چگونه ورمیفیلتراسیون (Vermifiltration) از کرمها برای مقابله با آلودگی متان در صنایع لبنی استفاده میکند
در حالی که صنعت دامپروری با فشارهای فزایندهای برای کاهش اثرات زیستمحیطی خود روبرو است، یک راهکار بیولوژیکی با تکنولوژی پایین در حال محبوب شدن است. کشاورزان با بهرهگیری از کرمهای خاکی قرمز و میکروبها، کودهای سمی را به منبعی قابل مدیریت تبدیل میکنند و سلاحی قدرتمند علیه انتشار گازهای گلخانهای ارائه میدهند.
علم ورمیفیلتراسیون
مدیریت سنتی کود اغلب بر ذخیرهسازی مایع کود (slurry) در لاگونهای بزرگ با اکسیژن کم متکی است. در این محیطها، میکروارگانیسمهایی موسوم به متانوژن (methanogens) رشد میکنند که با مصرف هیدروژن و دیاکسید کربن، متان تولید میکنند؛ گاز گلخانهای که قدرت گرمایش آن در طول یک قرن تا ۲۷۵ برابر بیشتر از دیاکسید کربن است. علاوه بر این، پخش کردن نامناسب این مایع میتواند منجر به نشت نیترات شود که باعث آلودگی آبهای زیرزمینی و ایجاد شکوفایی جلبکی سمی در آبهای ساحلی میگردد.
در اینجا ورمیفیلتراسیون وارد عمل میشود؛ فرآیندی که توسط شرکت شیلیایی BioFiltro ابداع شده است. این روش از «بیوفیلترهایی» ساخته شده از مواد طبیعی مانند تراشههای چوب و سنگهای رودخانهای خرد شده استفاده میکند. در داخل این تودهها، صدها هزار کرم خاکی قرمز در کنار میکروبهای مفید برای تجزیه مواد آلی فعالیت میکنند. این فعالیت بیولوژیکی به طرز چشمگیری تولید متان و اکسید نیترو را کاهش میدهد و همزمان پاتوژنهایی مانند E. coli و سالمونلا را پیش از رسیدن به خاک یا منابع آب، فیلتر میکند.
گسترش راهکارهای بیولوژیکی در کالیفرنیا
کالیفرنیا، بزرگترین تولیدکننده شیر در ایالات متحده، به آزمایشگاه اصلی برای این مداخلات بیولوژیکی تبدیل شده است. صنعت لبنی مسئول تقریباً ۴۵ درصد از انتشار متان در این ایالت است که بیش از نیمی از آن از کود دام حاصل میشود.
برای مقابله با این مسئله، کالیفرنیا در سال ۲۰۱۶ قانونی را تصویب کرد که واحدهای لبنی و محلهای دفن زباله را ملزم میکند تا سال ۲۰۳۰، میزان انتشار متان را به ۴۰ درصد کمتر از سطوح سال ۲۰۱۳ برسانند. در حالی که هاضمهای (digesters) با تکنولوژی بالا یک پاسخ رایج هستند، بسیاری از کشاورزان، مانند کشاورزان مزرعه لبنی Alberto در Hickman، روش ورمیفیلتراسیون را انتخاب میکنند. محرکهای اصلی این تغییر، سادگی و مقرونبهصرفه بودن هستند. در حال حاضر، هشت سیستم ورمیفیلتراسیون در واحدهای لبنی ایالات متحده فعال هستند و ۱۶ سیستم دیگر نیز در دست ساخت یا برای سال آینده برنامهریزی شدهاند که عمدتاً در قلب کشاورزی کالیفرنیا متمرکز شدهاند.
تأثیرات زیستمحیطی گستردهتر
ابعاد این چالش بسیار عظیم است. موسسه منابع جهانی (World Resources Institute) تخمین میزند که مدیریت کود در مزارع لبنی و خوکداری، ۱.۶ درصد از کل انتشار گازهای گلخانهای ایالات متحده را شامل میشود، در حالی که در سطح جهانی، این امر حدود ۱۰ درصد از کل تأثیر اقلیمی صنعت دامپروری را به خود اختصاص میدهد.
اگرچه گذار به فیلتراسیون بیولوژیکی امیدوارکننده است، اما محققان تأکید میکنند که موفقیت طولانیمدت به آزمایشهای دقیقتر در شرایط متنوع مزارع بستگی دارد. اگر این فناوریهای «طبیعی» به طور مؤثر گسترش یابند، میتوانند نقشی محوری در کمک به بخش لبنی برای دستیابی به الزامات ایالتی ایفا کنند. کالیفرنیا تخمین میزند که این بخش در حال حاضر در مسیر کاهش سالانه انتشار متان به میزان معادل ۵ میلیون تن متری کربن دیاکسید تا سال ۲۰۳۰ قرار دارد، اگرچه کارهای زیادی برای پر کردن شکاف میان وضعیت موجود و اهداف قانونی باقی مانده است.
نکات کلیدی
- فیلتراسیون بیولوژیکی: ورمیفیلتراسیون از کرمهای خاکی قرمز و بیوفیلترهای تراشههای چوب برای تجزیه کود استفاده میکند که به طور قابل توجهی آلودگی متان، اکسید نیترو و نیترات را کاهش میدهد.
- محرکهای قانونی: الزام کالیفرنیا برای کاهش ۴۰ درصدی انتشار متان تا سال ۲۰۳۰، باعث پذیرش هم هاضمهای با تکنولوژی بالا و هم راهکارهای بیولوژیکی کمهزینه شده است.
- ضرورت زیستمحیطی: با توجه به اینکه مدیریت کود ۱۰ درصد از تأثیر اقلیمی جهانی دامپروری را شامل میشود، گسترش این روشها برای جلوگیری از آلودگی آبهای زیرزمینی و گرمایش جو بسیار حیاتی است.