سیمان زیستی (Bio-cement) حاصل از ضایعات پوست میگو برای تثبیت شنهای روان در طوفانهای گرد و غبار فرامرزی

پدیده ریزگردها و طوفانهای گرد و غبار فرامرزی به یکی از چالشهای اساسی زیست محیطی و بهداشتی منطقه خاورمیانه و به ویژه کشور ایران تبدیل شده است. منشا اصلی این پدیده عمدتا مناطق بیابانی و خشک با پوشش سطحی سست و شنهای روان است که در اثر وزش بادهای شدید، ذرات ریز خود را تا مسافتهای بسیار دور منتقل می کنند. در این میان توسعه فناوری های زیستی و استفاده از پسماندهای آلی به عنوان رویکردی نوین و پایدار مورد توجه محققان قرار گرفته است. فناوری نوظهور سیمان زیستی (Bio-cement) مبتنی بر فرآیند رسوب گذاری کربنات کلسیم به واسطه آنزیم اوره آز است که در طبیعت توسط برخی میکروارگانیسم ها تولید می شود. این فرآیند که با نام MICP (Microbially Induced Carbonate Precipitation) شناخته می شود، قادر است ذرات ماسه و شن را در کنار یکدیگر سیمانی کرده و به یک توده سنگی یکپارچه تبدیل نماید. پسماندهای پوست سخت پوستان مانند میگو، خرچنگ و شاه میگو سرشار از کیتین و منابع غنی کلسیم هستند که می توانند به عنوان جایگزینی مناسب و ارزان قیمت برای منابع شیمیایی مورد استفاده قرار گیرند. پوست میگو که به عنوان پسماند صنایع فرآوری غذاهای دریایی در مقادیر بسیار زیادی تولید می شود حاوی ۲۰ تا ۳۰ درصد کیتین و همچنین مقادیر قابل توجهی کربنات کلسیم است. این ترکیب منحصر به فرد پوست میگو را به یک زیست توده ارزشمند برای تولید سیمان زیستی تبدیل کرده است. در فرآیند پیشنهادی، آنزیم اوره آز از طریق تخمیر کیتین استخراج شده از پوست میگو تولید شده و سپس در مجاورت یون های کلسیم موجود در همان پسماند، واکنش رسوب کربنات کلسیم را کاتالیز می کند. یکی از مهم ترین مزایای این روش نسبت به فناوری های مشابه، عدم نیاز به آب قابل توجه و هزینه بسیار پایین اجرا است. فرآیند MICP مبتنی بر کیتین میگو را می توان به شکل پودر خشک یا سوسپانسیون غلیظ در مناطق بیابانی پخش کرد تا در تماس با رطوبت جزئی موجود در هوا یا رطوبت سطحی، خاک واکنش تثبیت آغاز شود. این روش علاوه بر حذف آلاینده های نفتی و شیمیایی از ظرفیت بالایی برای پیاده سازی در مقیاس وسیع و با مشارکت جوامع محلی برخوردار است. در نهایت این مقاله به بررسی جامع پتانسیل استفاده از ضایعات پوست میگو به عنوان منبع تولید سیمان زیستی برای تثبیت شنهای روان می پردازد. رویکرد ارائه شده مبتنی بر فناوری زیستی MICP و اقتصاد چرخشی می تواند به عنوان یک راهکار پیشگیرانه و پایدار در مدیریت کانون های داخلی گرد و غبار و همچنین همکاری های فرامرزی منطقه ای مطرح شود. کاهش چشمگیر هزینه ها نسبت به روش های شیمیایی (بیش از ۷۰ درصد)، حذف نیاز به شبکه آبیاری و استفاده از پسماندی که خود یک معضل زیست محیطی محسوب می شود، از جمله امتیازات کلیدی این فناوری است که در بخش های بعدی مقاله به تفصیل مورد بحث قرار خواهد گرفت.

کلیدواژه ها:

سیمان زیستی ، ضایعات پوست میگو ، شنهای روان ، طوفانهای گرد و غبار فرامرزی