سالها استفاده از کودهای حاصل از فاضلاب شهری در زمینهای کشاورزی به ورود گسترده مواد شیمیایی ماندگار یا PFAS به زنجیره غذایی منجر شده است. این ترکیبات ساختار کربن-فلور بسیار مستحکمی دارند که تجزیه طبیعی آنها را صدها سال به تاخیر میاندازد. اکنون گروهی از پژوهشگران روشی تازه برای پاکسازی خاک کشاورزی ارایه کردهاند که نه تنها هزینه پاکسازی را تا حد زیادی کاهش میدهد، بلکه کیفیت ساختاری خاک را هم حفظ میکند.
خطرات ناشی از آلایندههای شیمیایی در محیط زیست ابعاد متعددی دارد؛ همانطور که ورود ترکیبات مضر به بدن از طریق هوا میتواند مواردی مثل ایجاد آسم و بیماریهای تنفسی را در پی داشته باشد، حضور PFAS در خاک کشاورزی نیز خطر ابتلا به اختلالات هورمونی، بیماریهای قلبی و انواع سرطان را افزایش میدهد. کشاورزان کوچک و تولیدکنندگان محصولات ارگانیک بیشترین آسیب را از این آلودگی دیدهاند، زیرا بدون اطلاع دقیق از ماندگاری این مواد، سالها از کودهای حاوی فاضلاب بازیافتی استفاده میکردند.
روشهای سنتی پاکسازی خاک شامل خاکبرداری عمیق و سوزاندن آن در دماهای فوقالعاده بالا است. این فرایند نه تنها هزینهای بین 800 هزار تا 1.6 میلیون دلار در هر هکتار تحمیل میکند، بلکه لایه حاصلخیز خاک را به کلی نابود کرده و حجم عظیمی از دیاکسید کربن را وارد جو میکند. در مقابل، راهکار پیشنهادی جدید هزینهای در حدود 29 هزار دلار در هر هکتار دارد و در بازهای 20 ساله خاک را بازیابی میکند.
این دستاورد تازه علمی نشان میدهد که با ترکیب فرایندهای طبیعی و اصلاح شیمیایی میتوان راهکارهای پایدارتری برای مقابله با بحرانهای زیستمحیطی یافت. دادههای گزارشهای منتشرشده نیز این بخش از ماجرا را روشنتر میکند.
روش تازه برای پاکسازی خاک کشاورزی چگونه کار میکند؟
مرحله نخست این روش شامل افزودن سنگهای قلیایی خردشده مانند بازالت یا سنگ آهک به خاک آلوده است. این اقدام با افزایش اسیدیته خاک و رساندن pH آن به عدد 7، زیستدسترسی و تحرک آلایندههای PFAS از جمله PFOS و PFOA را افزایش میدهد. سپس گیاهانی مانند شاهدانه یا علفهای چندساله که توانایی بالایی در جذب سریع این مواد دارند در خاک کاشته میشوند تا آلایندهها را از اعماق زمین جذب کنند.
پس از برداشت گیاهان آلوده، زیستتوده حاصل در شرایط بدون اکسیژن و دمای بالا پیرولیز میشود تا به زیستزغال یا بیوچار تبدیل گردد. بر اساس نتایج تحقیقات منتشرشده، گرمایش در دمای حداقل 800 درجه سانتیگراد ترکیبات آلاینده را تثبیت کرده و از بازگشت مجدد آنها به چرخه غذایی یا علوفه دامی جلوگیری میکند. بازگرداندن این بیوچار به خاک، باقیمانده آلایندهها را کاملا غیرفعال میسازد.
تعادل کربنی و چالشهای اقتصادی اجرای طرح
یکی از ابعاد کلیدی این پژوهش، ارزیابی تراز کربن در طول فرایند پاکسازی است. اگرچه فرایند پیرولیز و انتقال محصولات زیستزغال مستلزم مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانهای است، اما فرایند هواپزدگی فرآوریشده با سنگهای قلیایی کربن زیادی را از هوا جذب میکند. محاسبات نشان میدهد که اجرای گسترده این مدل میتواند سالانه تا 10.5 میلیون تن دیاکسید کربن را از جو زمین جذب کند.
با این حال چالشهای عملیاتی متعددی در مسیر بهکارگیری تجاری و سودمند این روش وجود دارد. تامین سنگ بازالت در مقیاس وسیع، نیاز به تجهیزات پیرولیز پیشرفته و زمانبر بودن فرایند در طول دو دهه از جمله موانعی هستند که کشاورزان با آن روبرو خواهند بود. با وجود این چالشها، جایگزینی روشهای تخریبی خاکبرداری با گزینههای بیولوژیک تنها راه منطقی برای حفظ امنیت غذایی و حفظ داراییهای خاک در درازمدت است.
