ของเสียทางการเกษตรและอาหารมักถูกมองว่าเป็นปัญหา แต่มีโครงการจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ที่แสดงให้เห็นว่า หากจัดการอย่างเหมาะสม ของเสียเหล่านี้สามารถกลายเป็นประโยชน์ได้ แหล่งอาหาร พลังงาน และปุ๋ยหนึ่งในวิธีการที่น่าสนใจที่สุดในการบรรลุเป้าหมายนี้คือการใช้เชื้อรา ซึ่งมีความสามารถในการเปลี่ยนขยะอินทรีย์ให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูงภายในกระบวนการที่เรียกว่า... เศรษฐกิจชีวภาพแบบหมุนเวียน.
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทีมวิจัยและโครงการวิจัยต่างๆ จากยุโรปและอเมริกาได้ศึกษาถึงวิธีการนำพลังของเชื้อรามาใช้ประโยชน์เพื่อ... เพื่อเพิ่มมูลค่าให้กับผลพลอยได้ทางการเกษตร ปุ๋ยคอก และน้ำเสียตั้งแต่การผลิตโปรตีนที่บริโภคได้ไปจนถึง การหมักเชื้อราตั้งแต่การผลิตปุ๋ยชีวภาพแบบเม็ดไปจนถึงการทำน้ำให้บริสุทธิ์ด้วยกระบวนการทางเคมีเชิงความร้อน แนวคิดพื้นฐานก็เหมือนกัน คือ การปิดวงจร ลดของเสีย และสร้างโอกาสใหม่ๆ ให้กับภาคการเกษตร
หนึ่งในแนวทางการวิจัยที่น่าสนใจที่สุดคือการใช้เชื้อราในการเปลี่ยนของเสียทางการเกษตรและอาหารให้กลายเป็นวัตถุดิบ อาหารที่อุดมไปด้วยโปรตีนและสารอาหารอื่นๆผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการหมักด้วยเชื้อรา แนวทางนี้เกิดจากความเป็นจริงที่เห็นได้ชัด: ผลพลอยได้จากภาคเกษตรกรรมและอุตสาหกรรมอาหารจำนวนมากยังคงมีสารอาหารที่ใช้ได้อยู่ แต่ในปัจจุบันกลับถูกนำไปใช้ประโยชน์ไม่เต็มที่หรือถูกทิ้งไปโดยเปล่าประโยชน์
ในบริบทนี้ เชื้อราที่สามารถเจริญเติบโตบนของเสีย เช่น เศษผลไม้ผลพลอยได้จากการเกษตร ของเสียจากการแปรรูปอาหาร หรืออาจเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนยิ่งกว่าจากห่วงโซ่อาหารทางการเกษตรที่แตกต่างกัน เชื้อราจะใช้สารเหล่านี้เป็นแหล่งคาร์บอนและพลังงาน ย่อยสลาย และในขณะเดียวกันก็สร้างชีวมวลของเชื้อราที่อุดมไปด้วยโปรตีน เส้นใย และสารประกอบอื่นๆ ที่น่าสนใจ
ดังนั้น การหมักด้วยเชื้อราจึงช่วยให้สามารถเปลี่ยนของเสียให้กลายเป็นสิ่งใหม่ได้ วัตถุดิบอาหารที่ยั่งยืนใหม่สิ่งเหล่านี้สามารถนำไปใช้ได้ทั้งเพื่อการบริโภคของมนุษย์ (ตัวอย่างเช่น ในรูปของส่วนผสมที่อุดมไปด้วยโปรตีนจากเชื้อรา) และเป็นอาหารสัตว์คุณภาพสูงได้ หากเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของอาหาร การควบคุมสารปนเปื้อน และการกำหนดมาตรฐานกระบวนการผลิต
กลยุทธ์นี้สอดคล้องกับแนวคิดของ เศรษฐกิจชีวภาพแบบหมุนเวียนซึ่งเป็นการนำของเสียจากระบบหนึ่งมาแปรรูปเป็นทรัพยากรสำหรับอีกระบบหนึ่ง อย่างไรก็ตาม นักวิจัยชี้ให้เห็นว่ายังคงมีความท้าทายสำคัญอยู่หลายประการ ได้แก่ การปรับปรุงกระบวนการให้เหมาะสมในระดับเทคนิค การรับรองความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย การขยายโรงงานไปสู่ระดับอุตสาหกรรม และที่สำคัญที่สุดคือการทำให้ต้นทุนการผลิตสามารถแข่งขันได้กับทางเลือกแบบดั้งเดิม
