استفاده از پسماند زراعی جهت مواد اولیه فیبری

با توجه مصوبه مجلس شورای اسلامی، در سال‌های اخیر با هدف حفظ و احیاء جنگل‌ها، از هر هکتار جنگل سالانه، نباید بیش از یک متر مکعب چوب برداشت شود؛ با این شرایط، در صورتی که تنها جنگل‌های صنعتی شمال مورد بهره برداری قرارگیرد، سالانه نزدیک به 800 هزار متر مکعب چوب از جنگل‌ها استحصال خواهد شد و در صورت افزودن دو میلیون مترمکعب برداشت چوب از صنوبرکاری و باغات و عرصه‌های خصوصی به 800 هزار مترمکعب برداشت مجاز فوق‌الذکر (بدون احتساب برداشت‌های غیرمجاز)، جمعاً دو میلیون هشتصد هزار متر مکعب چوب در سال تولید می‌شود. اگر مصرف سرانه چوب 17/0 مترمکعب در نظر گرفته شود، برای جمعیت 70 میلیونی، سالانه حدود 11 میلیون مترمکعب چوب نیاز خواهد بود.. لذا با توجه به میزان تولید و مصرف چوب در کشور، سالانه 8 میلیون و دویست هزار مترمکعب کمبود چوب وجود دارد (امیدوار، 1388). بروز مشکلات کمبود چوب باعث شده است که برای رفع خلأهای موجود راه‌کارهای متنوعی مدنظر کارشناسان و صاحبان صنایع چوب و کاغذ قرار گیرد. یکی از روش­های پیشنهاد شده تأمین مواد اولیه از خارج از کشور است با در نظر گرفتن اینکه واردات چوب به دلیل هزینه حمل و نقل بالایی که دارد موجب تحمیل هزینه­های گزافی به صنعت چوب و کاغذ کشور می‌شود و این عامل به افزایش قیمت­ تمام شده محصول نهایی منجر می‌شود. بنابراین واردات چوب به عنوان ماده اولیه در صنایع چوب و کاغذ کشور در بسیاری موارد و مناطق جغرافیایی از لحاظ اقتصادی قابلیت توجیه ندارد. راهکار دیگری که مطرح بوده و می­باشد، کاشت گونه‌های سریع­الرشد از قبیل پالونیا و انواع اکالیپتوس­ها و صنوبرها و خرید چوب از نقاط مختلف اعم از چوب‌های باغی و غیرمثمر است که در سال­های اخیر از طرف صاحبان صنایع تولیدی به اجرا در آمده است، از جمله آنها بوده است. استفاده از پسماند محصولات زراعی دیگر راهکار موجود است که صنایع چوب و کاغذ کشور به صورت ناگزیر باید به سمت آن سوق یابند. آنچه که در این مقاله مورد بررسی قرار می‌گیرد توان بالقوه پسماند شش محصول عمده زراعی کشور برای تأمین تمام یا بخشی از کمبود ماده اولیه در صنایع چوب و کاغذ است که می‌تواند مورد استفاده  قرا گیرد( Garg Mayank etal ، 2007).

استفاده از پسماندهای زراعی در مقیاس صنعتی:

کمبود مواد اولیه خام جنگلی برای استفاده در صنایع چوب و کاغذ موجب شده است تا تحقیقات گسترده دانشگاهی در زمینه استفاده از پسماندهای محصولات زراعی، انجام شود. نتایج این تحقیقات نشان داده است که ضایعات لیگنوسلولزی حاصل از پسماندهای کشاورزی در بسیاری موارد قابلیت استفاده در صنایع چوب و کاغذ را دارا هستند. البته باید در نظر گرفته شود که محصولات نهایی حاصله از پسماندها، ویژگی­های فیزیکی و مکانیکی در حد استاندارد را حفظ کنند. در حال حاضر در ایران با استفاده از پسماندهای کشاورزی مانند باگاس، ساقه‌پنبه و در مقیاس صنعتی، تخته خرده چوب تولید می‌گردد، در سطح آزمایشگاهی ثابت شده است که محصولات تولیدی به استانداردهای مورد نظر رسیده­اند.

