التحويل خطوة واحدة للنفايات الزراعية الصناعية من كرش الأبقار إلى بيوإيثانول عبر عمليات بمساعدة الإنزيمات

تحويل بقايا المسالخ إلى وقود نظيف

غالبًا ما تُعتبر محتويات معدة البقرة نفايات غير مرغوبة من المسالخ، لكن هذه المادة مليئة بألياف نباتية نمت في الحقول تحت الشمس. تُظهر هذه الدراسة كيف يمكن تحويل تلك البقايا مباشرة إلى بيوإيثانول، وقود يحترق أنظف للسيارات والصناعة، باستخدام عملية لطيفة تعتمد على إنزيمات وخمائر طبيعية بدلًا من المواد الكيميائية القاسية.

لماذا تهم نفايات الكرش

اليوم معظم الإيثانول الوقودي يأتي من محاصيل مثل الذرة وقصب السكر، التي قد تتنافس مع إنتاج الغذاء وتتطلب مساحات زراعية كبيرة. المادة الليفية في أكبر معدة للبقرة، المسماة الكرش، مختلفة. تتكون من أعشاب وأعلاف مهضومة جزئيًا كانت ستُصبح نفايات. يبرز المؤلفون أن هذا التيار من النفايات يُنتج بكميات هائلة في المسالخ وله بنية تسهل تفكيكه أكثر من مخلفات المحاصيل الخام، محولًا مشكلة التخلص إلى مصدر محتمل للطاقة المتجددة.

إيجاد النقطة الأمثل في الألياف

جمع الفريق أولًا نفايات الكرش من مسلخ محلي، وغسلها، وتجفيفها، وطحنها إلى مسحوق موحّد. حلّلوا تركيبها ووجدوا أنها غنية بالسليولوز والألياف النباتية المرتبطة التي يمكن تحويلها إلى سكريات بسيطة. بدلًا من تعريض هذه المادة للأحماض القوية أو الحرارة العالية، استخدموا مزيج إنزيمي تجاري مخصّص للمواد النباتية الليفية. من خلال ضبط جرعة الإنزيم، وكمية النفايات في الماء، وحموضة الخليط بعناية، حدّدوا شروطًا أطلقت أكبر كمية من السكر: مستوى إنزيم معتدل، وكمية وسط من المادة الصلبة، وظروف حمضية خفيفة. هذه الإعدادات وزنت بين التفكيك الفعال وقضايا عملية مثل لزوجة الخليط وتكلفة الإنزيم.

مساعدة الخميرة على تحويل السكر إلى وقود

بعد أن حررت الإنزيمات السكريات من ألياف الكرش، أضاف الباحثون عنصرًا معروفًا من الخَبز والتخمير: الخميرة Saccharomyces cerevisiae. اختبروا مقدار الخميرة المطلوب، وكذلك أفضل درجة حرارة وحموضة لتحويل السكر إلى إيثانول. بجرعة خميرة متواضعة في درجة حرارة قريبة من حرارة الغرفة وظروف حمضية خفيفة، استهلكت الخميرة تقريبًا كل السكر وأنتجت مستويات قابلة للقياس من الإيثانول. تذكر الدراسة أن كميات خميرة أعلى ودرجة حرارة حوالي 35 درجة مئوية أعطت أفضل توازن بين تركيز الإيثانول وكفاءة استخدام السكر.

نهج أبسط في وعاء واحد

مقارنة بالعديد من الطرق الحالية لصنع الإيثانول من المواد النباتية القاسية، تميّزت عملية المؤلفين ببساطتها. تتجنب الأحماض أو القواعد القوية أو خطوات المعالجة الأولية الطويلة ولا تحتاج إلى ميكروبات كرش حية. بدلاً من ذلك، تستخدم فترة تسخين قصيرة، ومعالجة إنزيمية مُتحكمًا فيها، ثم تخميرًا، كله تحت ظروف لطيفة. أظهرت الاختبارات أن هذا التسلسل المبسّط ما يزال يحقق إطلاق سكريات وإنتاج إيثانول تنافسيًا، مع خفض استهلاك الطاقة، ومخاطر التآكل، والمنتجات الثانوية غير المرغوب فيها التي قد تعيق الخميرة.

ماذا يعني هذا لمستقبل الطاقة

ببساطة، تُظهر الدراسة أن ما يخرج من معدة البقرة في المسلخ يمكن تحويله إلى وقود مفيد باستخدام أدوات تشبه تلك الموجودة في المِخمرة، مهيأة فقط للتعامل مع النفايات الليفية. على الرغم من أن مستويات الإيثانول المحققة حتى الآن مناسبة أساسًا للعمل على نطاق مختبري، فإن النهج يوضح أن مسارًا أنظف ومنخفض التكلفة ممكن. مع تحسينات وتوسع إضافيين، قد يساعد هذا الأسلوب المسالخ والمجتمعات القريبة على تحويل نفايات فوضوية إلى مصدر محلي للبيوإيثانول المتجدد، مساهمًا في اقتصاد دائري يقلل الهدر ويزيد إعادة الاستخدام كمصدر للطاقة.

الاستشهاد: Bahlawan, Z.A.S., Megawati, Desiriani, R. et al. Single-step bioconversion of cow rumen-based agroindustrial waste to bioethanol via enzyme-assisted processes. Sci Rep 16, 15073 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45706-8

الكلمات المفتاحية: البيوإيثانول, نفايات كرش الأبقار, الكتلة الحيوية اللجنوسيليولوزية, التحلل المائي الإنزيمي, الطاقة المتجددة