ประเด็นสำคัญอีกประการหนึ่งคือ ความแปรปรวนของสารตกค้างเริ่มต้นองค์ประกอบของมันสามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปี ประเภทของการเพาะปลูก หรือกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่มันเกิดขึ้น ความแปรปรวนนี้ทำให้จำเป็นต้องออกแบบระบบที่ยืดหยุ่นซึ่งสามารถปรับสภาวะต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ค่า pH การเติมอากาศ หรือระยะเวลาการหมัก เพื่อให้เชื้อราทำงานภายในช่วงที่เหมาะสมที่สุดและรักษาคุณภาพที่สม่ำเสมอในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
การหมักโดยเชื้อรา: เชื้อราที่เปลี่ยนของเสียให้เป็นอาหาร
หนึ่งในแนวทางการวิจัยที่น่าสนใจที่สุดคือการใช้เชื้อราในการเปลี่ยนของเสียทางการเกษตรและอาหารให้กลายเป็นวัตถุดิบ อาหารที่อุดมไปด้วยโปรตีนและสารอาหารอื่นๆผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการหมักด้วยเชื้อรา แนวทางนี้เกิดจากความเป็นจริงที่เห็นได้ชัด: ผลพลอยได้จากภาคเกษตรกรรมและอุตสาหกรรมอาหารจำนวนมากยังคงมีสารอาหารที่ใช้ได้อยู่ แต่ในปัจจุบันกลับถูกนำไปใช้ประโยชน์ไม่เต็มที่หรือถูกทิ้งไปโดยเปล่าประโยชน์
ในบริบทนี้ เชื้อราที่สามารถเจริญเติบโตบนของเสีย เช่น เศษผลไม้, ผลพลอยได้จากการเกษตร, ของเสียจากการแปรรูปอาหาร หรืออาจเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนยิ่งกว่าจากห่วงโซ่อาหารทางการเกษตรที่แตกต่างกัน เชื้อราจะใช้สารเหล่านี้เป็นแหล่งคาร์บอนและพลังงาน ย่อยสลาย และในขณะเดียวกันก็สร้างชีวมวลของเชื้อราที่อุดมไปด้วยโปรตีน เส้นใย และสารประกอบอื่นๆ ที่น่าสนใจ
ดังนั้น การหมักด้วยเชื้อราจึงช่วยให้สามารถเปลี่ยนของเสียให้กลายเป็นสิ่งใหม่ได้ วัตถุดิบอาหารที่ยั่งยืนใหม่สิ่งเหล่านี้สามารถนำไปใช้ได้ทั้งเพื่อการบริโภคของมนุษย์ (ตัวอย่างเช่น ในรูปของส่วนผสมที่อุดมไปด้วยโปรตีนจากเชื้อรา) และเป็นอาหารสัตว์คุณภาพสูงได้ หากเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของอาหาร การควบคุมสารปนเปื้อน และการกำหนดมาตรฐานกระบวนการผลิต
กลยุทธ์นี้สอดคล้องกับแนวคิดของ เศรษฐกิจชีวภาพแบบหมุนเวียนซึ่งเป็นการนำของเสียจากระบบหนึ่งมาแปรรูปเป็นทรัพยากรสำหรับอีกระบบหนึ่ง อย่างไรก็ตาม นักวิจัยชี้ให้เห็นว่ายังคงมีความท้าทายสำคัญอยู่หลายประการ ได้แก่ การปรับปรุงกระบวนการให้เหมาะสมในระดับเทคนิค การรับรองความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย การขยายโรงงานไปสู่ระดับอุตสาหกรรม และที่สำคัญที่สุดคือการทำให้ต้นทุนการผลิตสามารถแข่งขันได้กับทางเลือกแบบดั้งเดิม
