استغلال مياه الصرف من صناعة الألبان يعزز أداء فطريات التحلل الأبيض في معالجة مياه مصانع الورق المعاد تدويرها

تحويل مشكلتين نفايتين إلى حل نظيف واحد

إن إعادة تدوير الورق والكرتون تحافظ على الأشجار لكنها تخلق مياهًا ملوثة محملة بمركبات عنيدة ولون داكن. كما تولّد مصانع الألبان كميات كبيرة من مياه الصرف الغنية بالمواد المغذية التي قد تضر الأنهار والبحيرات. تُظهر هذه الدراسة كيف أن جمع هذين النوعين من مياه الصرف وترك فطريات متخصصة لتقوم بالعمل يمكن أن يحول المياه الملوثة إلى مادة أكثر أمانًا للبيئة، مع تقليل تكاليف المعالجة ودعم إعادة استخدام المياه في الصناعة.

مياه قذرة من الورق والحليب اليومي

يعتمد نمط الحياة الحديث على الورق ومنتجات الألبان، وكلا الصناعتين تستهلك كميات هائلة من الماء. تصرف مطاحن الورق المعاد تدويره مياهًا غنية بمركبات صعبة التحلل مثل اللجنين والحبر المتبقي ومضافات مختلفة. هذه المياه ذات طلب كيميائي أكسجيني (COD) عالٍ جدًا، ولون قوي، وغالبًا ما تحتوي على معادن، وكلها قد تضر الكائنات المائية. في المقابل، تنتج شركات الألبان مياه صرف محمّلة بالمادة العضوية والمغذيات مثل النيتروجين والفوسفور. هذه المغذيات قد تغذي نمو الميكروبات والطحالب غير المرغوب فيه إذا أُطلقت المياه دون معالجة.

فطريات محبة للخشب مفيدة

ركز الباحثون على نوعين من فطريات التحلل الأبيض، Bjerkandera adusta وPhanerochaete chrysosporium. تعيش هذه الفطريات في الطبيعة على الخشب وهي مشهورة بقدرتها على تفكيك اللجنين، المادة القاسية التي تربط جدران الخلايا النباتية. تفرز أنظمة إنزيمية قوية قادرة على تفكيك مجموعة واسعة من المركبات المعقدة والسامة حتى، بما في ذلك الأصباغ والملوثات الصناعية المستمرة. ومع ذلك، لتعمل بكفاءة تحتاج هذه الفطريات إلى ما يكفي من المغذيات، خاصة النيتروجين والفوسفور — وهما بالضبط ما توفره مياه صرف الألبان بكثرة.

مزج تيارات النفايات لتنظيف أفضل

في هذا العمل، خُلطت مياه صرف من مصنع للورق والكرتون المعاد تدويره مع مياه صرف ألبان خام، دون أي تعقيم أو تعديل للرقم الهيدروجيني، لمحاكاة ظروف المصانع الحقيقية. اختبر الفريق نسبًا مختلفة من ملوحة مياه الورق، وكميات من الفطريات، وأزمنة ملامسة لإيجاد إعداد يكون فعالًا وعمليًا للاستخدام على نطاق واسع. بينما سمحت مياه الورق منخفضة الشدة (25%) للفطريات بإزالة COD واللون بسهولة أكبر، فقدمت تركيزات الورق بنسبة 50% أفضل توازن بين أداء التنظيف وحجم المياه التي يمكن معالجتها. أدى إضافة 10% فقط من مياه صرف الألبان كمصدر مغذي إلى تحسين كبير في نشاط الفطريات، مما أدى إلى إزالة قوية للملوثات خلال ستة أيام، حتى في هذا الإعداد غير المعقم وفي ظروف العالم الحقيقي.

إلى أي مدى تَصِفّ المياه؟

تحت ظروف التشغيل المختارة — ملوحة مياه ورق نصفية، ومياه ألبان غنية بالمغذيات، وجرعة فطرية أعلى — أزال النظام حوالي 94% من COD ونحو 36% من اللون. كما خفّض الطلب الحيوي على الأكسجين خلال خمسة أيام بأكثر من 95% وأزال ما يقرب من نصف اللجنين. انخفضت المعادن الثقيلة مثل الألومنيوم والتيتانيوم والقصدير والزنك بشكل حاد، وفي بعض الحالات بأكثر من 90%. أظهرت التحليلات الكيميائية أن العديد من المركبات العطرية المعقدة الموجودة في البداية اختفت بعد المعالجة، واستُبدلت بجزيئات أبسط وأحماض عضوية، مما يعكس تفكيك الفطريات لهياكل شبيهة باللجنين إلى شظايا أصغر وأقل ضررًا.

من مياه سامة إلى مياه صديقة للنبات

لاختبار ما إذا كانت المياه المعالجة أكثر أمانًا فعلاً، أجرى الباحثون تجارب إنبات بذور باستخدام الفاصوليا المونج. أدت الخلطات غير المعالجة من مياه الورق والألبان، خاصة عند شدة عالية، إلى تقزم شديد في نمو الجذور ودلت على سمية قوية. بعد المعالجة الفطرية تحت الظروف المثلى، نمت البذور بشكل أفضل بكثير حتى في المياه غير المخففة، وانخفض مؤشر السمّية النباتية المحسوب بأكثر من النصف. هذا يوضح أن العملية لا تنقل الملوثات فحسب—بل تقلل فعلاً من تأثيرها الضار على الكائنات الحية.

إغلاق الحلقة في استخدام المياه الصناعي

بشكل عام، تُظهر الدراسة أن اقتران مياه صرف الورق المعاد تدويره مع مياه صرف الألبان وفريق فطري مختار بعناية يمكن أن يحول مسؤوليتين بيئيتين إلى نظام أنظف وأكثر دائرية. دون تعقيم مكلف أو جرعات كيماوية، تخفض العملية التلوث بشكل كبير، وتزيل بعض المعادن، وتجعل المياه أقل سمية بكثير، كل ذلك مع تمكين إعادة استخدام أكبر داخل المصنع. للقراء غير المتخصصين، الرسالة الأساسية بسيطة: بترك الميكروبات المناسبة تتغذى على نفايات صناعة ما لتنظف نفايات صناعة أخرى، يمكننا توفير المياه، وخفض التكاليف، وتقليل العبء على الأنهار والتربة.

الاستشهاد: Kamali, H., Gholami, M., Ehrampoush, M.H. et al. Dairy wastewater valorization enhances white rot fungi performance in recycled paper effluent treatment. Sci Rep 16, 8345 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35695-z

الكلمات المفتاحية: مياه الصرف لمواد الورق المعاد تدويرها, مياه صرف الألبان, فطريات التحلل الأبيض, الإصلاح الحيوي, اقتصاد دائري