كيف يستخدم الترشيح الدودي الديدان لمعالجة تلوث الميثان في مزارع الألبان

في الوقت الذي تواجه فيه صناعة الثروة الحيوانية ضغوطاً متزايدة للتخفيف من أثرها البيئي، بدأ حل بيولوجي منخفض التقنية في اكتساب زخم كبير. فمن خلال الاستفادة من ديدان الأرض الحمراء والميكروبات، يقوم المزارعون بتحويل السماد السام إلى مورد يمكن إدارته، مما يوفر سلاحاً قوياً ضد انبعاثات الغازات الدفيئة.

علم الترشيح الدودي (Vermifiltration)

تعتمد إدارة السماد التقليدية غالباً على تخزين سائل السماد (slurry) في برك كبيرة منخفضة الأكسجين. وفي هذه البيئات، تزدهر الكائنات الدقيقة المعروفة باسم "منتجات الميثان" (methanogens)، حيث تستهلك الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون لإنتاج الميثان—وهو غاز دفيئة تبلغ قدرته على الاحترار ما يصل إلى 275 ضعف قدرة ثاني أكسيد الكربون على مدى قرن من الزمان. علاوة على ذلك، يمكن أن يؤدي النثر غير السليم لهذا السائل إلى تسرب النترات، مما يلوث المياه الجوفية ويؤدي إلى تكوين ازدهار طحالب سامة في المياه الساحلية.

وهنا يأتي دور الترشيح الدودي، وهي عملية ابتكرتها الشركة التشيلية BioFiltro. تعتمد هذه الطريقة على استخدام "مرشحات حيوية" (biofilters) مصنوعة من مواد طبيعية مثل رقائق الخشب وصخور الأنهار المسحوقة. وداخل هذه الكومات، تعمل مئات الآلاف من ديدان الأرض الحمراء جنباً إلى جنب مع الميكروبات المفيدة لتفكيك المواد العضوية. ويقلل هذا النشاط البيولوجي بشكل كبير من إنتاج الميثان وأكسيد النيتروز، مع تصفية مسببات الأمراض مثل الإشريكية القولونية (E. coli) والسالمونيلا قبل أن تصل إلى التربة أو إمدادات المياه.

توسيع نطاق الحلول البيولوجية في كاليفورنيا

أصبحت كاليفورنيا، أكبر منتج للحليب في الولايات المتحدة، ميداناً رئيسياً لاختبار هذه التدخلات البيولوجية. وتتحمل صناعة الألبان مسؤولية حوالي 45% من انبعاثات الميثان في الولاية، حيث ينشأ أكثر من نصف هذه الانبعاثات من السماد.

ولمكافحة ذلك، سنت كاليفورنيا قانوناً في عام 2016 يلزم مزارع الألبان ومكبات النفايات بخفض انبعاثات الميثان بنسبة 40% دون مستويات عام 2013 بحلول عام 2030. وبينما تعد أجهزة هضم الألبان عالية التقنية استجابة شائعة، يختار العديد من المزارعين، مثل أولئك الموجودين في مزرعة Alberto Dairy في Hickman، عملية الترشيح الدودي. وتتمثل الدوافع الرئيسية لهذا التحول في البساطة وفعالية التكلفة. حالياً، تعمل ثمانية أنظمة للترشيح الدودي في مزارع الألبان الأمريكية، مع وجود 16 نظاماً آخر قيد الإنشاء أو مقررة للعام المقبل، وتتركز هذه الأنظمة بشكل كبير في القلب الزراعي لكاليفورنيا.

الأثر البيئي الأوسع

إن حجم التحدي هائل؛ إذ يقدر معهد الموارد العالمي (World Resources Institute) أن إدارة السماد في مزارع الألبان والخنازير تمثل 1.6% من إجمالي انبعاثات الغازات الدفيئة في الولايات المتحدة، بينما تساهم عالمياً بنحو 10% من إجمالي الأثر المناخي لصناعة الثروة الحيوانية.

وبينما يبدو الانتقال إلى الترشيح البيولوجي واعداً، يؤكد الباحثون أن النجاح على المدى الطويل يعتمد على إجراء اختبارات أكثر صرامة في ظل ظروف المزارع المتنوعة. وإذا تم توسيع نطاق هذه التقنيات "الطبيعية" بفعالية، فقد تلعب دوراً محورياً في مساعدة قطاع الألبان على تلبية التفويضات الحكومية للولاية. وتُقدر كاليفورنيا أن القطاع يسير حالياً على المسار الصحيح لخفض انبعاثات الميثان السنوية بما يعادل 5 ملايين طن متري من ثاني أكسيد الكربون بحلول عام 2030، على الرغم من بقاء عمل كبير لسد الفجوة للوصول إلى الأهداف التشريعية.

النقاط الرئيسية

• الترشيح البيولوجي: يستخدم الترشيح الدودي ديدان الأرض الحمراء والمرشحات الحيوية المصنوعة من رقائق الخشب لتفكيك السماد، مما يقلل بشكل كبير من تلوث الميثان وأكسيد النيتروز والنترات.
• المحركات التنظيمية: يدفع تفويض كاليفورنيا لخفض انبعاثات الميثان بنسبة 40% بحلول عام 2030 نحو اعتماد كل من أجهزة الهضم عالية التقنية والحلول البيولوجية منخفضة التكلفة.
• الضرورة البيئية: مع مساهمة إدارة السماد بنسبة 10% من الأثر المناخي العالمي للثروة الحيوانية، يعد توسيع نطاق هذه الأساليب أمراً بالغ الأهمية لمنع تلوث المياه الجوفية والاحترار الجوي.