 

بررسی  جنبه­های مختلف استفاده از پسماندهای زراعی:

پسماندهای محصولات زراعی از جنبه­هابی زیادی از جمله اقتصادی، تکنولوژیکی، جغرافیایی و .... قابل بررسی هستند. با این حال شناسایی و معرفی منابع لیگنوسلولزی جدید به واحدهای صنایع چوب و کاغذ نیازمند بررسی و تحقیقات جامع بر روی ماده اولیه و همچنین بررسی میزان تولید سالانه این محصولات می‌باشد. از نظر تکنولولوژیکی، تولید این محصولات شرایط ساخت خاص خود را دارند، بطوریکه ساخت انواع صفحات فشرده و کاغذ از پسماند محصولات زراعی با اعمال تغییرات مختصری در شرایط و فرایند تولید مشابه با محصولاتی است که در تولیدشان از چوب به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود، البته گاهی هم در تولید محصولاتی که از این مواد به عنوان ماده­اولیه استفاده می‌کنند به دستگاه­های جدید، نیاز می­باشد تا محصولات حاصل از آنها ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی مورد­ نظر را دارا باشد. از لحاظ جغرافیایی، که از درجه اهمیت بالایی برخوردار است، این که محصولات چه زمان و در چه مناطقی تولید می­شود و از همه مهم­تر فصلی بودن محصولات می­باشد. فصلی بودن، کاربرد را تا حدودی محدود می­سازد، این مواد، لازم است در حجم بسیار زیادی جهت مصرف­ سالانه خط تولید انبار گردند. این مسأله نیاز به انبارهای وسیع که اغلب لازم است سرپوشیده باشند را اجتناب­ناپذیر می­سازد. به­عنوان مثال در کارخانه­های که از باگاس به عنوان ماده اولیه استفاده می­کنند، همواره مشکل تخمیر و دگرگونی که در اثر رطوبت حاصل می­شود یک معضل اساسی قلمداد می‌گردد لذا برای جلوگیری از بروز چنین مشکلاتی لازم است که باگاس به صورت خشک انبار شود (دوست­حسینی، 1386).

 

سود و زیان بقایای گیاهی در خاک مزرعه:

 البته در بسیاری از موارد کشاورزان ترجیح می­دهند که بقایای گیاهی در مزرعه باقی بمانند که این کار دارای یک سری مزایا و معایبی می­باشد، از منافع این کار می­توان به تولید گیاه­خاک (هوموس) که در اثر باقیماندن گیاهان در خاک به مرور زمان و با طی شدن فرآیند پوسیدگی حاصل می­شود، نام برد؛ این عمل به غنی­شدن خاک کشاورزی کمک می­کند. در حال حاضر قیمت هر کیلوگرم گیاه­خاک در بازار داخلی ۵۰ تا ۸۰ تومان است. با توجه به این که متوسط علوفه باقیمانده در سطح مزارع گندم، جو و ذرت در هر هکتار بین ۳ تا ۱۰ تن می­باشد و پس از تبدیل این میزان علوفه به گیاه­خاک ارزش آن معادل ۱۵۰ تا ۸۰۰ هزار تومان می­شود که این امر موجب کاهش مصرف انواع کودهای شیمیایی می­گردد. از طرف دیگر وجود بقایای غلات برداشت شده در خاک موجب حفظ و جذب آب و مواد غذایی در خاک شده و منافذ خاک را افزایش می­دهد و تبدیل آنها به مواد آلی در خاک موجب افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی خاک[1] می­شود. وجود بقایای گیاهی هم­چنین در کنار بهبود خواص فیزیکی خاک مانع از فرسایش خاک شده و به این ترتیب خاک با ارزش زراعی در اراضی کشاورزی حفظ می­شود. بنابراین وجود این بقایای گیاهی در مزارع موجب افزایش تولید محصولات کشاورزی و کاهش هزینه­ها و در نهایت بهره­وری بیشتر در بخش کشاورزی می‌شود و از معایب وجود بقایای گیاهی غلات در اراضی کشاورزی، بوجود آمدن یک اکوسیستم زراعی یا کشاورزی[2] یک اکوسیستم مصنوعی و انسان ساخت است در محیط حالت طبیعی نداشته و منجر به جلب آفات می شود (برزگر، 1387).

 

مزایا و معایب آتش زدن پسماندهای زراعی:

با توجه به اهمیت پسماندهای زراعی به­عنوان یکی از منابع مهم لیگنوسلولزی تجدیدشونده که می­تواند به­صورت بسیار جدی جهت جبران کمبود موادچوبی مورد بهره­برداری قرار گیرد، سالانه در اکثر مزارع کشور بصورت سنتی از بین می­رود (امیری،1383). در بسیاری از موارد پسماندهای زراعی را آتش می­زنند که رایج­ترین روش مدیریت بقایای محصول­های کشاورزی بوده که از زمان آغاز کشاورزی وجود داشته است و با توجه به رشد ادوات کشاورزی و روش­های مدیریتی متنوع، یکی از کارهای است که در ایران بصورت گسترده­ای بر روی پسماندهای زراعی باقیمانده از کشت قبلی انجام می­گیرد (مومنی، 1383). معایب این روش، آلودگی هوا و تخریب خاک می­باشد. علاوه بر ایجاد آلودگی گسترده در جو، موجب از بین رفتن منابع زیست­محیطی و تخریب خاک نیز می­گردد. در بسیاری از اوقات آتش­سوزی­ها به صورت عمدی و توسط کشاورزان به دلیل سادگی و کم­هزینه بودن، پایین بودن سطح آگاهی و درآمد کشاورز، آسان و قابل دسترس بودن این راهکار، نبود قوانین مدون در جهت ممنوعیت سوزاندن بقایای گیاهی در کشور، نبود تکنولوژی مناسب جهت استفاده از بقایای گیاهی در کشور، بین بردن علف­های هرز، ساقه­ها و اجزای باقی­مانده گیاه پس از برداشت محصول، تسهیل در عملیات کاشت و داشت و ... صورت می­گیرد (مومنی،1383) که پیامد این کار از بین رفتن مواد آلی و میکرو ارگانیسم­های خاک، تغییرات شبمیایی و اسیدیته خاک و تخریب اکوسیستم را به همراه خواهد داشت. از اینرو باقی ماندن این مواد و یا سوزاندن آنها هر یک به نوعی می­تواند آلاینده و برای محیط­زیست و مزرعه آسیب­ رسان باشند لذا یافتن راهکاری مناسب برای استفاده بهینه و اقتصادی از این مواد ضروری به نظر می­رسد. از طرفی لزوم یافتن منابع جایگزین برای تأمین الیاف سلولزی مورد نیاز صنعت چوب، با کاهش منابع چوبی و جنگلی در سطح جهان و به­ویژه - به دلیل فقر سرانه جنگل- در کشور ما بیش از پیش احساس می­شود. کمبود منابع جنگلی و چوبی در کشور ما حقیقتی تلخ و انکارناپذیر است که به­تبع آن کاهش ظرفیت تولید و حتی در موارد متعددی تعطیلی کارخانجات صنایع چوب را درسال­های اخیر در پی داشته است، بر اساس مطالعات صورت گرفته، ارزش زیست­محیطی جنگل­ها تا 400 برابر ارزش آنها در تولید چوب است (نصیری، 1387).

در خصوص استفاده از پسماندهای زراعی تحقیقات گونگانونی صورت گرفته است از جمله:

تروگر و همکارانش (1988)، ساخت تخته خرده چوب­های سه­لایه را با استفاده از کاه­گندم و چوب سوزنی­برگان مورد بررسی قرار دادند و عنوان کردند که ویژگی­های تخته­های ساخته شده از کاه گندم در حد تخته­های ساخته شده از چوب نبوده ولی نزدیک استاندارد اروپایی بوده است.

جرت جیجنسین (1977)، تحقیقاتی نیز بر روی استفاده از ساقه آفتابگردان در ساخت تخته خرده چوب انجام داد و با روش­های مختلف ساقه آفتابگردان را مغزگیری نمود و با مخلوط آنها و خرده چوبهای صنوبر اقدام به ساخت تخته خرده چوب کرد. نتایج تحقیق نشان داد که اغلب خواص فیزیکی و مکانیکی با افزوده شدن ساقه آفتابگردان به ترکیب ماده چوبی افزایش یافته است.

طبرسا و علایی (1380)، .بررسی امکان استفاده از کلش برنج به صورت مخلوط با خرده­چوب­های جنگلی برای ساخت تخته خرده چوب استفاده کردند که خواص موردنظر را داشته است.

طبرسا و شیخ الملوکی (1384)، بررسی امکان استفاده از پوست دانه آفتابگردان در صنعت تخته خرده چوب استفاده کردند که از لحاظ ویژگی­های فیزیکی و مکانیکی، مقاومت­های حد استاندارد را داشتند.

 

مواد و روش­ها:

در این مقاله، انواع و میزان پسماندهای زراعی در کشور، مصارف سنتی و صنعتی فعلی و نیز قابلیت تکنیکی و توجیه اقتصادی استفاده از الیاف آنها به عنوان جایگزین چوب برای تولید انواع فرآورده­های چند سازه بررسی شده است. پسماند شش محصول عمده زراعی (باگاس نیشکر، ساقه پنبه، ساقه و کاه غلاتی همچون گندم، جو، برنج، و ذرت‌دانه‌ای) که قابلیت استفاده در صنایع چوب و کاغذ را دارند مورد بررسی قرار دادیم. لذا در این مطالعه میزان تولید آنها، از آمار رسمی وزارت جهاد کشاورزی استخراج شده و سپس میزان پسماند هر کدام پس از مشاوره با متخصصان و مرور تحقیقات داخلی صورت گرفته، براساس شاخص برداشت (HI) و میزان عملکرد اقتصادی(GY) محاسبه و برآورد گردید

ضزیب شاخص برداشت به عوامل بسیاری مانند شرایط آب و هوایی، نوع گونه، روش­های آماری آبیاری متفاوت، نوع و شرایط کاشت، تراکم در زمین کشت، نوع کود میزان کوددهی و سایر عوامل گوناگون وابسته می­باشد و ضریب ثابتی نمی­باشد. بنابراین متوسطی از شاخص­های برداشت هر محصول که طی تحقیق متخصصان که در داخل کشور بدست آمده است، استفاده شد (مدهوشی، 1387).

