معمل عبد اللطيف جميل للأمن المائي والغذائي العالمي (J-WAFS) في الميدان: الصخور من أجل تحسين المحاصيل – توفير سماد البوتاسيوم في سائر أنحاء أفريقيا

أنطوان ألانوري، أستاذ مساعد في قسم علوم المواد والهندسة بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) يقود أحد المشروعات البحثية السبعة التي حصلت مؤخرًا على تمويل من معمل عبد اللطيف جميل للأمن المائي والغذائي العالمي (J-WAFS). يهدف أنطوان إلى تطوير نوع جديد من سماد البوتاسيوم المشتقة من الفلسبار (K feldspar)، معدن متوفر على نطاق واسع يمكن إنتاجه محليًا، بدلاً من الاعتماد على الإمدادات المكلفة من كلوريد البوتاسيوم المستورد.

أجرت “فتح الآفاق” حوارًا مع الأستاذ الدكتور ألانوري حول المشروع وأهدافه.

ما عنوان مشروعك البحثي؟

يُطلق على المشروع “سماد بوتاسيوم ميسور التكلفة من مجموعة الفلسبار في أنحاء أفريقيا”.

ما المشكلة التي تسعى إلى حلها؟

بحلول عام 2030، تتوقع الأمم المتحدة أن يبلغ عدد سكان العالم 8,5 مليار نسمة – إذ زاد عدد السكان 1,2 مليار خلال 15 عامًا فقط من 2015 – وستصل الزيادة إلى 9,7 مليار بحلول عام 2050[1]. معدلات النمو هذه مذهلة بالفعل، ولكن الأكثر من ذلك عندما تفكر كثير في هذا الأمر، من المتوقع في أجزاء من العالم تكافح بالفعل لتلبية الاحتياجات الغذائية والمياه لسكانها الحاليين اليوم. تتوقع منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة (FAO)، مع زيادة الأشخاص الذين يحتاجون للطعام بنسبة 33% بحلول عام 2050، أنه سيتعين زيادة الإنتاج الغذائي بنسبة 70%[2] – لذلك نحن بحاجة إلى البحث عن سبل لإنتاج المزيد من الغذاء بطريقة أكثر كفاءة. السماد هو أحد السبل لزيادة المحاصيل، لكن في البلدان الأكثر حاجة،  الحلول المستوردة مكلفة جدًا.

اليوم، كندا وروسيا وروسيا البيضاء تمثل أكثر من 85% من إنتاج العالم من كلوريد البوتاسيوم (KCI)، وهو المركب الأكثر استخدامًا لسماد البوتاسيوم في الزراعة. مع أن الإمدادات رخيصة ومتاحة بسهولة في البلدان الواقعة في نصف الكرة الشمالي، إلا أن لوجستيات النقل في البلدان الواقعة في نصف الكرة الجنوبي تجعل كلوريد البوتاسيوم مُكلفًا للغاية ونادرًا. وفي الوقت نفسه، التربة في نصف الكرة الجنوبي والمناطق الاستوائية تتمتع بتركيبة مختلفة عن التربة في نصف الكرة الشمالي. وهذا يعني أن كلوريد البوتاسيوم ليس فعالاً للتسميد في تلك المناطق. لذا، نهدف إلى تطوير سماد بوتاسيوم جديد عن طريق المعالجة الحرارية المائية لفلسبار البوتاسيوم – معدن متوفر على نطاق واسع في سائر أنحاء العالم، بما في ذلك أفريقيا – في جود أكسيد الكالسيوم. وهذا قد يكون مفيدًا بشكل خاص للزراعة في المناطق الاستوائية في شمال أفريقيا، حيث 1) تكاليف نقل كلوريد البوتاسيوم باهظة، و2) التربة ليست مناسبة تمامًا لسماد كلوريد البوتاسيوم، و3) فلسبار البوتاسيوم (K feldspar) متوفر بسهولة.

