استفاده از پسماند سبز شهری و ضایعات هرس فضای سبز برای تولید بیوچار و تاثیر آن بر بهبود خاک و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای

پسماندهای سبز شهری، شامل ضایعات حاصل از هرس درختان، علف های هرز، برگ ها و سایر بقایای گیاهی، یکی از اجزای مهم جریان پسماند شهری محسوب می شوند که معمولا به روش های سنتی مانند دفن یا سوزاندن مدیریت می گردند. این رویکردها علاوه بر ایجاد فشار بر محل های دفن و تولید بو و آلودگی، موجب انتشار گازهای گلخانه ای ازجمله متان و دی اکسیدکربن می شوند. یکی از فناوری های نوین مدیریت این پسماندها، تولید بیوچار از طریق فرآیند پیرولیز کنترل شده است؛ فرآیندی که در آن مواد آلی در غیاب یا کمبود اکسیژن و در دمای بالا تجزیه شده و محصولی با کربن پایدار، سطح ویژه بالا و ظرفیت تبادل کاتیونی قابل توجه به دست می آید.در این پژوهش، هدف اصلی بررسی کارایی استفاده از پسماند سبز شهری و ضایعات هرس فضای سبز به عنوان خوراک اولیه برای تولید بیوچار و ارزیابی اثرات آن بر بهبود ویژگی های خاک و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای است. بدین منظور، نمونه های ضایعات هرس از پارک ها و فضاهای سبز شهری جمع آوری و تحت فرآیند پیرولیز در سه دمای متفاوت (۳۵۰، ۵۰۰ و ۷۰۰ درجه سانتی گراد) قرار گرفتند. بیوچار حاصل از هر دما از نظر خواص فیزیکوشیمیایی شامل pH، هدایت الکتریکی (EC)، سطح ویژه، تخلخل، میزان کربن آلی پایدار، و نسبت C/N آنالیز شد. همچنین، آزمایش گلدانی با خاک های فقیر از مواد آلی جهت بررسی تاثیر بیوچار بر ویژگی های خاک و رشد گیاه انجام گرفت.نتایج نشان داد که افزایش دمای پیرولیز باعث افزایش درصد کربن ثابت و کاهش محتوای فرار بیوچار شد، در حالی که pH و سطح ویژه در دماهای بالاتر به طور محسوسی افزایش یافت. بیوچار تولید شده در دمای ۵۰۰ درجه سانتی گراد، با تعادل مناسبی بین پایداری کربن و حفظ ترکیبات مغذی، بهترین شاخص های کیفیت را نشان داد. افزودن بیوچار به خاک منجر به افزایش برابر قابل توجهی در ظرفیت نگهداری آب، بهبود ساختار خاک، کاهش چگالی ظاهری، و افزایش معنی دار محتوای ماده آلی و نیتروژن کل شد. افزون بر این، گیاهان کشت شده در خاک تیمارشده با بیوچار عملکرد زیستی بالاتری نسبت به گروه شاهد نشان دادند، که این امر به بهبود تغذیه معدنی و کاهش تنش آبی نسبت داده شد.از منظر اثرات زیست محیطی، آنالیز چرخه حیات (LCA) و ارزیابی انتشار گازهای گلخانه ای نشان داد که استفاده از پسماند سبز شهری در تولید بیوچار می تواند بین ۴۰ تا ۷۰ درصد میزان انتشار معادل CO₂ را نسبت به دفن یا سوزاندن کاهش دهد. این موضوع به خصوص به دلیل تثبیت بخشی از کربن آلی در ساختار آروماتیک پایدار بیوچار است که در برابر تجزیه میکروبی برای دهه ها تا سده ها مقاوم است.به طور کلی، یافته های این پژوهش نشان می دهد که تبدیل ضایعات هرس و پسماند سبز شهری به بیوچار، علاوه بر کاهش بار زیست محیطی ناشی از مدیریت نامناسب این مواد، می تواند به عنوان یک راهکار پایدار و دو سر سود برای بهبود حاصلخیزی خاک های فقیر و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای مطرح شود. بر این اساس، پیشنهاد می شود که شهرداری ها و مدیریت های پسماند شهری، رویکرد استفاده از سامانه های پیرولیز کوچک مقیاس یا نیمه متمرکز را برای پردازش پسماند سبز شهری مورد توجه قرار دهند، و در عین حال از حمایت های سیاستی و آموزشی جهت توسعه بازار بیوچار و ترویج کاربرد آن در کشاورزی بهره گیرند.

کلیدواژه ها:

پسماند سبز شهری ، ضایعات هرس ، بیوچار ، پیرولیز ، بهبود کیفیت خاک ، کربن پایدار ، کاهش گازهای گلخانه ای ، مدیریت پایدار پسماند