بررسي اثر نمك‌هاي فلزي بر برخي خصوصيات بيوچار ساقه پنبه

سابقه و هدف: كاربرد سوخت‌هاي فسيلي و تغيير كاربري اراضي سبب افزايش فاجعه بار كربن در اتمسفر شده است و كاهش كيفيت خاك، گرمايش جهاني و تغيير اقليم را بدنبال داشته است. كمبود ماده آلي، شوري و قليايي بودن خاك، سه محدوديت مهم خاك‌هاي مراتع قشلاقي ايران است. بيوچار، يك ماده غني از كربن است كه طي فرايند پيروليز از مواد اوليه حاوي كربن در دماي بالا و شرايط تقريباً بدون اكسيژن توليد مي‌شود و به‌منظور بهبود كيفيت خاك، ترسيب كربن و حذف آلاينده‌ها از محيط‌زيست استفاده مي‌شود. بيوچار را مي‌توان به منظور كاربردهاي خاص يا نيل به نتايجي بخصوص، مهندسي طراحي نمود. افزايش درصد كربن پايدار و بهبود خصوصيات فيزيكي شيميايي بيوچارهاي مهندسي شده مي‌تواند نقش مهمي در ترسيب كربن و اصلاح خصوصيات خاك‌هاي مراتع قشلاقي ايفا نمايد. مواد و روش‌ها: ساقه پنبه پس از شستشو و خشك شدن به قطعات كمتر از ۲ سانتيمتر خرد گرديد. آنگاه به مدت ۴ ساعت در محلول با غلظت ۲۰ درصد نمك‎‌هاي فلزي كلريد كلسيم، كلريد منيزيم و كلريد آهن غوطه ور شده، دوباره خشك گرديد. سپس، در كوره الكتريكي و در دماهاي ۳۰۰، ۴۰۰، ۵۰۰، ۶۰۰ و۷۰۰ درجه سانتي‌گراد و با زمان ماندگاري دو ساعت، ۲۰ بيوچار شاهد و مهندسي شده از ساقه هاي پنبه تيمار شده با نمك هاي فلزي مختلف و تيمار نشده توليد شده، درصد عملكرد، درصد كربن آلي، درصد كربن پايدار، اسيديته، و هدايت الكتريكي آنها اندازه‌گيري شد و نسبت وزن كربن پايدار به وزن ماده اوليه نيز، محاسبه گرديد. تجزيه و تحليل آماري در نرم افزار SPSS نسخه ۱۶ با استفاده از روش تجزيه واريانس واريانس يك‌طرفه و آزمون توكي انجام شد.يافته‌ها: با افزايش دماي پيروليز در تمامي بيوچارها (مهندسي شده و شاهد) روند كاهشي عملكرد مشاهده گرديد بطوريكه بيشترين درصد عملكرد آنها در دما پيروليز ۳۰۰ درجه سانتي‌گراد مشاهده شد. بالاترين درصد عملكرد (50/20 درصد) در بيوچار تيمار شده با كلريد آهن توليد شده در دماي ۳۰۰ درجه سانتي‌گراد بدست آمد. بيشترين ميزان كربن آلي (50/97 درصد) و كربن پايدار (99/57 درصد) به ترتيب در بيوچارهاي شاهد توليد شده در دماي ۵۰۰ درجه سانتي‌گراد و بيوچار تيمار شده با كلريد آهن توليد شده در دماي ۷۰۰ درجه سانتي‌گراد به دست آمد. بيشترين افزايش در نسبت وزن كربن پايدار به وزن ماده اوليه در بيوچار تيمار شده باكلريد آهن توليد شده در دماي ۳۰۰ درجه سانتي‌گراد مشاهده شد. كمترين و بيشترين قابليت هدايت الكتريكي (1/1 و 7/43 دسي‌زيمنس ير متر) در بيوچار شاهد توليد شده در دماي ۳۰۰ درجه سانتي‌گراد و بيوچار تيمار شده با كلريد كلسيم توليد شده در دماي ۷۰۰ درجه سانتي‌گراد به دست آمد. بيشترين و كمترين اسيديته (9/83 و 5/60) در بيوچار شاهد توليدشده در دماي ۷۰۰ درجه سانتي‌گراد و بيوچار تيمار شده با كلريد آهن توليد شده در دماي ۳۰۰ درجه سانتي‌گراد مشاهده شد. نتيجه‌گيري: با توجه به محدوديت‌هاي موجود در خاك مراتع قشلاقي ايران و خصوصيات بيوچارهاي شاهد و اصلاح شده به همراه انرژي لازم براي توليد آنها، بيوچار توليد شده از ساقه پنبه تيمار شده با نمك كلريد آهن در دما۳۰۰ درجه سانتي‌گراد داراي بيشترين عملكرد و كربن پايدار بالايي بوده، پايين‌ترين اسيديته و هدايت الكتريكي قابل قبولي دارد. لذا، به منظور استفاده در پروژه‌هاي ترسيب كربن و بوته كاري در مراتع قشلاقي ايران توصيه مي‌شود.