ابتكار وحدة لتدوير قش الأرز تعمل بالطاقة الشمسية عبر موبايل أبلكيشن.. تعيد إنتاج السيلولوز (لب الورق) وسيليكا والرمل الأبيض لاستخدامه بالصناعات الإلكترونية

تعددت المشروعات صديقة البيئة التى ابتكرها أهالى محافظة كفر الشيخ، وأساتذة الجامعة، وخاصة بكلية الزراعة، ومن بين تلك الابتكارات وحدة حقلية لتدوير قش الأرز للأغراض الصناعية نحو عمل مشروعات صغيرة وصفر ثانى أكسيد الكربون وتخفيف التغيرات المناخية من أجل حياة كريمة لمجتمع كفر الشيخ.

قال الدكتور عبدالرازق دسوقى، رئيس الجامعة، إن جامعة كفرالشيخ تتبنى تحقيق الاستراتيجية الوطنية لوزارة التعليم العالى لتحقيق رؤية مصر 2030 والتنمية المستدامة، وتتبنى المشروعات التى تساهم فى حل المشكلات، خاصة مشكلة التلوث بالمتبقيات الزراعية التى منها قش الأرز والتى يتم التخلص منها فى أغلب الأحيان عن طريق الحرق التى تساهم فى ظاهرة السحابة السوداء، وما ينجم عنها إصابة أفراد المجتمع بالأمراض المختلفة، وتساهم المشروعات الذكية الخضراء فى معالجة قش الأرز بتدويره إلى أغراض صناعية، ويساهم فى حل المشكلات الاقتصادية، وكذلك تساهم فى الارتقاء بالتصنيف الدولى لجامعة كفرالشيخ.

وأضاف الدكتور يحيى زكريا عيد، عميد كلية الزراعة جامعة كفرالشيخ، أن الكلية تتبنى تحقيق رؤية الجامعة فى مجال تدوير المخلفات إلى أغراض صناعية عن طريق المشروعات الذكية الخضراء بتدوير المخلفات، بابتكار وحدة حقلية لتدوير قش الأرز إلى أغراض صناعية، وإنشاء وحدة ذات طابع خاص برأسمال صفر لتدوير المخلفات، ويتم تنفيذ دورات تدريبية مختلفة وقوافل إرشادية لأفراد المجتمع المحلي.

وصف المشروع والغرض منه
قال الدكتور السيد بلال عبدالمنطلب، أستاذ الميكروبيولوجيا الزراعية ومدير وحدة رصد ودراسة المشكلات المجتمعية، تعود ظاهرة الدفيئة لخصائص فيزيائية تتميز به الغازات موجودة فى الغلاف الجوى مثل ثانى أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز، وتنبعث تلك الغازات من تراكم متبقيات المواد الليجنسيليلوزية والمخلفات الزراعية والمخلفات والملوثات الأخرى، والمشروع اختراع وحدة لتدوير قش الأرز.

وأضاف بلال، أنه تتعد صور التلوث فمنها بالمخلفات (المتبقيات)، فالمخلفات والمتبقيات الزراعية متبقيات ثانوية تتراكم فى البيئة بعد الحصول على المنتج الزراعى الأساسى، وهذه المنتجات قد تشمل بقايا منتجات زراعية أو حيوانية، ومن المعروف أن زيادة التوسع فى النشاط الزراعى أدى إلى تراكم كميات كبيرة من متبقيات المواد الليجنوسيليلوزية كنواتج ثانوية على مستوى العالم، وخاصة مصر مثل قش الأرز، وحطب القطن والذره، ومصر تنتج كميات كبيرة من تلك المتبقيات قد تصل إلى 30 مليون طن، ومن أهم هذه المتبقيات هى قش الأرز والتى قد تصل وحدها إلى ما يقرب من 4 ملايين طن، كما يوجد المخلفات الزراعية التى تنجم عن الاصابة بالآفات أو الموجودة بالأسواق والثلاجات، وتمثل المتبقيات أو البقايا النباتية ثروة عظيمة وكبيرة لو استغلها الإنسان الاستغلال الأمثل.