ประเด็นสำคัญอีกประการหนึ่งคือ ความแปรปรวนของสารตกค้างเริ่มต้นองค์ประกอบของมันสามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปี ประเภทของการเพาะปลูก หรือกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่มันเกิดขึ้น ความแปรปรวนนี้ทำให้จำเป็นต้องออกแบบระบบที่ยืดหยุ่นซึ่งสามารถปรับสภาวะต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ค่า pH การเติมอากาศ หรือระยะเวลาการหมัก เพื่อให้เชื้อราทำงานภายในช่วงที่เหมาะสมที่สุดและรักษาคุณภาพที่สม่ำเสมอในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
ตัวอย่างจากภาคอุตสาหกรรมเห็ด: วัสดุเพาะเลี้ยงหลังการเพาะปลูกในฐานะทรัพยากร
การเพาะเลี้ยงเห็ดกินได้ เช่น เห็ดกระดุม จะก่อให้เกิดวัสดุชนิดหนึ่งหลังจากการผลิตแต่ละรอบ เรียกว่า... วัสดุเพาะเลี้ยงเห็ดหลังการเพาะปลูก (SPCH)นี่คือพื้นผิวที่เชื้อราเจริญเติบโต ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยเศษอินทรีย์วัตถุจากภาคเกษตรกรรมและปศุสัตว์ (มูลสัตว์ ฟาง ผลพลอยได้จากพืชผัก) ที่สูญเสียสารอาหารดั้งเดิมไปเป็นจำนวนมากหลังจากการเก็บเกี่ยวหลายครั้ง
SPCH นี้แสดงถึงปริมาณของเสียจำนวนมหาศาลสำหรับผู้ผลิต ซึ่งการบำบัดและการจัดการของเสียเหล่านี้เป็นเรื่องที่ท้าทาย มีราคาแพงและซับซ้อนในด้านโลจิสติกส์ตัวเลือกปกติคือ นำไปทำปุ๋ยหมัก วัสดุนี้สามารถนำมาใช้เป็นปุ๋ยได้ แต่มีข้อเสียสำคัญคือ มีปริมาณความชื้นสูงมากถึงประมาณ 70% ซึ่งทำให้การขนส่งมีราคาแพงและยากต่อการจัดการในปริมาณมาก
จนถึงปัจจุบัน วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำให้วัสดุนี้แห้งคือการวางไว้กลางแจ้งและรอให้แสงแดดช่วยทำให้แห้ง ซึ่งเป็นวิธีการหนึ่ง ช้า ควบคุมยาก และขึ้นอยู่กับสภาพอากาศสิ่งนี้ทำให้การวางแผนการผลิตปุ๋ยจากกากตะกอนดินเหนียวปนทราย (SPCH) มีความซับซ้อนมากขึ้น และลดความน่าดึงดูดทางเศรษฐกิจสำหรับบริษัทในภาคส่วนนี้
เมื่อเผชิญกับปัญหาดังกล่าว โครงการ Smartmushroom ของยุโรปจึงได้พัฒนาเทคนิคที่เป็นนวัตกรรมใหม่เพื่อแก้ไขปัญหา การนำของเสียทางการเกษตรจากการเพาะเห็ดมาใช้ประโยชน์ใหม่โดยนำวัสดุเหล่านั้นมาแปรรูปเป็นปุ๋ยชีวภาพอัดเม็ดผ่านกระบวนการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งบูรณาการเข้ากับหลักการของเศรษฐกิจชีวภาพหมุนเวียน
แนวคิดหลักของ Smartmushroom คือการเปลี่ยนเห็ด SPCH สดให้เป็นทรัพยากรที่มีคุณค่า โดยใช้ส่วนประกอบของมันเองในการสร้างพลังงาน และในขณะเดียวกันก็สร้าง... ปุ๋ยที่มีคุณค่าทางการเกษตรสูง ซึ่งสามารถจำหน่ายได้ในทุกภูมิภาคของยุโรป ด้วยวิธีนี้ ผลิตภัณฑ์เหลือทิ้งที่เป็นปัญหาจึงกลายเป็นแหล่งผลประโยชน์สองทาง ได้แก่ การลดต้นทุนและกระแสรายได้ใหม่
สมาร์ทเห็ด: ก๊าซชีวภาพ การอบแห้งที่มีประสิทธิภาพ และเม็ดปุ๋ยชีวภาพ
เทคโนโลยีที่ Smartmushroom นำเสนอเริ่มต้นด้วย SPCH สด ซึ่งจะผ่านกระบวนการก่อน การไฮโดรไลซิสตามด้วยการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนในกระบวนการย่อยสลายนี้ สารอินทรีย์จะถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์โดยปราศจากออกซิเจน ทำให้เกิดก๊าซชีวภาพที่มีมีเทนสูงและกากตะกอนที่มีสารอาหารสูง
