية — باستخدام قشور الأرز التي كانت ستصبح نفايات لولا ذلك — يمكن أن يغير قواعد اللعبة لمستودعات المياه الصغيرة. فهو رخيص، ويستخدم مواد محلية، ولا يحتاج إلى أي مواد كيميائية معقدة ليعمل. وبينما أشار الباحثون إلى أنهم أجروا كل اختبار مرة واحدة فقط، وأن تدفق الماء يتباطأ كلما زاد سمك المرشح (وهو أمر متوقع)، إلا أن النتائج تشير بقوة إلى أن طبقة بسمك 10 سنتيمترات من بيوتشار قشور الأرز يمكنها تنقية المياه تماماً من الميكروبلاستيك. إنه تذكير بأن أفضل الحلول للمشكلات الحديثة تختبي أحياناً أمام أعيننا، وتحديداً في أطباق الأرز الخاصة بنا.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.