التخلص من المخلفات والمتبقيات والزراعية
وأضاف بلال: "نتخلص من المخلفات بالطرق التقليدية مثل عملية الحرق أو الدفن فى الأرض ناجما عنه أضرار بيئية عديدة مثل تصاعد الغازات الضارة المسببة لحدوث التغير المناخى مثل ثانى أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز، وحرق قش الأرز، كما تؤدى الأراضى المنزرعة أرز والأراضى الرطبة فى تصاعد غاز الميثان، وتتعدد مصادر التلوث، الملوثات الكيميائية نتيجة للاستخدام الخاطئ والعشوائى فى المجال الزراعى مثل استخدام المبيدات والاسمدة الكيماوية، صناعات الأسمدة المعدنية وخاصة النيتروجينية تساهم فى تصاعد أكسيد النيتروز".

تدوير قش الأرز للأغراض الصناعية
وقال بلال، إنه يمكن استخدام نظم تطبيقات الموبايل والاستشعار عن البعد فى فصل مكونات قش الأرز عن بعضها إلى المركبات الصناعية (قد تمثل كل منها مشروع صغير)، وأدى الابتكار الأخضر إلى إيجاد وسيلة اقتصادية وبيئية لاستغلال أحدث الطرق للتدوير المتكامل للمخلفات نحو مشروعات صغيرة وصفر مخلفات وصفر ثانى أكسيد الكربون والتخفيف من التغيرات المناخية، وتحقيق التنمية المستدامة ورؤية مصر 2030، وقد تم ابتكار وحدة متنقلة لتدوير قش الأرز تحت ظروف الحقل إلى إنتاج مواد صناعية مثل سليلولوز(لب الورق) وسيليكا ولجنين، والمكون الذكى يتم برصد الكميات المتوقعة من المخلفات بواسطة نظم الاستشعار من البعد وعلوم الفضاء، وتعمل بالطاقة الشمسية والنظم الذكية وتطبيقات الموبايل، هذا بالاضافة لتدوير قش الأرز إلى كمبوست(سماد عضوى صلب وسائل وإثرائه بالميكروبات النافعة سواء مخصبات حيوية أو عوامل حيوية، تستخدم لمكافحة الآفات الزراعية) ومواد شبيهة بالتربة(بديل للبيت موس) وفيورفيورال، ووقود حيوى (إيثانول حيوى وبيوجاز)، وإنتاج عيش الغراب والانزيمات الصناعية، وأعلاف غير تقليدية (معاملة قش الأرز باليوريا وسيلجة قش الأرز الأخضر)، وإيجاد البدائل الصديقة للبيئة مثل إنتاج البلاستيك حيوى، ودمج المخلفات البلاستيكية الغير قابلة للتحلل مع المتبقيات الزراعية لإنتاج الخشب البلاستيكي.

وتابع بلال، أنه تم عمل فلتر متعدد الطبقات من السيليلوز والسيليكا واللجنين المنتجة من قش الأرز والفحم لمعالجة المياه الملوثة بالمعادن الثقيلة وكانت نسبة المعالجة تتعدى 99%، ويمكن اثراء الكمبوست(سماد عضوى صلب أو شاى الكمبوست المنتج من الكمبوست الصلب) بالميكروبات النافعة سواء مخصبات حيوية أو عوامل حيوية تستخدم لمكافحة الآفات الزراعية أو المشجعة لنمو النبات أو بالميكروبات المحللة للملوثات الكيميائية(المبيدات، الصبغات وزيت البترول والأسمدة المعدنية) وذلك لتقليل أو للتغلب على تلك الملوثات الكيماوية الملوثة للتربة(طينية أو رملية) الملوثة بالملوثات الكيميائية.

إنتاج السليولوز (لب الورق)
قال بلال: "تتوقف نوعية السيليلوز المنتج على نوع وطريق المعاملة الأولية، ويستخدم فى كثير من الصناعات مثل الورق، وإنتاج الوقود الحيوى (الايثانول الحيوى والبيوجاز)، وإنتاج كثير من المركبات الكيماوية، كما يستخدم كمادة تفاعل لإنتاج الإنزيمات المحللة له (مثل السيلوليز) والتى تستخدم فى تحليل المركبات أو المخلفات التى تحتوى على السليلوز كما أنه يستخدم فى إنتاج بعض أنواع البلاستيك الحيوى وصناعة المنسوجات".

إنتاج السائل الأسود ومنه يتم فصل المنتجات الموجودة فيه إنتاج السيليكا
قال بلال، تستخدم فى صناعة الخلايا الشمسية اليكترونيات وأعمدة الفصل الكروماتوجرافى والأقمشة الطبية والمراهم والكريمات والفلاتر، وكذلك يمكن استخدامها فى المجال الزراعى، لتقليل فقد الماء، وكذلك تقليل التلوث وإنتاج النانوسيليكا لمكافحة الآفات الزراعية، لتساعد على تقليل استخدام المواد الكيماوية التى تساعد على حدوث التغير المناخي.

