الأحد 19 يوليو 2026
“العشب الدائم: الحل البيئي الذكي لتحسين الزراعة المستدامة وتحويل التحديات إلى فرص”
من الأرض إلى الطاقة: كيف يمكن للعشب أن ينقذ البيئة
يعتبر العشب الدائم حلاً فعالاً لمواجهة التحديات البيئية المرتبطة بزراعة المحاصيل الأساسية مثل الذرة وفول الصويا، مثل تآكل التربة وانبعاثات غازات الدفيئة. وقد أظهرت أبحاث بقيادة ليزا شولت مور إمكانية تحويل العشب إلى غاز طبيعي متجدد، مما يساهم في تعزيز الاستدامة الاقتصادية والبيئية. أظهرت دراسة حالة في مدينة آميس أن التركيز على الغاز الطبيعي المتجدد كان الخيار الأكثر فعالية من حيث التكلفة. تبرز النتائج الإيجابية للإنتاج على العوائد الاقتصادية والبيئية، مع إمكانية تقليل الانبعاثات الكربونية بشكل كبير.
استراتيجيات زراعية مستدامة: العشب الدائم كحل لمشكلات البيئة
يمكن أن يسهم وضع العشب الدائم بشكل استراتيجي في حقول الذرة وفول الصويا في مواجهة التأثيرات البيئية غير المقصودة لزراعة هذه المحاصيل الأساسية. تشمل هذه التحديات تآكل التربة، وجريان الأسمدة، وانبعاثات غازات الدفيئة. ولتحقيق هذه الفوائد، يجب على المزارعين التأكد من أن استعادة أجزاء من الأراضي الزراعية إلى البراري تكون مربحة.
تحويل العشب إلى غاز طبيعي متجدد
لتعزيز هذه الفكرة، خصصت مجموعة من الباحثين بقيادة عالمة البيئة في جامعة ولاية آيوا، ليزا شولت مور، ست سنوات لدراسة كيفية تحويل العشب المحصود بشكل فعال إلى غاز طبيعي متجدد مربح. وتقول شولت مور، أستاذة في علم البيئة وإدارة الموارد الطبيعية ومديرة مركز “C-CHANGE”: “نستكشف الأسواق الحالية ذات الطلب الثابت، ونستفيد من البنية التحتية القائمة لتقليل نفقات انتقال الطاقة وتحقيق نجاحات عبر قطاعات متنوعة. نبحث عن فوائد للمزارعين، والشركات، والبلديات، والمجتمع”.
أبحاث جديدة حول جدوى الغاز الحيوي
نشرت مجموعة البحث التي تقودها شولت مور عدة مقالات علمية حديثة تناولت جدوى إنتاج الغاز الحيوي من العشب في سيناريوهات ومنظورات متعددة، كاشفة عن إمكانيات النظام لتحقيق الفائدة المتبادلة. ووفقًا للأستاذ المشارك في الهندسة الميكانيكية، مارك مبا-رايت، الذي شارك في تأليف الأبحاث، “من أجل استبدال الغاز الطبيعي بالموارد التي تدعم الزراعة المستدامة، من الضروري حساب إمكانيات إنتاج الطاقة وإثبات جدواها الاقتصادية والبيئية”.
تمويل ودعم البحث
يدعم جزء من البحث الحالي من خلال منحة اتحادية قدرها 10 ملايين دولار في عام 2020، بالإضافة إلى 10 ملايين دولار أخرى من الدعم الفيدرالي في عام 2022، وحوالي 650,000 دولار من مؤسسة والتون العائلية. يركز العمل على تحسين وزيادة استخدام أجهزة التحليل اللاهوائي، حيث يتم إنتاج الغاز الحيوي أثناء التحلل الطبيعي للمواد العضوية دون وجود الأكسجين. يتم احتواء الغاز الحيوي في أجهزة تحليل شبيهة بالخزانات، حيث يمكن معالجته ليصبح وقودًا يمكنه أن يحل محل الغاز الطبيعي المستخرج من البترول، كما يمكن استخدامه في توليد الكهرباء وتصنيع الأسمدة.