ก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้จะถูกนำไปใช้เป็นพลังงานขับเคลื่อนระบบอบแห้งที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อบำบัดส่วนผสมของกากตะกอนจากการย่อยสลายทางชีวภาพและ SPCH กระบวนการนี้จะลดปริมาณความชื้นของวัสดุลงเหลือประมาณหนึ่งเปอร์เซ็นต์ ปริมาณน้ำ 28%ซึ่งเป็นตัวเลขที่เหมาะสมกว่ามากสำหรับการขนส่งและการแปรรูปเป็นเม็ดในขั้นตอนต่อไป
กระบวนการทำให้แห้งจะเร็วขึ้นเมื่อรวมการควบแน่นของความชื้นเข้ากับ... การดูดซับบนตัวกรองเซพิโอไลต์แร่ธาตุที่มีความสามารถในการกักเก็บน้ำสูง การผสมผสานนี้ช่วยให้การกำจัดความชื้นส่วนเกินทำได้รวดเร็วและควบคุมได้ดีกว่าการตากแห้งด้วยอากาศธรรมดา และยังทำให้กระบวนการนี้ไม่ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศอีกด้วย
เมื่อแห้งแล้ว SPCH สามารถเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการได้ด้วยปุ๋ยธรรมชาติที่ให้ประโยชน์ต่างๆ ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียมสูตรการผลิตได้รับการปรับให้เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะของพืชแต่ละชนิด หลังจากกระบวนการเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการแล้ว วัสดุจะถูกอัดเป็นเม็ด คือ อัดแน่นเป็นทรงกระบอกขนาดเล็กที่จัดเก็บ ขนส่ง และใช้งานในแปลงได้ง่ายโดยใช้เครื่องจักรทางการเกษตรทั่วไป
เพื่อทดสอบความเป็นไปได้ของกระบวนการ ทีมงาน Smartmushroom ได้ทำการทดลองในสามด้านหลัก ได้แก่ การเพิ่มประสิทธิภาพการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน การปรับระบบการอบแห้ง และการประเมินทางด้านการเกษตรของปุ๋ยชีวภาพอัดเม็ด พืชผลที่แตกต่างกันและสภาพแปลงเพาะปลูก.
การเพิ่มประสิทธิภาพก๊าซชีวภาพและการออกแบบโรงงานนำร่อง
ในขั้นตอนการทดลองในห้องปฏิบัติการ SPCH ถูกนำมาใช้เป็น วัตถุดิบหลักสำหรับการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนทดสอบส่วนผสมต่างๆ กับวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรอื่นๆ โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มปริมาณการผลิตก๊าซชีวภาพให้สูงสุด และโดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อเพิ่มปริมาณมีเทน ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่มีศักยภาพด้านพลังงานสูงสุด
หลังจากทดลองหลายครั้ง พบว่าส่วนผสมที่ดีที่สุดคือส่วนผสมที่ประกอบด้วย... SPCH เจ็ดส่วน น้ำเสียจากการทำแยมสองส่วน และกลีเซอรีนหนึ่งส่วนอัตราส่วนนี้ทำให้สามารถกำหนดพารามิเตอร์การป้อนอาหารที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโรงงานนำร่อง ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสมดุลที่เพียงพอของสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้ง่ายและความเสถียรของกระบวนการทางชีวภาพ
