پژوهش‌های حفاظت آب و خاک (Mar 2024)
بررسی اثر نمک‌های فلزی بر برخی خصوصیات بیوچار ساقه پنبه
Abstract
سابقه و هدف: کاربرد سوخت‌های فسیلی و تغییر کاربری اراضی سبب افزایش فاجعه بار کربن در اتمسفر شده است و کاهش کیفیت خاک، گرمایش جهانی و تغییر اقلیم را بدنبال داشته است. کمبود ماده آلی، شوری و قلیایی بودن خاک، سه محدودیت مهم خاک‌های مراتع قشلاقی ایران است. بیوچار، یک ماده غنی از کربن است که طی فرایند پیرولیز از مواد اولیه حاوی کربن در دمای بالا و شرایط تقریباً بدون اکسیژن تولید می‌شود و به‌منظور بهبود کیفیت خاک، ترسیب کربن و حذف آلاینده‌ها از محیط‌زیست استفاده می‌شود. بیوچار را می‌توان به منظور کاربردهای خاص یا نیل به نتایجی بخصوص، مهندسی طراحی نمود. افزایش درصد کربن پایدار و بهبود خصوصیات فیزیکی- شیمیایی بیوچارهای مهندسی شده می‌تواند نقش مهمی در ترسیب کربن و اصلاح خصوصیات خاک‌های مراتع قشلاقی ایفا نماید. مواد و روش‌ها: ساقه پنبه پس از شستشو و خشک شدن به قطعات کمتر از ۲ سانتیمتر خرد گردید. آنگاه به مدت ۴ ساعت در محلول با غلظت ۲۰ درصد نمک‌های فلزی کلرید کلسیم، کلرید منیزیم و کلرید آهن غوطه ور شده، دوباره خشک گردید. سپس، در کوره الکتریکی و در دماهای ۳۰۰، ۴۰۰، ۵۰۰، ۶۰۰ و۷۰۰ درجه سانتی‌گراد و با زمان ماندگاری دو ساعت، ۲۰ بیوچار شاهد و مهندسی شده از ساقه های پنبه تیمار شده با نمک های فلزی مختلف و تیمار نشده تولید شده، درصد عملکرد، درصد کربن آلی، درصد کربن پایدار، اسیدیته، و هدایت الکتریکی آنها اندازه‌گیری شد و نسبت وزن کربن پایدار به وزن ماده اولیه نیز، محاسبه گردید. تجزیه و تحلیل آماری در نرم افزار SPSS نسخه ۱۶ با استفاده از روش تجزیه واریانس واریانس یک‌طرفه و آزمون توکی انجام شد.یافته‌ها: با افزایش دمای پیرولیز در تمامی بیوچارها (مهندسی شده و شاهد) روند کاهشی عملکرد مشاهده گردید بطوریکه بیشترین درصد عملکرد آنها در دما پیرولیز ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد مشاهده شد. بالاترین درصد عملکرد (۲۰/۵۰ درصد) در بیوچار تیمار شده با کلرید آهن تولید شده در دمای ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد بدست آمد. بیشترین میزان کربن آلی (۹۷/۵۰ درصد) و کربن پایدار (۵۷/۹۹ درصد) به ترتیب در بیوچارهای شاهد تولید شده در دمای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد و بیوچار تیمار شده با کلرید آهن تولید شده در دمای ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد به دست آمد. بیشترین افزایش در نسبت وزن کربن پایدار به وزن ماده اولیه در بیوچار تیمار شده باکلرید آهن تولید شده در دمای ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد مشاهده شد. کمترین و بیشترین قابلیت هدایت الکتریکی (۱/۱ و ۴۳/۷ دسی‌زیمنس یر متر) در بیوچار شاهد تولید شده در دمای ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد و بیوچار تیمار شده با کلرید کلسیم تولید شده در دمای ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد به دست آمد. بیشترین و کمترین اسیدیته (۸۳/۹ و ۶۰/۵) در بیوچار شاهد تولیدشده در دمای ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد و بیوچار تیمار شده با کلرید آهن تولید شده در دمای ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد مشاهده شد. نتیجه‌گیری: با توجه به محدودیت‌های موجود در خاک مراتع قشلاقی ایران و خصوصیات بیوچارهای شاهد و اصلاح شده به همراه انرژی لازم برای تولید آنها، بیوچار تولید شده از ساقه پنبه تیمار شده با نمک کلرید آهن در دما۳۰۰ درجه سانتی‌گراد دارای بیشترین عملکرد و کربن پایدار بالایی بوده، پایین‌ترین اسیدیته و هدایت الکتریکی قابل قبولی دارد. لذا، به منظور استفاده در پروژه‌های ترسیب کربن و بوته کاری در مراتع قشلاقی ایران توصیه می‌شود.
Keywords