 

نتایج:

آمار سالانه پسماند شش محصول عمده زراعی طبق آمارنامه جهاد کشاورزی: 

 

جدول شماره 1- سطح زیر کشت و میزان شش محصول عمده زراعی کشور

میزان محصول  (هزار تن)

سطح زیر کشت (هکتار)

نوع پسماند

نوع محصول زراعی

15886

7222311

ساقه و کاه

گندم

3104

1641829

ساقه و کاه

جو

26120

630561

ساقه و کاه

برنج (شلتوک)

2361

307015

ساقه

ذرت دانه ای

5315

61178

باگاس

نیشکر

313

7222311

ساقه

پنبه

53099

9987418

-----------

مجموع

 

ضریب تبدیل محصولات زراعی:

 منظور از میزان پسماند قابل استحصال، میزان پسماندهایی است که پس از برداشت محصول باقی می­ماند البته به جز ریشه و بن­ساقه که در خاک قرار دارد (طبرسا 1381) به دلیل اینکه قسمت­های تحتانی ساقه و ریشه قابل استحصال نیستند، مقدار 15% از عملکرد غیر اقتصادی(NGY) کسر گردید و در نهایت میزان پسماند قابل استحصال از روابط 1 و 2 محاسبه گردید.

 

(رابطه شماره1)                                                                                  NGY= GY × (1- HI) / HI

            (رابطه شماره 2)                                               NGY – (NGY×  0.15%)= میزان پسماند قابل استحصال

 

 

 

جدول شماره 2-  شاخص برداشت (HI) شش محصول عمده زراعی کشور

                 محصول                                      شاخص برداشت (%)

گندم                                                   42

جو                                                     40

برنج                                                   50

ذرت دانه ای                                         29

پنبه                                                   30

باگاس                                                14

 

مقدار تولید سالانه میزان پسماند شش محصول عمده زراعی:

طبق محاسبات صورت گرفته براساس آمار رسمی وزارت جهاد کشاورزی میزان تولید پسماند شش محصول زراعی فوق با استفاده از رابطه شماره (1) و (2) به شرح جدول شماره (3) محاسبه گردید .

 

جدول شماره 3- میزان تولید پسماند شش محصول عمده زراعی کشور

میزان قابل دسترسپسماند

 (هزار تن)

HI )%(

میزان محصول

(هزار تن)

سطح زیر کشت

(هکتار)

نوع پسماند

نوع محصول زراعی

17900

42%

15886

7222311

ساقه و کاه

گندم

3497

42%

3104

1641829

ساقه و کاه

جو

2220

50%

26120

630561

ساقه و کاه

برنج (شلتوک)

578

29%

2361

307015

ساقه

ذرت دانه ای

632

14%

5315

61178

باگاس

نیشکر

620

30%

313

7222311

ساقه

پنبه

25447

----

53099

9987418

--------

مجموع

 

از مجموع 25447000 تن پسماند تولید شده در کشور ساقه و کاه گندم با مقدار 17900000 بیشترین سهم را به خود اختصاص داده است؛ ساقه و کاه جو و برنج به ترتیب با 5/2 و 2/2 میلیون تن از نظر میزان تولید مقام دوم وسوم را به خود اختصاص داده‌اند و در نهایت پسماند ذرت، پنبه و نیشکر (باگاس) نیز هر یک با حدود 600000 تن در رتبه­های بعدی قرار دارند.

 

 بحث و نتیجه گیری:

کشور ایران با توجه به کمبود منابع جنگلی و هم­چنین طرح­های صیانت از جنگل­ها، با مشکل جدی تأمین مواد اولیه چوبی جهت تولید فرآورده­های مختلف لیگنوسلولزی مواجه می­باشد. با دسترسی به تکنولوژی­های جدید و انتقال آن از سایر کشورهای صنعتی و پیشرفته در این صنعت به داخل کشور، می­توان قسمت اعظمی از موانع موجود در این زمینه مرتفع شود.

حجم بالای پسماندهای زراعی در کشور، نشان از پتانسیل بالای پسماندهای زراعی در تولید انواع فرآورده­های چوبی دارد، امری

/ 0 نظر / 139 بازدید