ในขณะเดียวกัน ก็มีการปรับตัวแปรสำคัญของเครื่องอบแห้ง เช่น อุณหภูมิในการทำงาน ระยะเวลาที่วัสดุอยู่ในระบบ และความเร็วของสายพานลำเลียงพารามิเตอร์เหล่านี้ได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดเพื่อใช้ประโยชน์จากพลังงานที่มีอยู่ในก๊าซชีวภาพให้ได้มากที่สุด พร้อมทั้งปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นในองค์ประกอบของวัตถุดิบที่ป้อนเข้า
ผลลัพธ์ที่ได้คือการออกแบบระบบอบแห้งที่มี ปรับอัตโนมัติระบบนี้สามารถปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของส่วนผสมของกากตะกอนและ SPCH ได้โดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพ การทำงานแบบอัตโนมัตินี้ช่วยลดความจำเป็นในการแทรกแซงจากมนุษย์อย่างต่อเนื่อง และเพิ่มความแข็งแกร่งของกระบวนการ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาถึงการพัฒนาไปสู่ระดับอุตสาหกรรมในอนาคต
ในส่วนของโครงสร้างพื้นฐาน Smartmushroom ได้สร้างโรงงานอบแห้ง SPCH นำร่องที่ Sustratos de La Rioja ซึ่งเป็นบริษัทจัดการขยะที่ได้รับอนุญาตสำหรับการเพาะเห็ดในภูมิภาคนี้ ถังย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนถูกติดตั้งในรูปแบบโมดูลทรงตู้คอนเทนเนอร์แทนที่จะใช้สิ่งก่อสร้างที่เป็นคอนกรีต วิธีนี้ช่วยให้สามารถปรับกำลังการบำบัดให้เข้ากับปริมาณ SPCH ที่แตกต่างกันไปตามฤดูกาลและความต้องการได้ง่ายขึ้น
ระบบนี้ยังรวมถึงเครื่องอบแห้งที่ติดตั้งหัวเผาซึ่งใช้เชื้อเพลิงจากก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้ สามารถลดความชื้นของ SPCH ให้ได้ตามระดับความชื้นที่สายการผลิตเม็ดปุ๋ยชีวภาพต้องการ ส่งผลให้ได้ระบบที่มีขนาดกะทัดรัดและบูรณาการอย่างลงตัว พลังงานและปุ๋ยถูกผลิตขึ้นจากของเสียประเภทเดียวกัน.
ผลลัพธ์ทางการเกษตรและศักยภาพในการผลิตปุ๋ยชีวภาพ
เม็ด SPCH ที่ได้มานั้นถูกนำไปทดสอบดังนี้ ปุ๋ยชีวภาพในพืชหลากหลายชนิดการทดลองดำเนินการทั้งในเรือนกระจกและในแปลงเปิดในประเทศสเปนและเซอร์เบีย พืชที่ทดสอบ ได้แก่ ผักกาดหอม กะหล่ำดอก พริก มะเขือเทศ บรอกโคลี องุ่น และธัญพืชหลายชนิด ทำให้สามารถประเมินประสิทธิภาพของปุ๋ยในระบบการทำสวน การปลูกไม้ และการทำฟาร์มแบบเปิดได้
ผลการทดลองนั้นน่าเชื่อถือมาก จนทำให้เกษตรกรที่เข้าร่วมหลายรายตัดสินใจเข้าร่วมด้วย พวกเขาแสดงความสนใจที่จะใช้เม็ดเชื้อเพลิงต่อไป หลังจากการทดสอบเสร็จสิ้น ระดับการยอมรับในภาคสนามนี้เป็นตัวบ่งชี้สำคัญว่าผลิตภัณฑ์ใช้งานได้ผลไม่เพียงแค่ในทางทฤษฎี แต่ยังใช้งานได้จริงภายใต้สภาพการจัดการทางการเกษตรที่แท้จริงด้วย
ในแง่ของกำลังการผลิต โรงงานนำร่อง Smartmushroom มีความสามารถดังนี้ แปรรูป SPCH สดประมาณ 36,000 ตัน ต่อปีจะได้ปุ๋ยชีวภาพเม็ดประมาณ 8,500 ตัน ปริมาณที่เพิ่มขึ้นนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงปริมาณน้ำสูงในวัสดุตั้งต้น และความสำคัญของการทำให้แห้งเพื่อเพิ่มความเข้มข้นของสารอาหารให้เป็นรูปแบบที่กะทัดรัด
