الحدُّ من التلوُّث بالأمونيا باستخدام الفحم

توصَّل باحثون في جامعة كورنيل وبالتعاون مع باحثين في كندا وأستراليا إلى استخدام جديد ومهمٍّ للفحم النباتي؛ إذ يمكن لهذا الفحم أن يمتصَّ كمِّيات نيتروجين كبيرةً من الأمونيا الملوِّثة للهواء، وينتج عنه سمادٌ بطيء الانبعاثات؛ يحوي على  نتروجينٍ أكثر من معظم روث الحيوانات المستخدَم كسمادٍ عضوي أو مضافات التربة الأُخرى.

يعدُّ مركَّب الأمونيا (النشادر) من المركَّبات المتوفِّرة بكثرة في الأسمدة النباتية، والتي تقدِّم النيتروجين المغذِّي للنبات بصورة حيوية مناسبة، لكنَّه أيضاً غازٌ سريع التفاعل؛ ويمكنه الارتباط مع ملوِّثات الهواء الأُخرى لتشكيل جسيمات ملوِّثة خطيرة قد تسبِّب أمراضاً تنفسية، وكذلك يساهم أيضاً في التغيُّر المناخي مساهمة غير مباشرة؛ إذ تتحوَّل الزيادات في الأسمدة النباتية في التربة إلى مركَّب أكسيد النتروز وهو أحد الغازات الدفيئة، ولذا فإنَّ الحدَّ من الأمونيا الزائدة له ارتباط وثيقٌ بحماية البيئة.

والفحمُ مادَّة طبيعية تنتج عن احتراق المواد العضوية النباتية ويُعرَف أيضاً باسم الفحم النباتي، وهو مادة موجودة في الطبيعة ويُنتج كمضافات زراعية.

وقد أشارتِ البحوث الحديثة إلى الفوائد الزراعية المحتمَلة للفحم وأثارت الاهتمامَ بخواصِّه الكيميائية وقدرته على الاحتفاظ بالعناصر الغذائية الأساسية للنباتات وتزويدها لها.

عمل الباحثون في معهد Canadian Light Source لأبحاث الضوء في جامعة ساسكاتشوان University of Saskatchewan على التعرُّف إلى آلية تفاعل غاز النشادر مع الفحم النباتي في ظروف طبيعية.

ومع أنَّ الدراسات السابقة أظهرت أن هذه التفاعلات تحدث بين الأمونيا ومنتجات كربونية معدَّلة تحت درجات حرارة عالية، لكنَّها لم تحدِّد درجة الحرارة المحيطة وظروف الضغط اللَّازمة للتفاعل، أمَّا الدراسة الحديثة فقد كشفت عن قدرة الفحم على التقاط النيتروجين من الأمونيا المحمولة جوَّاً عن طريق تكوين روابطَ تساهمية، ومن شأن هذه الاكتشاف أن يُسهم في إنتاج أسمدةٍ منخفضةِ الانبعاثات من الغازات الدفيئة.

قدَّم الشعاع الضوئي الموجود في معهد CLS أفضل طريقة لاستكشاف آلية احتفاظ الفحم بالنيتروجين من الأمونيا؛ إذ تبيَّن أنَّ الاحتفاظ بالنيتروجين يجري عن طريق مجموعة متنوِّعة من الروابط التساهمية، ويعدُّ هذا الاكتشاف تغييراً مهمَّاً في اتجاه البحث؛ إذ يعني أنَّ النيتروجين الذي التُقط من السماد أو الروث قد يكون أقلَّ عرضة للخسارة بالترشيح (التسرُّب) أو التطاير ممَّا كنا نعتقد سابقاً.

يؤدِّي النيتروجين دوراً مهمَّاً في تغيير المناخ، ويوجد بأشكال عديدة بعضها أساسي للكائنات الحية، وبعضها الآخر غازات سامَّة أو ضارَّة، وإن توفير ما يكفي من النيتروجين للمحاصيل الزراعية مع تقليل تسرُّب النيتروجين إلى المياه الجوفية أو الانبعاثات الغازية في الغلاف الجوي له نتائج بيئية مهمَّة.

في الوقت الحالي؛ يمكن فقدان ما يصل إلى 50% من النيتروجين الذي يذهب إلى منشأة التسميد على شكل غاز الأمونيا، وبالمقابل فإنَّ التقاطه مباشرةً من المصدر يمكن أن يخفِّض التلوُّث كثيراً مع المحافظة على المغذِّيات الضرورية للنبات.

وتشيرُ المزيد من الأبحاث التي تتمحور حول هذا الاكتشاف المميَّز إلى أنَّ التأثير البيئي لاحتجاز النيتروجين بواسطة الفحم من غاز الأمونيا يمكن أن يؤدِّي دوراً مهمَّاً في دورات الكربون والنيتروجين العالمية.

وإضافة إلى قدرتها على تحسين إدارة المغذِّيات الزراعية؛ ينبغي أيضاً مراعاة تأثيرات الفحم في التربة والهواء والماء على تخزين النيتروجين وتوفُّره في النظم البيئية الطبيعية.

المصادر:

1- هنا

2- هنا