كيف يمكن للنفايات البشرية أن تساعد في إنتاج الغذاء؟

يشكل المرفق الصناعي الجديد في ضاحية سياتل بالولايات المتحدة بداية لتكنولوجيا مستقبلية، حيث يمكنه معالجة النفايات البرازية من الناس والماشية بأمان مع إعادة تدوير العناصر الغذائية التي تعد حيوية للزراعة ولكنها في نقص متزايد في جميع أنحاء الأراضي الزراعية في البلاد. 

داخل المصنع الذي تبلغ مساحته 2.3 فدانا، والذي تفوح منه رائحة الأمونيا الخفيفة، تقوم المغازل الدوارة العملاقة بتحويل الحمأة الساخنة للغاية والرواسب الحيوية من محطات معالجة مياه الصرف الصحي المحلية إلى ما يسميه المهندس "كريب البراز"، حسب تقرير نشره موقع "MIT Technology Review" وترجمته "عربي21".

وتقوم الكاشطات العملاقة بإيداع المادة الحيوية المخبوزة على حزام ناقل ومجفف لإنتاج كومة متنامية من الأسمدة المعقمة. تستخدم طريقة معالجة النفايات البخار المضغوط الناتج في خطوة سابقة، مما يقلل من الكهرباء اللازمة بنسبة 95%. بالإضافة إلى الأسمدة الجافة، تنتج العملية الأمونيا والماء النقيين تقريبا. 

وصممت شركة سيدرون تكنولوجيز الهندسية في سياتل هذا النظام، الذي يسمى فاركور، وهو مملوك لشركة جينيريت أبسايكل التي تتخذ من سان فرانسيسكو مقرا لها. وتستخدم محطات معالجة مياه الصرف الصحي في جميع أنحاء البلاد الحرارة العالية والتسميد وأجهزة تشبه طناجر الضغط لتحويل الكتلة الحيوية المتبقية إلى أسمدة غنية وغطاء نباتي ومواد مضافة أخرى للتربة تحمل أسماء مثل بلوم وتاغرو (اختصار لـ"تاكوما غرو").

وتقوم بعض هذه المحطات بمعالجة مياه الصرف الصحي في خطوة منفصلة لاستخراج الفوسفور ــ وهو عنصر غذائي أساسي للنباتات وعنصر شائع في النظام الغذائي البشري ــ ووضعه في طبقات لتشكيل حبيبات مستديرة، في تقنية تشبه إلى حد ما بناء اللآلئ. وتخلق هذه التكنولوجيا، التي طورتها شركة مقرها سانت لويس تدعى أوستارا، سمادا بطيئ الإطلاق يمكن بيعه مرة أخرى للمزارعين. 

وبحسب التقرير، فإن المراحيض المحمولة حتى يمكن أن تكون بمثابة مركبات لاستعادة المغذيات، من خلال أساليب التقاط النيتروجين التي طورتها مجموعات "إعادة تدوير البول" مثل معهد ريتش إيرث وويستد في فيرمونت وشركة سانيتيشن 360 إيه بي في السويد. ولأن أنظمتنا الغذائية الغنية بالبروتين تحتوي على كميات وفيرة من النيتروجين، فإن هذا العنصر يمكن إعادة تدويره بسهولة من البول والبراز. 

وأشار التقرير إلى أن صناعة الأسمدة من العناصر الغذائية التي نفرزها نحن والحيوانات الأخرى لها تاريخ طويل وملون؛ فقد ساعدت على مدى أجيال الثقافات الأصلية في جميع أنحاء العالم على خلق تربة خصبة بشكل استثنائي. لقد فقدت هذه الأنظمة شعبيتها في الثقافة الغربية، لكن الباحثين والمهندسين انضموا إلى المدافعين عن إعادة صياغة البراز والبول ومكوناتهما كموارد طبيعية لا تقدر بثمن لإعادة استخدامها بدلا من المنتجات المهدرة التي يتم حرقها أو دفنها.

والآن تُظهِر العديد من الشركات كيفية توسيع نطاق التحول بأمان باستخدام تقنيات موفرة للطاقة. يقول آرون تارتاكوفسكي، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Epic Cleantec، التي تستخدم تفاعلا كيميائيا والحرارة لتحويل مياه الصرف الصحي إلى مياه نظيفة ومضافات طبيعية للتربة: "نحن نحب معالجة عامل الاشمئزاز بشكل مباشر". 

بحسب التقرير، فإن الواقع أن دراسة حديثة نشرت في مجلة إدارة البيئة تصف محطات معالجة مياه الصرف الصحي بأنها "مناجم نيتروجين بيولوجية متجددة" قادرة على توفير المكون الأساسي ولكن الباهظ الثمن من حمأة الصرف الصحي المستصلحة في وقت يجد فيه العديد من المزارعين صعوبة بالغة في الحصول عليها.