دراسة حالة: مدينة آميس
في دراسة نشرت في مجلة “BioEnergy Research”، قام باحثون من جامعة ولاية آيوا بمحاكاة كيفية تمكن سلسلة من أجهزة التحليل الموجودة في منطقة آميس من تلبية احتياجات المدينة من الحرارة والكهرباء. تم استخدام نفايات الماشية، والفضلات الناتجة عن إنتاج الوقود الحيوي، والطعام غير المؤكل، والمجاري، جنبًا إلى جنب مع الكتلة الحيوية من العشب لتغذية ما يصل إلى 10 أجهزة تحليل. تأثرت الترتيبات والحجم وعدد المنشآت بناءً على ما إذا كان التركيز في الشبكة على توليد الغاز الطبيعي أو الكهرباء.
نتائج الدراسة وتوجهاتها المستقبلية
اكتشفت الدراسة أن التركيز على الغاز الطبيعي المتجدد كان الخيار الأكثر فعالية من حيث التكلفة، مع تكلفة معادلة كانت حوالي ضعف السعر التاريخي للغاز الطبيعي التقليدي. يمكن أن تعزز التحفيزات لإنتاج الطاقة النظيفة من جعل التسعير أكثر تنافسية. ورغم ذلك، صرح مبا-رايت بأن مراقبة كيفية تلبية سلاسل التوريد لاحتياجات المدن يساعد قادة المدينة في تصور الفرص المحتملة.
وأشار إلى أنهم يهدفون إلى أخذ تقلبات العرض والطلب على مدار العام بعين الاعتبار، مما يوفر للعمدة سيناريوهات مختلفة للتحليل والتخطيط. كما ذكرت شولت مور، المشاركة في إدارة معهد الاقتصاد الحيوي والحائزة على زمالة ماك آرثر لعام 2021، أن الباحثين تحدثوا عن التحليل اللاهوائي مع المسؤولين من مدن مختلفة في ولاية آيوا، وأبدوا اهتمامًا.
الاستدامة الاقتصادية والبيئية
فحصت ورقة بحثية في مجلة “Global Change Biology Bioenergy” الآثار الاقتصادية والبيئية لاثنين من أجهزة التحليل النظرية التي تتعامل مع الكتلة الحيوية العشبية في حوض نهر غراند في شمال غرب ولاية ميزوري وجنوب غرب ولاية آيوا. ووفقًا لتحليل الباحثين، من المتوقع أن تولد أجهزة التحليل أكثر من 400 مليون دولار من الأرباح على مدى فترة 20 عامًا، بشرط تحقيق الظروف المثلى. وعلى مدى هذه الفترة، من المتوقع أن ينتج 45 مليون جيجا جول من الغاز الطبيعي المتجدد بصمة كربونية أقل بنسبة 83% مقارنة بالغاز الطبيعي المستخرج من الوقود الأحفوري، وهو ما يعادل حوالي 12.5 مليار كيلووات ساعة. كما يُتوقع أن تكون الانبعاثات أقل من الانبعاثات الناتجة عن الإيثانول المشتق من الذرة أو الديزل الحيوي المشتق من فول الصويا.
آفاق المستقبل
من الضروري حساب الأداء المحتمل لأجهزة التحليل التي تعمل على نظام غذائي من العشب، حيث أن معظمها حاليًا يعمل على روث الألبان لإنتاج الغاز الطبيعي المتجدد، كما أوضح مبا-رايت. وقال: “نحن نتحقق للتأكد من أن الفوائد تلبي توقعاتنا”، مؤكدًا أن تقديم دليل للمساعدة في بناء البنية التحتية سيؤدي إلى انخفاض التكاليف في المستقبل.
تحلل الدراسة المواقف المربحة التي تعتمد على برامج ائتمان الكربون الحالية مثل معيار الوقود منخفض الكربون في كاليفورنيا ومعيار الوقود المتجدد الفيدرالي. يتطلب الحصول على أفضل النتائج زراعة العشب عالي الإنتاج واستعادة البراري على الأراضي الزراعية غير المنتجة.
سعى الباحثون لتحقيق أقصى درجات الواقعية في كلا الدراستين، مع الأخذ في الاعتبار جميع التكاليف المعترف بها، بما في ذلك النفقات الرأسمالية. وذكرت شولت مور أنه مع تقدم التقنيات وإصدار نتائج دراسات جديدة، ستصبح النماذج أكثر دقة في المستقبل. وأضافت: “سنعمل على تحسين نماذجنا في المستقبل من خلال دمج البيانات التي جمعتها فرقنا البحثية في ولاية آيوا”.
