الداخلة نيوز: مباركة مركازي

نقدم لكم ان شاء الله هذه المادة الثانية عن الاعشاب البحرية: “استزراع الطحالب”

 تعد الطحالب البحرية مصدرا هاما لتغذية معظم الكائنات البحرية مثل الأسماك والقواقع والقشريات بالإضافة إلى أنها تستخدم كغذاء للإنسان في العديد من دول العالم، كما تعتبر مصدرا طبيعيا للحصول على بعض المواد الكيماوية مثل الجيل[1] والآجار[2]، إلا أن تدهور المصادر الطبيعية لنمو الطحالب البحرية نتيجة الصيد الجارف دفع العاملون في هذا المجال إلى استحداث عدة طرق لاستزراعها.

ولقد تحول استزراع الطحالب البحرية سواء كانت مصدر للحصول على الغذاء أو مواد خام إلى صناعة ديناميكية تخضع لقانون العرض والطلب وهما العاملان المحددان للسعر والربحية في كثير من المناطق العالم، ومن العوامل المحددة للسعر أيضا تكلفة الحصاد وتوافر العاملة والمعدات المستخدمة في عمليات التجفيف والمعالجة وتوافر أدوات النقل.

ما هي الطحالب..؟؟

الطحالب هي كائنات دقيقة وحيدة الخلية ولها قدرة علي التمثيل الضوئي. تتميز بمعدل نمو سريع. تعتبر من اقدم انواع الحياه علي وجه الارض. حيث يعتقد ان الوقود الاحفوري تكون من الطحالب في العصر القديم. وتتم عملية البناء الضوئي في ظل استخدام الكربون والمياه في وجود اشعه الشمس و نسب بسيطة من الفوسفات والنترات والتي ممكن الحصول عليها من مياه الصرف. وفي ظل وجود الظروف الجيدة للنمو, تضاعف الطحالب نموها خلال 24ساعة. بالإضافة الى ذلك, الطحالب تحتوى على محتوى زيت يزداد عن 50% من محتواها الكتلي في بعض انواع الطحالب لذا تم استغلال هذه النسبة لإنتاج الوقود. وتنتج سلالات متنوعه تتراوح في تركيبها بأشكال تتشابه كيمائيا لسلسله الهيدروكربونات البترولية.

تصنيف الطحالب البحرية:

الطحالب البحرية نباتات لا زهرية ثالوثية التركيب أي لا تتميز إلى جذر أو ساق أو أوراق حقيقية وتلتصق بأي دعامات صلبة مثل الصخور والقيعان الرملية. تتواجد الطحالب البحرية على صورتين: على شكل عوالق أو هائمات [3], وعلى شكل أعشاب بحرية.

 تنتمي الطحالب البحرية ذات القيمة الاقتصادية إلى 3 مجموعات رئيسية وهى: الطحالب البنية [4] وتسود المناطق الباردة,   الطحالب الحمراء  [5] وتسود المناطق الدافئة, الطحالب الخضراء[6]. 

أهمية الطحالب البحرية للبيئة:

 تنتج الطحالب البحرية ( كغيرها من النباتات ) الأكسجين وتمتص ثاني أكسيد الكربون في البيئة المائية مما يساعد على تحسين خواص البيئة المائية، وتتميز بعض هذه الطحالب بقدرتها على اختزال التلوث الحراري والإشعاعي، وكذلك قدرتها على امتصاص وتخزين العناصر الثقيلة وتخليص الوسط البيئي منها.

أهمية الطحالب البحرية للإنسان:

1–   توفير فرص عمل للتجمعات السكانية الساحلية حيث تنمو الطحالب البحرية طبيعيا ويقوم المزارعين بجمعها وتجفيفها وتجيزها للاستهلاك المحلى أو التصدير أو توريدها لمصانع إنتاج الاجار أو الالجينات أو الكاراجين[7].

2-    تعتبر الطحالب البحرية مصدر غذائي مهم,  حيث تؤكل هذه الطحالب في بعض البلدان وخصوصا الصين واليابان والفلبين وجزر هاواي.

3-   تستخدم بعض الطحالب البحرية في الأعلاف الحيوانية بهدف توفير الأملاح والمعادن الغذائية والفيتامينات التي يحتاجها الحيوان.

4-   تستخدم الطحالب البحرية في تسميد التربة في المناطق الزراعية بهدف تحسين خصائص التربة وزيادة المادة العضوية والاستفادة من قدرتها على الاحتفاظ بالمياه داخل التربة.

5-   تستخدم الطحالب البحرية في الطب، في علاج الغدة الدرقية مكافحة الديدان.

6-   تستخدم الطحالب البحرية في إنتاج مرطبات الجلد وأدوات التجميل.

