تحويل نفايات الطعام الفاسد إلى منتجات تجارية

مكة - مكة المكرمة

تُتلف المتاجر الكبرى كل يوم الأغذية التي تجاوزت تاريخ صلاحيتها. ولا يقتصر ضرر هذا الهدر على فقدان الغذاء الصالح للاستهلاك، بل ينعكس سلبًا على البيئة أيضًا، إذ يُطلق الطعام المتحلل غاز الميثان إلى الغلاف الجوي، وهو من غازات الاحتباس الحراري التي تحبس الحرارة بقدرة تفوق ثاني أكسيد الكربون بأكثر من 25 ضعفًا. كما تتسرب الملوثات الناتجة عن تحلل الطعام إلى المياه الجوفية والتربة، مما يزيد الأثر السلبي على البيئة.

لهذه الأسباب وغيرها، تعهّدت المملكة العربية السعودية بتحويل 90٪ من نفاياتها بعيدًا عن المكبات والمدافن بحلول عام 2040. ولتحقيق هذا الهدف، تحتاج المملكة إلى تبنّي تقنيات مبتكرة مثل تلك التي طوّرها باحثون في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، والرامية إلى تحويل نفايات الطعام إلى موارد قيّمة.

وقال البروفيسور باسكال سيكالي من كاوست ' لا يجب النظر دائمًا إلى الطعام الفاسد على أنه نفايات، بل موارد يمكن تحويلها إلى منتجات عالية القيمة'. وفي هذا السياق، طوّر سيكالي وفريقه البحثي، الذي يضمّ الدكتور بن بيان (أستاذ مساعد حاليًا في جامعة نانجينغ بالصين)، وعالم الأبحاث الدكتور هاري أنادا راو، والدكتور كريشنا كاتوري (باحث أول) في كاوست، تقنية جديدة لإعادة تدوير منتجات الألبان والعصائر الفاسدة وتحويلها إلى مواد كيميائية ذات قيمة تجارية يمكن استخدامها في إنتاج أعلاف الحيوانات ووقود الطائرات والأدوية.

وقد بدأت كاوست مؤخرًا دراسة تجريبية لإظهار كيف تسهم هذه التقنية في دعم الاقتصاد الدائري وتعزيز أمن الغذاء والاستدامة البيئية في المملكة.

وفي حين أن دولًا أخرى عالجت نفايات الطعام من خلال التحلل اللاهوائي - وهي عملية حيوية تحول النفايات إلى غاز الميثان الذي يُستخدم لاحقًا في التدفئة أو توليد الكهرباء – إلا أن هذه التقنية لا تُعد خيارًا اقتصاديًا مناسبًا في المملكة؛ نظرًا لارتفاع متطلبات الاستثمار في البنية التحتية وعدم جدوى الأرباح من الميثان لتغطية تكاليف المعالجة.

وبسبب ذلك، ابتكر فريق سيكالي وسيلة لتحويل النفايات الغذائية إلى منتجات أكثر قيمة من الميثان. وأوضح سيكالي قائلًا 'نحن نبحث عن تقنيات تحقق فوائد اقتصادية وبيئية للمملكة. وفي حالة نفايات الطعام، وجدنا أننا نستطيع تحويلها إلى أحماض كربوكسيلية قصيرة ومتوسطة السلسلة (SCCAs)، (MCCAs).

هذه الأحماض عبارة عن جزيئات كربونية تُستخدم على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية.

الأحماض قصيرة السلسلة (SCCAs) تُقدّر قيمتها السوقية بنحو 300 دولار للطن الواحد، وتُستخدم في تصنيع البوليمرات والمواد الكيميائية المتخصصة مثل الدهانات ومواد حفظ الأغذية.

أما الأحماض متوسطة السلسلة (MCCAs)، والتي تُنتج من الأحماض القصيرة عبر عملية حيوية تُعرف بـ'إطالة السلسلة الميكروبية'، فتبلغ قيمتها أعلى بعشر مرات، وتُستخدم في مستحضرات التجميل والصابون وغيرها من المنتجات.

وقد جذب هذا الابتكار اهتمام شركات الألبان والمشروبات في المنطقة، والتي بدأت بتزويد كاوست أسبوعيًا بما يزيد عن 500 لتر من النفايات لاختبار تقنية إعادة التدوير.

وتُعد هذه الدراسة شبه التجريبية ثمرة سنوات من البحث في مختبر سيكالي، حيث استخدم الفريق خبرته في الهندسة الميكروبية لتحويل منتجات الألبان والعصائر الفاسدة إلى أحماض كربوكسيلية قصيرة ومتوسطة السلسلة.

ومن الناحية الكيميائية، يُشكّل مزيج الألبان والعصائر قاعدة مثالية لهذه التقنية، إذ إن سكر اللاكتوز الموجود في الألبان إضافة إلى سكر الفركتوز وسكر السكروز في العصائر يُكمل أحدهما الآخر في عملية الإطالة الميكروبية للسلاسل، مما يُلغي الحاجة إلى أي مواد كيميائية إضافية.

وقال كاتوري 'هذا المزيج الفريد يُنشئ نظامًا دائريًا مغلقًا. لا نحتاج إلى إضافة مكونات خارجية؛ فالنفايات نفسها تُغذي عملية الإنتاج. وفي النهاية، لا شيء يذهب إلى المكبات'.

ويقوم الباحثون أسبوعيًا بإلقاء النفايات يدويًا في وعاء كبير لبدء أولى مراحل العملية الثلاث. تنتج المرحلة الأولى سائلًا مُصفّى يُستخدم لاحقًا لإنتاج SCCAs وMCCAs، بالإضافة إلى مادة لزجة كانت تُرمى في البداية، قبل أن يكتشف الفريق أنها تحتوي على منتج ثالث ذي قيمة - وهو الكازين، أحد البروتينات الرئيسية في منتجات الألبان.

ويُتوقّع أن يكون الكازين المستخلص مصدرًا واعدًا لإنتاج أعلاف الأسماك والدواجن، خاصة أن الأعلاف تُشكّل نحو 70٪ من تكاليف قطاع الثروة الحيوانية، ويرجع ذلك جزئيًا إلى اعتماد المملكة الكبير على الواردات.

ويؤكد هاري أن من المزايا الجاذبة لهذه التقنية أيضًا تصميمها النمطي المعياري، إذ يمكن للمنتجين تركيبها وتعديلها بسهولة في مصانعهم، ما يُلغي الحاجة إلى نقل النفايات، ويوفر التكاليف ويزيد الأثر المستدام.

ويُعدّ هذا المشروع واحدًا من بين العديد من المبادرات البحثية في كاوست التي تهدف إلى تحويل النفايات إلى موارد، دعمًا لجهود المملكة في بناء اقتصاد مستدام خالٍ من الانبعاثات الكربونية.