إنتاج اللجنين
وقال إنه يستخدم فى إنتاج الأسمدة العضوية السائلة (حمض الهيوميك والفولفيك)،ويستخدم فى الليجنوسلفونيت، والتى تستخدم فى صناعة النسيج، كما أنه يستخدم فى إنتاج البنزين والتلوين، كما يستخدم كمادة تفاعل لإنتاج الانزيمات المحللة له (مثل اللاكيز)، والتى تستخدم بدورها فى تحليل المركبات العطرية مثل المبيدات والصبغات وزيت البترول.

إنتاج الهيموسيليولوز
وأضاف أنه يستخدم لإنتاج الايثانول الحيوى، والزيلتول، وكما يستخدم كمادة تفاعل لإنتاج الانزيمات المحللة له (مثل الزيلنيز)، والتى تستخدم فى كثير من التطبيقات الصناعية مثل النسيج، وتحليل المركبات التى تحتوى على مركبات الهيموسيليولوز، وتم تركيب فلتر من المركبات المفصولة السابقة وتم استخدامه فى معالجة المياه الملوثة بالمعادن الثقيلة والصبغات، وصلت كفاءة عملية المعالجة إلى 99.99%.

المنتجات التى يمكن إنتاجها من قش الأرز
قال بلال، إنه يستخدم كسماد عضوى وكذلك للتقليل من التلوث من استخدام الأسمدة المعدنية، لتساعد فى خفض أكسيد النيتروز المنبعث عن استخدام الأسمدة المعدنية، وتساعد على المعالجة البيولوجية لمتبقيات المبيدات والمركبات العطرية الأخرى، وبذلك تساهم فى إنتاج زراعى نظيف، وتقلل من فقد مياه الرى لانها تعمل على تماسك حبيبات التربة مع بعضها ، كما أنها تستخدم كحامل للعوامل الحيوية (الكائنات الحية الدقيقة النافعة التى تستخدم كعوامل مكافحة حيوية أو مخصبات حيوية)، فبذلك هى تساهم فى مكافحة أمراض النبات وتحسين نمو النبات.

إنتاج شاى الكمبوست كسماد العضوى السائل
ولفت بلال، إلى أنه يتم إنتاج شاى الكمبوست كسماد عضوى سائل من الكمبوست الصلب،و يستخدم رشا على النبات أو يضاف حقنا للنباتات ويمكن من زيادة كفاءته بإثراؤه بالعديد من الميكروبات التى تفيد النبات كالمخصبات الحيوية أو التى تذيب الفوسفور والبوتاسيوم للنبات أو الميكروبات التى تستخدم فى المكافحة الحيوية للنبات (تقلل تلوث الهواء بالمبيدات).

إنتاج المواد الشبيهة بالتربة كبديل للبيت موس (بيت جوز الهند)
وأوضح بلال، أنه يتم استخدام قش الأرز لإنتاج المواد الشبيهة بالتربة وذلك لتقليل ارتفاع أسعار البيت موس/ ويتم إنتاجها من قش الأرز فقط مع التلقيح بالميكروبات الفعالة فى تحليل اللجنين والسيليولوز باستخدام تكنيك تخمر المواد الصلبة، وتم استخدامها ( المواد الشبيهة بالتربة من قش الأرزو بيت جوز الهند الفيرميكوليت بنسبة (1:1:1))،كمهد أو بيئة نمو لإنتاج نباتات الزينة مثل الخطمية ، فكانت النباتات تماثل أو تشابه الشتلات النامية على بيئة الكنترول.

إنتاج عيش الغراب
أكد بلال، أن عيش الغراب من الفطريات عالية القيمة الغذائية، فتم إنتاج عيش الغراب من النوع المحارى على قش الأرز، بالإضافة إلى أنه يمكن استخدام فطر عيش الغراب كمصدر لإنتاج الإنزيمات الصناعية (السليوليز واللاكيز)، كما يستخدم الإسبنت (قش الأرز بعد إنتهاء دورة عيش الغراب) كبيئة نمو للنباتات أو فى الزراعة العضوية، تدريب الطلاب والخريجون والشباب على جميع الأنشطة السابقة، وكيفية عمل مشروعات صغيرة، وتقديم الدعم الفنى والتوعية لجميع أفراد المجتمع المدنى والصناعى والزراعى، وتقديم الاستشارات اللازمة، وعمل البرامج اللازمة لجميع أفراد المجتمع المدنى والصناعى والزراعي.

