تولید بیوچار ازشاخ و برگ هرس شده درخت هلو و خصوصیات کیفی آن در دماهای مختلف

Abstract

سابقه و هدف: بیشتر خاک‌های مناطق خشک و نیمه‌خشک کمتر از یک درصد ماده‌ آلی دارند و عمدتاً کمبود ماده آلی عامل محدوده کننده‌ای است. سالانه میلیون‌ها تن شاخ و برگ هرس شده درختان در سطح کشور تولیـد می‌شود که می‌تواند در تأمین ماده آلی و بهبود حاصلخیزی خاک‌ها سهیم باشند. وجود پسماندهای آلی ناشی از فعالیت‌های کشاورزی، پیامدهای ناگوار کوتاه و درازمدتی را برای کشاورزی و محیط‌زیست ایجاد کرده است. یکی از راهکارهای فائق آمدن بر این مسائل، تبدیل پسماندهای آلی به بیوچار است. بیوچار یک اصلاح کننده خاک آلی بسیار پایدار، متخلخل، غنی از کربن و ریزدانه است که از پیرولیز بقایای آلی به دست می‌آید. بیوچار خصوصیات مختلف فیزیکی (ساختمان خاک، جرم مخصوص ظاهری، هدایت هیدرولیکی)، شیمیایی (pH، ظرفیت تبادل کاتیونی، میزان مواد آلی) و زیستی خاک (فعالیت میکروبی، تنوع میکروبی، فعالیت آنزیمی و جمعیت میکروبی) را تحت تأثیر قرار داده و موجب بهبود حاصلخیزی خاک می‌شود. هدف از تحقیق حاضر، تولید بیوچار ازشاخ و برگ هرس شده درخت هلو برای اولین بار در کشور و بررسی اثر دماهای مختلف پیرولیز بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آن است.<br /> مواد و روش: شاخ و برگ هرس شده درختان هلو از باغات اطراف شهرستان گرگان تهیه شد و پس از تبدیل به خاک اره، به آزمایشگاه انتقال داده شدند. سپس، در کوره الکتریکی تحت گاز آرگون و در دماهای 300، 400، 500، 600 و 700 درجه سانتیگراد و با زمان ماندگاری یک ساعت، بیوچارهای متنوعی تولید شد. آنگاه، خصوصیات بیوچارهای تولید شده شامل درصد عملکرد، درصدد خاکستر، اسیدیته ، شوری ،درصد کربن آلی، درصد نیتروژن کل، پتاسیم، فسفر، کلسیم و منیزیم قابل تبادل، اندازه‌گیری شدند. <br /> یافته‌ها: عملکرد بیوچارهای تولیدشده با افزایش دما کاهش معنی‌داری داشت. بیشترین درصد عملکرد در دماهای پیرولیز300 و 400 درجه سانتیگراد مشاهده شد. بیشترین میزان کربن آلی (65 درصد) و نیتروژن کل (55/0 درصد) نیز، در دمای 400 درجه سانتی‌گراد به‌دست آمد. کیفیت بیوچار با افزایش دما به‌تدریج کاهش معنی‌داری یافت، بطوریکه بیشترین شوری (88/0 دسی زیمنس یر متر)، بیشترین اسیدیته (6/8)، و کمترین عملکرد (23 درصد) در بیوچار تولید شده در دمای 700 درجه سانتی‌گراد مشاهده شد. بیشترین مقدار خاکستر (73 درصد) در بیوچار 700 درجه سانتی‌گراد و بیشترین ظرفیت نگهداری آب (085/0 گرم بر گرم) نیز، در بیوچارهای تولید شده در دماهای 300 و 400 درجه سانتیگراد به دست آمد. <br /> نتیجه‌گیری: ازآنجایی‌که بـا افزایش دمای فرایند پیرولیز، اسیدیته و شوری بیوچار تولید شده از شاخ و برگ هرس شده درختان هلو افزایش یافته و درصد عملکرد و میزان کربن آلی آن کاهش یافتند، لذا تولید بیوچار از شاخ و برگ هرس شده درختان هلو در دمای 400 درجه سلسیوس جهت استفاده در عملیات اصلاح اراضی شور و قلیایی توصیه می‌گردد.