จากมุมมองทางเศรษฐกิจ นวัตกรรมก่อให้เกิดประโยชน์สองเท่าสำหรับผู้ผลิตเห็ด ประการแรก ช่วยให้พวกเขา... ประหยัดค่าใช้จ่ายด้านการจัดการขยะคาดการณ์ว่าจะมีมูลค่าประมาณ 29,2 ล้านยูโรสำหรับภาคส่วนทั้งหมดในยุโรป นอกจากนี้ยังเปิดโอกาสทางธุรกิจใหม่ในการจำหน่ายปุ๋ยชีวภาพให้กับธุรกิจการเกษตรอื่นๆ อีกด้วย
นอกเหนือจากทั้งหมดนี้ ระบบนี้ยังมีผลกระทบเชิงบวกต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากเป็นกระบวนการที่ผสมผสานอินทรียวัตถุเข้ากับดินและกำจัด CO₂ ออกจากชั้นบรรยากาศ ปุ๋ยชีวภาพจึงทำหน้าที่เป็นรูปแบบหนึ่งของ... การกักเก็บคาร์บอน และยังเป็นเครื่องมือต่อต้านการเสื่อมโทรมของดิน เนื่องจากสามารถเพิ่มอินทรียวัตถุให้กับดินได้มากถึง 50% ช่วยปรับปรุงโครงสร้างและเพิ่มความสามารถในการกักเก็บน้ำของดิน
โครงการนี้ได้พัฒนาแบบจำลองการผลิตในระดับอุตสาหกรรมแล้ว และพิจารณาว่า โรงงานนำร่องพร้อมที่จะขยายแล้ว หากสภาวะตลาดและโลจิสติกส์เอื้ออำนวย นอกจากนี้ กลุ่มบริษัทร่วมทุนยังวางแผนที่จะจัดการเยี่ยมชมทางเทคนิคที่โรงงาน เพื่อให้ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียอื่นๆ ในภาคการเกษตรได้สัมผัสกับเทคโนโลยีโดยตรง หากไม่มีข้อจำกัดด้านการเดินทางเช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในช่วงการระบาดของโควิด-19
เชื้อราสามารถบำบัดน้ำเสียและผลิตปุ๋ยได้
นอกเหนือจากกรณีของ SPCH แล้ว การใช้เชื้อรายังได้รับการสำรวจในอีกด้านหนึ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่ง นั่นคือ การรักษาโรค น้ำเสียจากกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลลิควิดฟิเคชัน (HTL)เทคโนโลยีที่เปลี่ยนชีวมวลเปียกให้เป็นไบโอครูดโดยใช้ความร้อนและความดันสูง
HTL ถูกนำไปใช้กับวัตถุดิบต่างๆ เช่น มูลสุกร เศษอาหาร หรือผลพลอยได้จากอินทรีย์อื่นๆกระบวนการนี้ก่อให้เกิดไบโอครูดที่สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ และเฟสของเหลวที่เรียกว่า HTL-AP (hydrothermal liquefaction aqueous phase) ซึ่งประกอบด้วยสารอาหารมากมาย โดยเฉพาะไนโตรเจนในรูปอินทรีย์ รวมถึงโลหะหนักและสารประกอบที่เป็นพิษได้ ขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของชีวมวล
จนถึงปัจจุบัน เฟสของเหลวนี้ถูกมองว่าเป็นส่วนใหญ่ ขยะที่เป็นปัญหาเนื่องจากสารอาหารในนั้นไม่สามารถนำไปใช้ในการเกษตรได้โดยตรง ไนโตรเจนส่วนใหญ่อยู่ในรูปของโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนซึ่งพืชไม่สามารถดูดซึมได้ และปริมาณมลพิษที่เกิดขึ้นในที่สุดก็ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อม