استخدام قش الأرز كعلف للحيوان
قال بلال إنه يتم خلط قش الأرز مع البرسيم مباشرة، يتم معاملة قش الأرز باليوريا لرفع قيمته الغذائية بزيادة المحتوى البروتينى، مما يؤدى إلى زيادة إنتاجية الحيوان واللبن واللحم مما يقلل من تكاليف الإنتاج.

إنتاج السيلاج (سيلجة قش الأرز الأخضر)
وأضاف أنه يتم معاملة سيلاج قش الأرز بمخلوط بكتيريا حامض اللاكتيك والبكتيريا المحللة للسليلوز مع إضافة المولاس حقق أفضل النتائج من حيث صفات التخمر والتركيب الكيماوى لاستخدامه كعلف غير تقليدى للحيوانات.

إنتاج الفيورفيورال
وأكد أنه ينتج الفيوفيورال من قش الأرز بعد المعاملة الأولية، وله استخدامات كثيرة منها فصل المواد المشبعة وغير المشبعة فى صناعة تكرير المشتقات البترولية على اختلافها، وصناعة مشتقات الفيورفورال المستخدمة فى المواد اللاصقة، والمواد شديدة المقاومة للكيماويات، ومبيد للحشرات، ومذيب لكثير من المركبات العضوية، وصناعة الأدوية، الأصباغ، وصناعة الأقمشة.

إنتاج الوقود الحيوى (الإيثانول والبيوجاز والديزل الحيوي)
قال بلال، إن الوقود الحيوى لها فوائد عدة، فيقلل انبعاث ثانى أكسيد الكربون، ويقلل التلوث من المخلفات، ويقلل الاعتماد على الطاقة التقليدية ومن استيرادها، زيادة الدخل القومى، وزيادة الدخل فى المجتمعات الريفية وإيجاد فرص عمل للشباب.

إنتاج الايثانول
أضاف بلال، أن عملية تحويل المواد اللجنوسيليلوزية إلى ايثانول، تتم تحت ظروف هوائية، تتمثل فى أربعة نقاط رئيسية، المعاملة الأولية للكتلة الحيوية من المواد اللجنوسيليلوزية، ومخلفات النشا (مخلفات البطاطس)، والموز لتحويلها إلى سكريات مختزلة، وعملية التحلل، وعملية التخمر (يجب الإحاطة إلى أن استخدام الميكروب الذى يتم استخدامه فى عملية التخمر، ويتوقف على نوع السكريات المختلفة الناتجة سواء كانت سداسية أم خماسية) ، وعملية الفصل / التقطير.

إنتاج البيوجاز (الكمر اللاهوائي)
قال: "ينتج البيوجاز، تحت ظروف لاهوائية عن طريق المعاملة الأولية للكتلة الحيوية من المواد اللجنوسيليلوزية، وروث الحيوانات ومخلفات الطعام لتحويلها إلى سكريات مختزلة (حيث أن استخدام قش الأرز المطحون أو الغير مطحون الغير معامل فى المخمر يحدث الكثير من المشاكل ويؤثر على عملية إنتاج البيوجاز) ، عملية التحلل، وعملية التخمر (وهى تتم بالبكتيريا المنتجة للميثان)، ويتم إنتاج الميثان بنسبة تتراوح من 60-70% مع انبعاث نسبة تتراوح من 30-40% من ثانى أكسيد الكربون وبعض الغازات الأخرى مثل كبريتيد الهيدروجين".

إنتاج الكهرباء من البيوجاز
وأشار بلال، إلى أنه ينتج الكهرباء من البيوجاز بمرور الغاز على مولد لادارته بالغاز الحيوى، ويتم الاستفادة من هذه التقنية فى إنتاج الكهرباء على نطاق كبير من مخلفات مياه الصرف الصحي.

إنتاج السماد العضوى السائل والشبه سائل بعد إنتاج البيوجاز
وأضاف بلال، أنه يتم إنتاج السماد العضوى السائل والشبه سائل بعد إنتاج البيوجاز، والذى يكون خالى من أى مسببات مرضية للنبات، ويكون فى صورة ميسرة للنبات (يقلل من استخدام الأسمدة الكيماوية) ويمكن إثراؤه بالطحالب واستخدامها فى تغذية الأسماك.