Quantification, Characterization and Valorization Potential of residual Biomass from Azadirachta indica-based Biopesticide Production
تُحدد هذه الدراسة تدفقات الكتلة وتُوصّف الخصائص الفيزيائية والكيميائية لثلاثة من النواتج الثانوية للكتلة الحيوية المتبقية من إنتاج مبيد الآفات الحيوي المستخلص من شجرة *Azadirachta indica*، مما يثبت محتواها العالي من المادة العضوية وسماتها التركيبية المحددة التي تدعم إمكانية تثمينها من خلال التخمير، أو الهضم اللاهوائي، أو التسميد، أو التسميد الدودي.
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
في عالم الزراعة، لطالما اعتمدت المعركة ضد الحشرات الآكلة للمحاصيل على الرش الكيميائي. ومع ذلك، فإن المخاوف المتزايدة بشأن الضرر الذي تسببه هذه المواد الكيميائية لصحة الإنسان والبيئة قد أدت إلى تحول عالمي نحو المبيدات الحيوية. وهذه المبيدات هي منتجات لمكافحة الآفات مستمدة من مصادر طبيعية، مصممة لتكون أكثر أماناً وتحديداً في تأثيرها. ومن بين المصادر الأكثر شعبية هي شجرة النيم، وتحديداً ثمارها. تحتوي بذور ثمرة النيم على مركب قوي يسمى "أزاديراختين"، والذي يعمل بفعالية على طرد وتعطيل دورات حياة العديد من الحشرات الضارة دون الآثار الجانبية السامة للمواد الكيميائية الاصطناعية. وبينما يتجه المزارعون والصناعات بشكل متزايد نحو الحلول القائمة على النيم، فإن عملية استخراج هذا المكون النشط تولد كمية كبيرة من المواد المتبقية. وبينما يتم الاحتفاظ بنواة البذور القيمة لصنع المبيد، فإن بقية الثمرة — اللب الطري، والقشرة الخارجية الصلبة، والرواسب المائية المتبقية بعد المعالجة — غالباً ما يتم التخلص منها. هذه الكتلة الحيوية المهملة، رغم أنها تبدو عديمة الفائدة، لا تزال تحمل آثار المركبات ذاتها التي تجعل الشجرة قيمة، مما يثير تساؤلات عما إذا كانت تشكل خطراً على التربة إذا تركت دون معالجة أو ما إذا كان يمكن تحويلها إلى شيء مفيد.
لقد سعى باحثون في جامعة لومي في توغو إلى فهم ما يحدث بالضبط لهذه البقايا أثناء إنتاج المبيدات الحيوية للنيم. أرادوا معرفة ليس فقط مقدار النفايات المتولدة، بل وأيضاً مما تتكون هذه النفايات وهل يمكن تحويلها إلى مورد بدلاً من كونها مشكلة. ولإيجان الإجابات، قام الفريق بمعالجة ثلاثمائة كيلوغرام من ثمار النيم المجففة من خلال إجراء صناعي قياسي. أولاً، قاموا بنقع الثمار في الماء لتليينها، ثم فصلوا اللب الطري ميكانيكياً عن البذور الصلبة. جُففت البذور وفُتحت لتجريدها من القشور الخارجية، تاركةً النوى الداخلية لإنتاج المبيد. أنتجت هذه العملية ثلاثة أنواع متميزة من النفايات: اللب الرطب، والقشور الصلبة، والحمأة المائية المكونة من قطع صغيرة من اللب مختلطة بالماء. قام العلماء بوزن كل من هذه المنتجات الثانوية بعناقة لتحديد حجمها، ثم حللوا تركيبها الكيميائي لمعرفة ما إذا كانت تحتوي على مغذيات أو طاقة يمكن استردادها.
كشفت النتائج أن ما يقرب من نصف كتلة الثمرة الأصلية ينتهي به المطاف كنفايات. فمن بين ثلاثمائة كيلوغرام من الثمار التي تمت معالجتها، شكلت النوى المستخدمة لصنع المبيد ما يزيد قليلاً عن نصف الوزن. أما الـ 48.79 بالمائة المتبقية فقد تألفت من المنتجات الثلاثة الثانوية. وكانت النفايات الأكثر وفرة هي اللب، الذي شكل حوالي 39 بالمائة من الوزن الجاف الإجمالي للثمرة. تلتها القشور الصلبة بنسبة 7 بالمائة تقريباً، بينما كانت الحمأة المائية هي الجزء الأصغر بنسبة تزيد قليلاً عن 2 بالمائ % . وعلى الرغم من اختلاف قوامها ومستويات رطوبتها، إلا أن جميع المواد الثلاث تشاركت في خاصية رئيسية: أنها كانت مادة عضوية بالكامل تقريباً. ووجد الباحثون أن ما بين 76 و81 بالمائة من الوزن الجاف لكل منتج ثانوي كانت مواد عضوية، مما يؤكد أن هذه البقايا غنية بالمركبات القائمة على الكربون بدلاً من كونها تراباً أو صخوراً خاملة.
وعندما نظر الفريق عن كثب في التركيب الكيميائي، وجدوا اختلافات متميزة تشير إلى طرق محددة لإعادة استخدام كل مادة. فالقشور الصلبة كانت جافة بطبيعتها وتحتوي على كمية عالية من الكربون الهيكلي، مما أدى إلى نسبة كربون إلى نيتروجين تشير إلى أنها ستعمل بشكل جيد في التسميد إذا خلطت مع مواد أخرى غنية بالنيتروجين. أما الحمأة المائية، من ناحية أخرى، فقد كانت تمتلك نسبة كربون إلى نيتروجين أقل، مما يضعها في نطاق مثالي للهضم اللاهوائي، وهي عملية تفكك المادة العضوية في غياب الأكسجين لإنتاج الغاز الحيوي. وبرز اللب كأكثر المرشحين تنوعاً لاستعادة الطاقة؛ فقد احتوى على كمية هائلة من السكريات الكلية، حيث بلغت قرابة 70 بالمائة من وزنه الجاف. وهذا الوفرة في السكر تجعل اللب مناسباً بشكل خاص لعمليات التخمير، والتي يمكن أن تحول النفايات إلى وقود حيوي أو منتجات قيمة أخرى.
كما سلطت الدراسة الضوء على أهمية التعامل مع هذه المواد بعناية. فقد لاحظ الباحثون أن الطبيعة الحمضية لللب والحمأة، إلى جانب وجود مركبات نشطة بيولوجياً متبقية من النيم، تعني أن هذه المنتجات الثانوية لا يمكن ببساطة إلقاؤها على الأرض دون مخاطر. فإذا تركت دون معالجة، يمكن للمركبات المركزة أن تضر بالكائنات الحية في التربة مثل ديدان الأرض والميكروبات النافعة. ومع ذلك، تشير البيانات إلى أنه مع المعالجة الصحيحة، يمكن إدارة هذه المخاطر مع إطلاق إمكانات النفايات. إن المحتوى العضوي العالي والملفات الغذائية المحددة تشير إلى أن هذه المنتجات الثانوية ليست مجرد قمامة، بل هي موارد غير مستغلة. ومن خلال تحديد الكميات الدقيقة المتولدة وفهم خصائصها الكيميائية، توفر الدراسة خارطة طريق واضحة للصناعات للابتعاد عن التخلص من هذه المواد، وبدلاً من ذلك، يمكن توجيهها نحو التسميد، أو التسميد الدودي، أو إنتاج الطاقة، مما يحول خطراً بيئياً محتملاً إلى جزء قيم من اقتصاد دائري حيث لا يضيع فيه شيء.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.