ويخلص المؤلفون إلى أن مياه الصرف الصحي يمكن أن "تتحول إلى مادة خام مهمة لإنتاج الأسمدة العضوية المعدنية المستدامة من الموارد المتجددة المتاحة محليا، مع خفض البصمة الكربونية".

كما يمكن أن يساعد استخراج النيتروجين والفوسفور لإعادة الاستخدام في إزالة هذه الملوثات من تدفقات المحطات والحد من كمية المواد العضوية المخصصة لمكبات النفايات وبحيرات السماد، التي تخزن وتدير تركيزات هائلة من نفايات الماشية. وبعبارة أخرى، فإن إعادة إدراج أنفسنا في نظام إعادة التدوير الطبيعي يمكن أن يساعدنا في تلبية احتياجات الكوكب المتزايدة من الغذاء دون تلويث البيئة بشكل غير ملائم. 

يقوم نظام فاركور بتسخين البراز الوارد وفصله إلى مادة صلبة وبخار. وتسمح عملية تسمى إعادة ضغط البخار الميكانيكي بإعادة استخدام البخار المضغوط كمصدر للحرارة بينما يتم فصل بخار الماء والأمونيا وتقطيرهما. ويحمل الحزام الناقل/المجفف المواد الصلبة المتبقية إلى المغازل العملاقة لصنع الكريب ثم إلى شاحنة تنتظر في الأسفل.

ويبيع المصنع الآن ثلاث إلى أربع شاحنات محملة بهذا السماد الجاف للمزارع كل أسبوع. ويقول ستانلي جانيكي، كبير مسؤولي الإيرادات في شركة سيدرون تكنولوجيز، إن العديد من الشركات مهتمة أيضا باستخدام منتج الأمونيا لصنع الأسمدة بدلا من استخلاصها من الوقود الأحفوري.
 
وتقول كيمبرلي وورشام، مؤسسة ورئيسة تنفيذية لوكالة استشارات الصرف الصحي والنظافة الصحية FLUSH (اختصار لـ "التعلم الميسر للصرف الصحي والنظافة العامة") عن شركة فاركور: "قد يكون من المثير حقا أن يكون لدينا تقنية مثل هذه تعمل إذا كانت قادرة على مساعدتنا في إغلاق الحلقات البيئية المتعلقة بالأسمدة والوصول إلى المياه النظيفة. أحب رؤية التقنيات الجديدة القادمة التي يمكن أن تحدث ثورة في كيفية الاستخدام وإعادة الاستخدام".

ولكن وورشام تخشى أن يثبت أن إدارة مثل هذه التكنولوجيا المعقدة قد تكون غير مستدامة إذا لم تجتذب ما يكفي من العمال ذوي المهارات اللازمة، حسب التقرير.

ومن الممكن أن يشكل تأمين التصاريح والتراخيص التنظيمية تحديات أيضا. ويقول تارتاكوفسكي: "عندما أنظر إلى سبب عدم القيام بذلك من قبل، فإن الأمر لا علاقة له بالتكنولوجيا. بل له علاقة كاملة بالإطار التنظيمي". 

ويقول المدافعون إن العديد من اللوائح القائمة لم تفكر قط في إمكانية استخدام مياه الصرف الصحي لتوليد منتجات مفيدة بدلا من الملوثات. على سبيل المثال، المياه التي تطلقها محطة فاركور نظيفة بما يكفي لإعادة استخدامها، لكن المسؤولين المحليين يتصرفون بحذر. وللوفاء بلوائح التفريغ، ترسل المحطة تدفقها إلى محطة معالجة مياه الصرف الصحي القريبة بدلا من الأراضي الرطبة المجاورة. 

وعلى الرغم من التحديات، تنتشر التكنولوجيا الأساسية: فقد تبنت مزرعتان للألبان في الغرب الأوسط النظام، وتعمل مزرعة ثالثة عليه. يقول جانيكي إن أكبر نظام تم تركيبه في ولاية إنديانا يبلغ حجمه خمسة أضعاف نظام تحويل الصرف الصحي في منطقة سياتل، مع إمكانية تحويل 250 مليون جالون سنويا من روث الأبقار إلى مياه قابلة لإعادة الاستخدام، وأسمدة عضوية، والأمونيا. إن تحويل النفايات بكفاءة إلى منتجات مشتقة من الطبيعة يمكن أن يقضي على انبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري من السماد المخزن وإنتاج الأسمدة التقليدية مع تعويض الطاقة اللازمة لتشغيل المزرعة. 

وأشار التقرير إلى أن استراتيجيات تحويل النفايات إلى أسمدة، حتى لو تم توسيع نطاقها، لن تكون كافية بمفردها للمساعدة في إطعام سكان الكوكب المتزايدين. ومع ذلك، من خلال النظر إلى الناس ليس فقط كمستهلكين ولكن أيضا كمنتجين، يمكنهم مساعدتنا على الاستفادة بشكل أفضل بكثير من بعض الأصول الطبيعية غير المقدرة والتي لن تنضب في أي وقت قريب. 

المصدر: عربي21