استزراع الطحالب البحرية:

اختيار موقع الاستزراع: هناك أربعة عوامل أساسية يلزم توافرها في المواقع المراد استزراع الطحالب فيها وتلعب دورا مهما في تحديد كمية الإنتاج واستمرارية المشروع وهى:   الضوء،  درجة الحرارة،  نوعية المياه،  وحركة المياه.

العوامل الحيوية التي تتحكم في اختيار الموقع: قد تتحكم الحيوانات الزاحفة والقارضة في نجاح أو فشل المشروع، وهناك بعض الهائمات البحرية تتغذى على النباتات والطحالب المستزرعة أو بعض الأسماك ومن المهم التخلص من الأعشاب غير المرغوب فيها. هناك مؤشرات تدل على صحة الطحالب المستزرعة,  كاللون ومعدل النمو ويفقد النباتات لونه نتيجة التعرض للهواء وقد يسبب شدة حركة المياه تكسير الطحالب وموتها.

العوامل البيئية للتحكم في اختيار المواقع: يفضل البعد عن مصادر المياه العذبة مثل السيول والفيضانات,  كما يفضل أن تكون حركة التيارات المائية بين 20-40 متر في الدقيقة وايضا  يفضل أن يكون موقع المزرعة في خلجان محمية, كما يجب  تجنب الملوحة المرتفعة التي تزيد عن الملوحة البحر المعتادة.· يراعى ايضا ان تكون خصوبة المياه جيدة وذات شفافية محدودة.

خطوات استزراع الطحالب البحرية:

تبدا هذه العملية بإعداد وتجهيز المواد المستخدمة في الاستزراع مثل الحبال ومواسير بلاستيك واستيروفوم..الخ.  يليه  تثبيت مواسير في القاع الضحل وكذلك تثبيت الخيوط في المواسير أعلى القاع, لتنتهي  بربط شتلات الطحالب في الحبال البلاستيكية وغمرها في مياه البحر حتى تتعرض للجفاف.

طرق استزراع الطحالب البحرية:

1– الاستزراع المفرد:  وفيه تكون الطحالب المستزرعة مثبتة أعلى القاع، ويلزم أن يتوفر في الموقع الخصائص الآتية: المياه ضحلة[8],  قاع البحر رملي, فالطحالب البحرية تنمو طبيعيا في الموقع و المياه خصبة وخالية من الملوثات ومصادره.

2–الاستزراع المتكرر: وفيه يتم إستزراع الطحالب على القاع ويلزم أن يتوفر في الموقع الخصائص الاتية: موقع الاستزراع محمي من الأمواج العاتية،  حركة المياه في الموقع معتدلة المياه عميقة (حوالى 10متر).

3- الاستزراع المتعدد: وفيه يتم إستزراع الطحالب كمحصول ثانوي داخل أقفاص الأسماك، حيث تعتبر مخلفات الأسماك وبقايا الأعلاف سمادا جيدا للطحالب البحرية، وتوفر الطحالب ظلالا جيدة الأسماك.

حصاد الطحالب البحرية المستزرعة:

يتم حصاد الأعشاب البحرية بعد 45 – 60 يوما من التربية ويتم ذلك بثلاث طرق: اولا,  نزع الطحالب أو قطعها من حبل الاستزراع في حالة الاستزراع المتكرر داخل الموقع. ثانيا, حل حبل الاستزراع من طرفيه المثبتين في المواسير ثم يتم نزع الطحالب. واخيرا, سحب المحصول ومعه الحبال والمواسير إلى منطقة العمل على الشاطئ ثم يتم نزع الطحالب.

الأعمال التى تلى حصاد الطحالب:

يتم تنظيف الطحالب البحرية [9]من العوالق والاعشاب الغريبة والرمال وغيرها. كما يجب تجفيفها[10].  يتم تجفيف الطحالب بعد الحصاد والانتهاء من تنظيفه مباشرة وتستمر عملية التجفيف من 2 – 3 أيام، كما يجب أن تكون نسبة الرطوبة في المحصول 35 – 40 %.و يتم هذه العملية عبر الطريقة الارضية[11], ثم طريقة التعليق[12].  بعد التجفيف[13] يتم لف الطحالب البحرية في بالات كبيرة بغرض الاستخدام أو التصدير حيث يسهل تداولها ويقلل من تكاليف شحنها. و يتم تخزين محصول الطحالب البحرية لفترة زمنية قصيرة بشرط أن يكون مستودع التخزين نظيف جيد التهوية,  أن تكون الطحالب المخزنة غير رطبة,  ألا تخزن الطحالب مكومة بعضها فوق بعض.

