نانومركبات أسمدة صديقة للبيئة قائمة على سليلوز قشر الأناناس لتحسين توصيل المغذيات

تحويل نفايات الفاكهة إلى غذاء للنبات

تنتج المزارع والمطابخ سنوياً جبالاً من قشور الفاكهة وبقايا الطعام التي تُهدر في الغالب، بينما يعتمد المزارعون على الأسمدة الكيميائية التي غالباً ما تُجرف قبل أن تستخدمها المحاصيل. تستكشف هذه الدراسة طريقة لمعالجة المشكلتين معاً: تحويل قشور الأناناس المهملة وبقايا المطبخ إلى حبيبات سماد ذكية وصديقة للبيئة تغذي المحاصيل بكفاءة أكبر وبأضرار أقل للتربة والمياه.

لماذا تحتاج الأسمدة إلى تطوير

تعتمد الزراعة الحديثة بشدة على الأسمدة لمواكبة تزايد السكان العالمي، ومع ذلك فإن المنتجات التقليدية مهدرة إلى حد كبير. الكثير من النيتروجين والفوسفور الذي تحتويه لا يصل إلى النباتات؛ بل يتسرب إلى الأنهار والمياه الجوفية أو يتصاعد إلى الجو. النتيجة هي تلوث المجاري المائية، وانبعاثات غازات دفيئة، وإهدار مالي. في الوقت نفسه، تعاني دول كثيرة من انعدام الأمن الغذائي وتستورد كميات كبيرة من المواد الغذائية الأساسية. سعى الباحثون في هذا العمل إلى تصميم نوع جديد من الأسمدة يطلق المغذيات ببطء وبشكل متوقع، بما يتوافق مع احتياجات المحاصيل مع تقليل الخسائر للبيئة.

الحصول على المزيد من قشور الأناناس

تنتج زراعة الأناناس في ماليزيا كميات كبيرة من القشور والأوراق التي تُعامل عادة كنفايات منخفضة القيمة. إلا أن هذه القشور غنية بالسليلوز، وهو ليف نباتي قوي يمكن تفكيكه إلى خيوط دقيقة تسمى نانوفايبر. قارنت الفريق طريقتين «خاليتين من المواد الضارة» لاستخراج هذه النانوفايبر من قشر الأناناس المقطع والمجفف: الخفق عالي السرعة والتسخين بالميكروويف في مفاعل خاص. أنتجت الطريقتان مادة مفيدة، لكن نهج الميكروويف أعطى المزيد من النانوفايبر بهيكل أنقى وأكثر انتظاماً. تجعل هذه الخصائص الألياف مناسبة بشكل خاص لتعزيز مواد أخرى، تماماً مثل قضبان التسليح داخل الخرسانة.

بناء حبيبات سماد ذكية

بعد ذلك، جمع الباحثون ثلاثة مكونات: نانوفايبر السليلوز المستخلص من الأناناس، وسماد غني بالمغذيات مُعدّ من نفايات المطبخ، وبلاستيك قابل للتحلل حيوياً يُعرف باسم PBS. من خلال تعديل نسب كل مكوّنٍ في الخلطة، أعدّوا ستة أنواع من الحبيبات الصغيرة والصلبة. عملت النانوفايبر كهيكل ميكروسكوبي داخل PBS، مما ساعد على تكوين شبكة أقوى وأكثر انتظاماً حول السماد. أظهرت الاختبارات المعملية أن صيغة واحدة، سُميت F1، حققت أفضل توازن: تحللت ببطء أكبر في التربة، وامتصت واحتفظت بالماء جيداً، وأطلقت المغذيات النباتية بوتيرة لطيفة ومستدامة بدلاً من دفعة واحدة.

اختبار الحبيبات ميدانياً

لمعرفة ما إذا كانت هذه الحبيبات الجديدة تساعد المحاصيل فعلاً، زرع الفريق الذرة في أوان والفلفل الحار والبامية في نظام عمودي قائم على الدفيئة. قارنوا النباتات التي أُعطيت أسمدة تقليدية بتلك التي تلقت صيغ الحبيبات المتنوعة. عبر المحاصيل الثلاثة، أدت حبيبات F1 باستمرار إلى نمو نباتات أطول، وأوراق أكبر، وورق أكثر خضرة، ومحصول أعلى. على سبيل المثال، أظهرت النباتات المزروعة بـ F1 زيادة في طول النبات ومساحة الورقة ووزن الحصاد مقارنةً بالمعالجات التقليدية. كما تحسنت قياسات خضرة الورقة، التي تعكس حالة الكلوروفيل والنيتروجين، مما يدل على أن المغذيات بطيئة التحرر تم امتصاصها بكفاءة بدل أن تُغسل بعيداً.

ماذا يعني هذا للمزارع والغذاء

ببساطة، تُظهر هذه الأبحاث أن قشور الأناناس وبقايا المطبخ يمكن تحويلها إلى حبيبات سماد «ذكية» تدوم لفترة أطول في التربة وتغذي المحاصيل بلطف وفعالية أكبر. باستخدام مواد قابلة للتحلل ومغذيات مشتقة من النفايات، تقدم الحبيبات وسيلة لتقليل جريان الأسمدة، وتقليل تكرار وتكلفة التطبيق، واستغلال المخلفات الزراعية والمنزلية بشكل أفضل. إذا تم توسيع نطاقها، يمكن لمثل هذه الأسمدة الصديقة للبيئة ذات الإطلاق المراقَب أن تساعد المزارعين على إنتاج مزيد من الغذاء على أراضٍ محدودة مع تخفيف الضغط على الأنهار والبحيرات والمناخ — كلها خطوات أساسية نحو نظم غذائية أكثر استدامة وأمناً.

الاستشهاد: Shariful Juhari, M.H., Luthfi, A.A.I., Saleh, N.M. et al. Pineapple peel cellulose based eco-friendly fertilizer nanocomposites for improved nutrient delivery. Sci Rep 16, 8971 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-32774-5

الكلمات المفتاحية: سماد بإطلاق مُراقَب, قشر الأناناس, نانوسليلوز, أسمدة حيوية, زراعة مستدامة