افزودن بیوچار (Biochar) به فرایند کمپوست‌سازی می‌تواند نقش چشمگیری در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای ایفا کند. پژوهش‌های جهانی نشان داده‌اند که این ماده باعث کاهش گازهای متان و اکسید نیتروژن می‌شود، در حالی که سطح دی‌اکسید کربن تقریباً ثابت می‌ماند. این یافته‌ها نتیجه‌ی یک فراتحلیل جامع از ۱۲۳ مطالعه و بیش از هزار آزمایش در شرایط مختلف است که تصویری شفاف از تأثیر واقعی بیوچار ارائه می‌دهد.
بیوچار چگونه گازها را کاهش می‌دهد؟
بیوچار یک ماده‌ی جامد غنی از کربن است که از حرارت دادن زیست‌توده تولید می‌شود. ساختار متخلخل آن همانند یک اسفنج در محیط گرم و مرطوب عمل کرده و ترکیب هوا و رطوبت را در خود نگه می‌دارد. این ویژگی، زندگی میکروارگانیسم‌ها و نحوه‌ی تشکیل گازها در چرخه‌ی کمپوست را به‌طور مستقیم تحت تأثیر قرار می‌دهد.
گازهای متان و اکسید نیتروژن تأثیر گرمایی بسیار بیشتری نسبت به دی‌اکسید کربن دارند. بر اساس ارزیابی‌ها، اکسید نیتروژن در طول یک قرن صدها برابر قوی‌تر از CO₂ موجب گرمایش زمین می‌شود. بنابراین، کاهش این دو گاز حتی با ثابت ماندن دی‌اکسید کربن، دستاورد بزرگی برای اقلیم به شمار می‌آید.
دکتر جینگ‌فان شو از دانشگاه کشاورزی نانجینگ (NAU) که سرپرستی این تحلیل را برعهده داشت، توضیح می‌دهد:
«بیوچار مانند یک اسفنج عمل می‌کند که تهویه را بهبود می‌بخشد، گازهای مضر را جذب کرده و مواد مغذی را تثبیت می‌کند.»
به گفته‌ی او، این تعادل موجب می‌شود که کمپوست نهایی، نیتروژن بیشتری را برای استفاده‌ی گیاهان حفظ کند.
نتایج جهانی درباره‌ی تأثیر بیوچار
این تحقیق نوعی فراتحلیل (Meta-analysis) است که داده‌های چندین پژوهش را ترکیب می‌کند تا الگوهایی را آشکار سازد که در آزمایش‌های منفرد قابل مشاهده نیستند. نتایج نشان دادند که بیوچار توانسته در طیف گسترده‌ای از مواد اولیه و شرایط اقلیمی، انتشار گازها را به طور قابل توجهی کاهش دهد.
در جزئیات مطالعه آمده است که رسانایی الکتریکی (EC) – شاخصی از میزان نمک‌های محلول – در سطوح بالا می‌تواند اثرات مفید بیوچار را کاهش دهد. به بیان دیگر، غلظت بالای نمک در ترکیب اولیه، عملکرد جذب و فعالیت میکروبی را محدود می‌کند.
کمپوست‌سازی سازگار با اقلیم
پژوهشگران هشدار داده‌اند که اسیدی بودن بیش از حد نیز می‌تواند اثر بیوچار را تضعیف کند، زیرا خاصیت بافری مخلوط را کاهش داده و باعث از بین رفتن نیتروژن می‌شود. در مقابل، زمانی که pH در محدوده‌ی خنثی تا کمی قلیایی و رطوبت در سطح متعادل باشد، ساختار متخلخل بیوچار فعالیت میکروبی هوازی را به‌طور پایدار حفظ می‌کند.
در این شرایط، مناطق تولید متان کوچک‌تر شده و مسیرهای نیتروژنی به سمت حفظ نیتروژن در توده‌ی کمپوست تغییر می‌کنند. به گفته‌ی پروفسور ژنگ‌چین شیونگ از دانشگاه علوم و هنر سیچوان:
«با تنظیم دقیق شرایط کمپوست‌سازی، می‌توانیم بازیافت پسماندهای آلی را به فرآیندی کاملاً دوستدار اقلیم تبدیل کنیم.»
مقدار و زمان افزودن بیوچار
نتایج آزمایشگاهی نیز از تأثیر بیوچار بر جذب نیتروژن و کاهش تبخیر آمونیاک پشتیبانی می‌کنند. بررسی‌ها نشان داده‌اند که بیوچار اکسیدشده در مقایسه با نوع غیر اکسیدشده، نیتروژن بیشتری را نگه می‌دارد و فراریت آمونیاک را کاهش می‌دهد.
با این حال، مقدار بیوچار اهمیت دارد. افزودن بیش از حد آن می‌تواند ذرات را به هم بچسباند و نقاط مرطوبی ایجاد کند که محل مناسبی برای رشد میکروب‌های تولیدکننده متان است. در مقابل، مقدار کم نیز تأثیر قابل‌توجهی بر تهویه یا شیمی توده ندارد.
بهترین نتیجه زمانی حاصل می‌شود که میزان بیوچار در حد میانی حفظ شود؛ نه خیلی کم و نه خیلی زیاد. در این حالت، هم متان و هم اکسید نیتروژن کاهش یافته و نیتروژن بیشتری در توده باقی می‌ماند.
نکات کلیدی برای استفاده از بیوچار در کمپوست
- ترکیب اولیه را متعادل نگه دارید: نسبت کربن به نیتروژن باید در محدوده‌ی پایین تا متوسط باشد.
- رطوبت را کنترل کنید: نه خشک و نه بیش از حد مرطوب؛ میزان متوسط بهترین نتیجه را دارد.
- از مواد اولیه شور اجتناب کنید: رسانایی الکتریکی بالا اثر جذب بیوچار را کاهش می‌دهد.
- pH را تنظیم کنید: محیط خنثی تا کمی قلیایی به حفظ نیتروژن کمک می‌کند.
- مقدار بیوچار را متوسط نگه دارید: دوز میانی کارایی گاززدایی و تثبیت نیتروژن را بهینه می‌کند.
- پایش مداوم: در طول فرآیند، تغییرات رطوبت، pH و نمک را دنبال کنید تا عملکرد بیوچار حفظ شود.
این پژوهش که در نشریه Nitrogen Cycling منتشر شده، نشان می‌دهد که با اندکی تنظیم در ترکیب و شرایط، می‌توان فرآیند کمپوست‌سازی را به روشی کارآمد و سازگار با اقلیم تبدیل کرد.
جمع‌بندی
بیوچار نه‌تنها انتشار گازهای گلخانه‌ای مانند متان و اکسید نیتروژن را کاهش می‌دهد، بلکه با تثبیت نیتروژن، کیفیت کمپوست را نیز بهبود می‌بخشد. رعایت تعادل در دما، رطوبت، pH و مقدار بیوچار، کلید موفقیت در کمپوست‌سازی پایدار است.