زراعة الطحالب البحرية لتوفير اعلاف بديلة ومنافسة للشعير

هنا نريد توجيه انتباهكم الى دعوة الخبراء الزراعيين الى الاستفادة من زراعة الطحالب البحرية في صناعة الأعلاف، نظرا لأهميتها الكبرى واحتوائها على نسبة عالية من البروتين تصل إلى 75 في المائة من وزن الطحلب. إن الدراسات أثبتت الاستفادة من الطحالب البحرية في توفير الأمن الغذائي للإنسان والحيوان، خصوصا أنه يمكن إضافتها إلى الأعلاف المالئة[14] وتحويلها إلى أعلاف مغذية رخيصة الثمن تكون بديلة ومنافسة للشعير.
ان  إمكانية استخدام الطحلب في إنتاج علف للمواشي بكميات كبيرة ، هذه الكمية يمكن تحويلها إلى مادة غذائية عالية القيمة بإضافة الطحلب إلى التبن لإنتاج تبن مغذي بنسبة بروتين تتجاوز 17 في المائة لتصبح نسبة البروتين فيه أعلى من الشعير والبرسيم . بالإضافة الى انه  يمكن الاستفادة من الطحالب التي يمكن إنتاجها في الجهة  بسهولة كبيرة نظرا لتوفر كافة عوامل إنتاجها وهي المياه ذات المحتوى الملحي ما بين 36-38 وجزء/الالف [15]، دون الاغفال عن  تمتع مدينة الداخلة  بمناخ دافئ وبأكثر من 300 يوم مشمس طوال السنة[16]،  وهي توفر الطاقة اللازمة لنمو الطحالب ودرجة الحرارة العالية وهي متوفرة بالكميات المطلوبة، والعنصر الوحيد المضاف وهو النيتروجين الذي يضاف بكميات قليلة في بداية مرحلة النمو لتنشيط الخلايا الطحلبية لإسراع التمثيل الغذائي للطحلب. وحول الاستخدامات الأخرى لزراعة الطحالب إنه يمكن الاستفادة من المياه المستخدمة في الدورة الطحلبية أكثر من مرة بدون مشاكل، كذلك يمكن استخدامه في مزارع الأسماك وزراعة الخضراوات؛ نظرا لاحتوائها على بقايا الطحالب التي تعد البروتين المغذي للنبات تزيد من خصوبة التربة.

إنتاج الوقود الحيوي من الطحالب الخضراء

اتجهت أبحاث الخبراء والمتخصصين في الفترة الأخيرة إلى التركيز علي إنتاج الوقود الحيوي من الطحالب الخضراء، خاصة بعد إقرار بدء مرحلة نضوب النفط في فترة زمنية قريبة،. وايضا مشكله الغذاء المحتمل حدوثها في حاله استخدام المنتجات الزراعية او مخلفاتها في الوقود الحيوي لإنتاج منتجات الوقود مثل وقود الديزل الحيوي, الايثانول, الجازولين الحيوي و غيرهم من منتجات الوقود الحيوي.

وقد اشارت العديد من الدراسات الحديثة الي ان الطحالب الخضراء كمصدر للوقود تندرج تحت لواء مصادر الطاقة المتجددة وخاصا بعد التزايد المستمر في سعر الوقود الاحفوري. فهي تنمو بسرعة ولها أثر محدود على البيئة ولا تؤثر علي الاحتياج العالمي للغذاء مثل القمح والذرة والسكر.

 وتشير معظم الدراسات العلمية الي امكانية انتاج الزيوت من حوالي 25-50 طن للهكتار الواحد سنويا من الطحالب الخضراء. وتحتوي الطحالب الدقيقة, من بين بعض المركبات البيوكيميائية الأخرى علي الدهون المحايدة والدهون القطبية  و استرات الشمع.  

يختلف المحتوي الدهني للطحالب المجهريه 1-90% من الوزن الجاف ويوقف علي نوع وسلاله الطحالب وظروف الانتاج. أن عملية إنتاج الوقود من الطحالب تمر بعدة مراحل؛ ففي البداية لا بد من تأكد جودة الزيت الموجود داخل الخلايا ثم استخلاصه، وفى النهاية، وبمعادلة كيميائية، يتم تحويل الزيوت إلى بيوديزل[17].

واستخدام الطحالب كسماد اثبت كفاءة عالية للانتاج, فأي محصول زراعي يحتاج إلى عناصر غذائية معينة، كوحدات البوتاسيوم والأوكسجين ووحدات الفوسفور، ومن ثم فهي تحتاج إلى أي مركب يحتوى على هذه العناصر والطحالب غنية بها.

مرحلة الانتاج والتكرير

من اجل تطوير مستدام والحصول علي المردود الاقتصادي المطلوب من استخدام الطحالب, فان استخدام الكتلة الحيوية[18]  لابد ان يتم الانتفاع بها. ومن هنا يتضح اهمية التكرير للطحالب المجهرية ليتم فصل و تحديد الكتلة الحيوية المطلوب الحصول عليها. ان مصطلح التكرير يوصف تحليل وتجزئة العديد من السلاسل الكيمائية بواسطة التكامل بين العمليات الحيوية في ضوء الاستدامة وخفض التكلفة مع التركيز علي الكفاءة البيئة.