لماذا كان كلوريد البوتاسيوم المركب الأكثر استخدمًا في تصنيع سماد البوتاسيوم؟

في نهاية القرن التاسع عشر، اكتشف المهندسون الزراعيون رابطًا بين أنواع التربة وعناصر معينة موجودة في الأرض. إلا أنه حتى اكتشاف مناجم الملح في ألمانيا، لم يستطع أحد الوصول كلوريد البوتاسيوم عالي الفاعلية. وفجأةً، توصلت ألمانيا بسهولة إلى كلوريد البوتاسيوم – لم تضطر إلى الحفر عميقًا في الأرض للوصل إليه، فقد كان تقريبًا على مستوى الأرض. ثم، في مطلع القرن العشرين، اُكتشفت هذه المناجم في جميع أنحاء أوروبا وروسيا وأمريكا الشمالية، حيث أصبح كلوريد البوتاسيوم الخيار الرئيسي لتسميد التربة.

أيمكنك أن تصف بإيجاز فوائد الحل الذي اقترحته؟

لا يعتمد اقتراحنا على سلسلة توريد معقدة ومكلفة لكلوريد البوتاسيوم. وبدلاً من ذلك، سنستخدم الفلسبار المتوفر بكثرة في كل مكان. لذا، بدلاً من استيراد كلوريد البوتاسيوم من كندا أو روسيا أو ألمانيا، يمكننا استخدام الموارد المحلية وتطوير الصناعة المحلية. في الوقت نفسه، نظرًا لأنه سيتم إنتاجه محليًا، سيكون من الممكن تعديل العملية لضمان أن يكون المنتج النهائي أكثر ملاءمةً لظروف التربة المحلية.

مجموعة الفلسبار (KAlSi3O8 – NaAlSi3O8 – CaAl2Si2O8) هي مجموعة من معادن التكتوسليكات المكوّنة من الصخور التي تشكل حوالي 41% من القشرة القارية للأرض حسب الوزن. اللون الوردي السلموني هو اللون النموذج للفلسبار. شظايا من بلورات الفلسبار النقية تميل إلى تشكيل كتل مستطيلة بنهايات غير متناسقة.

وهذا يخلق فائدة مزدوجة: تزويد المزارعين بأسمدة أكثر فعالية، ومساعدة الاقتصاد بتطوير الصناعة المحلية. وهناك أيضًا فائدة ثالثة محتملة، في تلك البلدان بأفريقيا التي لديها احتياطيات من الفلسبار يمكن أن تصبح دول منتجة ومصدرة للأسمدة، مثل روسيا أو ألمانيا أو كندا اليوم. ومن شأن ذلك أن يتيح فرصًا جديدة للتعدين، فضلاً عن الإنتاج.

ما التحديات الرئيسة التي تحتاج إلى معالجتها؟

لا بد أن نضع في الاعتبار مدى تعقيد علوم التربة والهندسة الزراعية[3]. أننا لا نزال في بداية فهم كيف يتفاعل منتجنا مع العناصر الغذائية الأخرى في التربة والمحاصيل. وهذه التعقيدات في الزراعة التي نأمل أن نعالجها، لا سيما في المناطق التي لم تخضع لدراسة بعد.

أول شيء يتعين علينا القيام به هو فهم نوع التربة التي سوف نستخدم المنتج فيها. تختلف التربة اختلافًا كبيرًا من مكان لآخر حول العالم، نظرًا لمجموعة من الأسباب، بدايةً من كمية المياه لديها و أصولها الجيولوجية المختلفة، وفي بعض الأحيان، الاستخدام السابق للتربة.

من الواضح أن أفريقيا منطقة ضخمة، تحظى كل منطقة فيها بنوع تربة مختلفة. ويعد المحصول الذي يزرع هو عامل آخر علينا التفكير فيه أيضًا. إذ بمجرد أن نعرف نوع التربة والمحاصيل، سنكون قادرين على تعديل وتصميم موادنا لضمان أنها ستكون قادرة على الأداء وفقًا لاحتياجات المزارعين.

[1] http://www.un.org/en/development/desa/news/population/2015-report.html
[2] http://www.fao.org/news/story/en/item/35571/icode/
[3] the science of soil management and crop production

مقالات ذات صلة

© 2016 - 2018 شركة عبد اللطيف جميل للملكية الفكرية المحدودة. جميع الحقوق محفوظة. مسموح لك باستخدام هذا الموقع شريطة الالتزام التام بشروط الاستخدام. يُمثل اسم "عبد اللطيف جميل" وشعارها المكتوب والتصميم الخماسي الشكل علاماتٍ تجارية (مُسجلة أو غير مُسجلة) تعود ملكيتها الفكرية إلى شركة عبد اللطيف جميل للملكية الفكرية المحدودة.