تمتلك مصر أعداد من الحيوانات المجترة "الأبقار والجاموس والأغنام والإبل"، وتنتشر هذه الحيوانات في الريف المصري وهذه الحيوانات تنتج كميات لا بأس بها من السماد يوميًا. تشتمل هذه الكمية الهائلة من السماد الحيواني على ملوثات مختلفة، بما في ذلك المحتوى الغذائي، والكائنات المسببة للأمراض، والمضادات الحيوية البيطرية، والمعادن الثقيلة، وكلها يمكن أن تلوث التربة والمياه الجوفية.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن إطلاق العديد من الغازات الدفيئة، مثل أكسيد النيتروز وثاني أكسيد الكربون والميثان، في الغلاف الجوي عن طريق السماد الحيواني، وهو ما يمثل حوالي 20% من إجمالي غازات الدفيئة، ومع ذلك، بسبب الآثار السلبية على كل من البيئة وصحة الإنسان، هناك حاجة ملحة إلى طريقة جديدة لمعالجة السماد الحيواني بأمان مع حماية البيئة أيضًا.

لقد نشأ الاهتمام المتزايد بإنتاج الغاز الحيوي من السماد الحيواني بسبب عاملين: الرغبة في توليد الطاقة الخضراء والرغبة في إدارة نفايات الماشية بشكل أفضل. حيث يمكن تحويل النفايات العضوية الموجودة في السماد الحيواني باستخدام الهضم اللاهوائي، والذي يعد حاليًا أكثر التقنيات المعترف بها عالميًا للقيام بذلك. إن إنتاج السماد الحيواني هو عملية كيميائية حيوية يتم إجراؤها في بيئة لاهوائية بواسطة مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة.

يمكن أن ينتج كيلو جرام واحد من روث الأبقار ما يقارب من 40 لترًا من الغاز الحيوي. وتشير التقديرات إلى أنه من المحتمل أن تنتج بقرة وجاموس واحدة متوسطة الحجم 10 كجم من الروث يوميًا. يحتوي السماد الحيواني على كمية كبيرة من المواد العضوية التي يمكن تحويلها بشكل فعال إلى غاز حيوي عن طريق الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية في ظل ظروف خالية من الأكسجين. ويمكن للغاز الحيوي، باعتباره طاقة نظيفة متجددة، أن يحل محل الوقود الأحفوري التقليدي لتوليد الحرارة والكهرباء؛ يمكن استخدام المادة الهاضمة لتحضير الأسمدة المركبة ومع ذلك، يواجه الهضم اللاهوائي للسماد الحيواني بعض تحديات الكفاءة، بما في ذلك انخفاض إنتاج الغاز الحيوي، وانخفاض التحلل البيولوجي للجزيئات المعقدة بسبب نقص الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية.

وبالتالي تظهر الحاجة إلى استخدام اللقاحات الغنية بالميكروبات لمعالجة هذه المشكلات في عملية الهضم اللاهوائي.

يمكن أن يكون التلقيح بالمواد الحيوية الغنية بالتركيز الميكروبي وسيلة لتحسين إنتاج الغاز الحيوي من أنظمة التخمرات اللاهوائية، كما يمكن للمغذيات الدقيقة الموجودة في اللقاح أن تعزز نشاط الإنزيم الذي يحول في النهاية المركبات العضوية المعقدة إلى سكريات بسيطة (على سبيل المثال السليوليز والزيلاناز وهما الإنزيمان الرئيسيان اللذان يحولان الليجنوسليلوز إلى سكريات مختزلة)، علاوة على ذلك، تؤدي أنشطة الإنزيم الأعلى إلى زيادة تدهور الكتلة العضوية، وإنتاج الغاز الحيوي. كما يمكن تحقيق إنتاجية عالية من الغاز الحيوي أيضا عن طريق إضافة بيئة تنمية الفطريات الغنية بالإنزيمات المحللة لتحسين التحلل الحيوي للمواد العضوية. كما العديد من اللقاحات مثل النفايات المعوية للحيوانات المجترة، والحمأة المهضومة والسماد الحيواني، وبقايا صناعة الخل، وحماة الصرف الصحي أو مياه الصرف الصحي الخاصة بالألبان، حيث تم استخدام هذه البيئات لتحسين نمو الميكروبات اللاهوائية ونشاطها.

يزداد إنتاج الغاز الحيوي خطيًا مع زيادة نسبة اللقاح في نفايات الطعام. كما أدى التلقيح بمساعدة ميكروبات الكرش إلى أعلى إنتاج للغاز الحيوي من روث الماشية، بنطاق يتراوح بين 37.5-50%، وقد أظهرت الدراسات أن كمية اللقاح في روث الماشية لها تأثير كبير على كمية الغاز الحيوي المنتج. كما خلصت دراسات أخرى لتأثير اللقاح على روث الماشية إلى أن إنتاج الغاز الحيوي يزداد مع كل مجموعة من نسبة المادة المضافة اللقاح. من ناحية أخرى، أظهرت عديد من الأبحاث أن البكتيريا الموجودة في الهضم تفضل الكاتيونات المعدنية الكروم والنحاس والنيكل والزنك، مما أدى إلى زيادة إنتاج الميثان. بناءً على تلك النتائج من هذه الدراسات، فما زال العديد من الدراسات مستمر للبحث في تأثير التلقيح بالمخلفات المعوية للحيوانات المجترة ونسبها في روث الأبقار. بالإضافة الى أن العديد من الدراسات وضعت في هدفها الأساسي تحسين إنتاج روث الأبقار عن طريق تلقيح الفضلات المعوية للحيوانات المجترة في ظروف درجة مئوية متوسطة 37مº.

ومن هذه المقالة نهدف للإشارة الى انه باتباع تلك النهج فيمكننا توفير الغاز الحيوي لكل منزل بالريف مما يسهم في تقليل انبعاث الغازات الدفيئة كما يساعد في توفير الطاقة الخضراء رخيصة الثمن وأيضا التقليل من استهلاك الطاقة الأحفورية لمساعدة الدولة في العبور من أزمتها الاقتصادية خاصة مع ارتفاع أسعار الغاز الأحفوري والمشتقات البترولية.

أضف الى ذلك استخدام الكتلة الصلبة الناتجة من التخمر في عمل السماد العضوي الذي يمكن استخدامه في الزراعة بإضافته للأراضي ليسهم في تقليل الاعتماد على السماد المعدني بشكل ما والذي يكلف الدولة في إنتاجه أو استيراده ويكون غالى الثمن مما يؤثر على الفلاح المصري..

بقلم/ الأستاذ الدكتور / فوزي محمد أبو دنيا
المدير الأسبق لمعهد بحوث الإنتاج الحيواني – مركز البحوث الزراعية