الانتاج التجاري للطحالب الخضراء قائم علي استخدم تقنيات مختلفة للإنتاج: استخدام الانابيب الشفافة او حاويات تسمي المفاعلات الحيوية او النظام المفتوح (مثل استخدام المجاري المائية) والأخيرة تختص للإنتاج الصناعي الكبير. وفي الآونة الاخيرة اصبح متبع النظام الجامع ما بين النظمين المغلق في المرحلة الاولي ثم النظام المفتوح لاحقا به. وتعد مزارع انتاج الطحالب ذات منافع متعددة.

منافع مزارع انتاج الطحالب

ان انتاج  المواد الدهنية يفوق الانتاج من المحاصيل الزراعية فبعد مرحلة استخلاص الزيوت من الطحالب ، يمكن الاستفادة منها كأعلاف غنية بالبروتين وصالحة للاستخدام في تغذية الحيوان والدواجن والأسماك. كما انها تدخل في صناعه الايثانول والميثان والسماد العضوي, وذلك نظرا لارتفاع نسبة الامينات الموجبة الي الفوسفات السالبة. ويتم انتاج الطحالب الخضراء حاليا كبديل للوقود علي نطاق واسع من اجل خفض تكاليف الانتاج. ايضا انتاج الغذاء الكيمائي والوقود من الطحالب سوف يخضع للكثير من التحسينات والتطورات اللازمة حتي تصبح ذات مردود اقتصادي

بخلاف ان الطحالب تنتج الدهون, تقوم ايضا بإنتاج البروتين ومركبات الكربون والسكريات. وبعض سلالات الطحالب تقوم بتكسير مركبات السكريات لا نتاج الكحول في ظل توافر الظروف المناسبة للتفاعل.

والكتلة الحيوية للطحالب يمكنها التشكل لا نواع مختلفة من المواد الكميائية والبوليمرات,. او الوقود الحيوي, غذاء وعلف و ايضا المركبات النشطة بيولوجيا من خلال تقنيات المعالجة والمحفزات المجهرية والتحلل الحراري.

وسيتبع ان شاء الرحمان…

[1] : وتمثل أهم منتج يستخلص من الطحالب البحرية في إنجلترا والولايات المتحدة والنرويج وفرنسا وتستخلص من الطحالب البنية التي تنمو في المناطق المياه الباردة .

[2] : هناك 3 منتجات من الأجار تستخدم في الأوساط الغذائية للكائنات الدقيقة أو في تفاعلات السكر أو في الصناعات الغذائية، ويستخلص الآجار من الطحالب

[3] : يطلق عليها الفيتوبلانكتون

[4] : Phaeophyta

[5] : Rhodophyta

[6] : Chlorophyta

[7] : هناك 3 منتجات رئيسية من الكاراجيينان لكل ومن أكثر هذه المنتجات استهلاكا هى Kappa وتستخلص من الطحالب الحمراء 

[8] : تتشكل المياه الضحلة من تراكم الرواسب الرملية في مصبات الأنهار

[9] : التنظيف

[10] :التجفيف

[11]: الطريقة الارضية: حيث يتم نشر الطحالب على حصيرة أو شباك في الهواء الطلق وتتعرض للشمس ويجب مراعاة التالى:· التقليب بإستمرار لتسريع عملية التجفيف ومنع عملية التعفن.· تجنب التجفيف باستخدام الحرارة أو البخار لأنه قد يؤدى إلي تكسير مادة الكارجنين.· تجنب الطحالب للمياه وحمايتها من الأمطار لأن زيادة نسبة الرطوبة تقلل من الفترة التخزينية للمحصول ويؤثر على نسبة الأملاح والمواد الغذائية فيها.

[12] : طريقة التعليق: حيث يتم تعليق الطحالب علي حبال في الهواء الطلق وتساعد هذه الطريقة في سرعة تجفيف الطحالب في وقت قصير.

[13] : التخزين

[14] : أي التي لا تغذي بل تملأ الجهاز الهضمي للحيوان

[15] :حسب معطيات المختبر العلمي البيولوجي بالجهة

[16] :من مقالة بجريدة القدس العربي بعنوان: مدينة «الداخلة»:  الوحيدة في العالم حيث تشرق الشمس وتغرب على صفحة البحر

[17] : يعني الوقود المصنع الجديد من مواد خام من أصل حيواني و نباتي يمكن إستعماله لتشغيل محرك ميكانيكي ، يمكن إستخراجـة من بطريقة رئيسية من زيت النباتات أو من شحم الحيوانات .و يحل البيوديزل مكان البترول 

[18] : بروتين, دهون وكربوهيدات