งานวิจัยสองชิ้นจากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ เออร์บานา-แชมเปญ ได้วิเคราะห์ศักยภาพของเชื้อราที่ทำให้เกิดการเน่าเปื่อยสีขาว Trametes versicolorเพื่อเปลี่ยนน้ำเสียนี้ให้เป็นสารละลายที่มีประโยชน์ในฐานะปุ๋ย พร้อมทั้งลดสารประกอบที่เป็นพิษที่มีอยู่ในส่วนผสมนั้น
บทบาทของ Trametes versicolor ในการปรับปรุง HTL-AP
ในการศึกษาครั้งแรกซึ่งนำโดยนักวิจัย Vitória Leme ได้มีการพัฒนาวิธีการเฉพาะเพื่อ... เพาะเลี้ยง Trametes versicolor และนำไปผสมกับสารละลายที่มี HTL-AP 5%กระบวนการบำบัดใช้เวลาสามวัน ซึ่งเป็นเวลาที่เพียงพอที่จะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในองค์ประกอบทางเคมีของน้ำเสียได้
ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าฤทธิ์ของเชื้อราทำให้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ความเข้มข้นของไนเตรตและแอมโมเนียกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ กระบวนการนี้เปลี่ยนไนโตรเจนอินทรีย์บางส่วนที่อยู่ในเฟสของเหลวให้เป็นรูปแบบแร่ธาตุที่พืชสามารถดูดซึมได้โดยตรง ด้วยวิธีนี้ ผลิตภัณฑ์เหลือทิ้งที่จัดการได้ยากจึงกลายเป็นแหล่งปุ๋ยเหลวที่มีศักยภาพ
นอกจากนี้ Trametes versicolor ยังเป็นที่รู้จักในด้านความสามารถในการผลิตเอนไซม์ออกซิเดชั่นที่ย่อยสลายสารต่างๆ โมเลกุลที่ซับซ้อนและมักเป็นพิษเช่น สารมลพิษอินทรีย์ตกค้างบางชนิด ในบริบทของ HTL-AP นั้น สิ่งนี้เปิดโอกาสให้สามารถลดปริมาณสารพิษและโลหะที่เกี่ยวข้องได้ แม้ว่าในส่วนนี้จำเป็นต้องมีการตรวจสอบอย่างระมัดระวังเป็นอย่างมาก ขึ้นอยู่กับของเสียเริ่มต้น
เมื่อเลเมทำงานเสร็จสิ้น การวิจัยก็ดำเนินต่อไปโดยคาร์ลา โลเปซ นักศึกษาด้านเทคโนโลยีและการจัดการระบบการเกษตร ซึ่งมุ่งเน้นไปที่การผสมผสานการบำบัดด้วยเชื้อราเข้ากับ... กระบวนการไนตริฟิเคชันของแบคทีเรียในการศึกษาครั้งที่สองนี้ T. versicolor และ แบคทีเรียไนตริไฟริ่ง ที่ HTL-AP
การผสมผสานนี้พิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพเป็นพิเศษ: เพิ่มขึ้นได้มากถึง ความเข้มข้นของไนเตรตสูงกว่า 17 เท่า ในเฟสของเหลวที่ผ่านการบำบัดแล้ว แบคทีเรียไนตริฟายอิงจะออกซิไดซ์แอมโมเนียที่เกิดขึ้น (หรือที่มีอยู่แล้ว) ให้กลายเป็นไนเตรต ในขณะที่เชื้อราจะช่วยในการปลดปล่อยไนโตรเจนอินทรีย์ในขั้นต้นและช่วยย่อยสลายสารประกอบที่อาจยับยั้งจุลินทรีย์อื่นๆ
การศึกษานี้ยังวิเคราะห์ปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของระบบ เช่น ค่า pH ของสารละลายผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสำหรับทั้งไนเตรตและแอมโมเนีย ได้รับเมื่อจุลินทรีย์ทำงานในช่วง pH ระหว่าง 6 ถึง 7,5 ซึ่งเป็นช่วง pH ที่พบได้ทั่วไปในกระบวนการทางชีวภาพหลายอย่าง และค่อนข้างง่ายต่อการควบคุมด้วยการปรับแต่งพื้นฐาน
ผลการค้นพบที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการผลิต เอนไซม์ที่สามารถย่อยสลายสารพิษได้สิ่งนี้สนับสนุนความสามารถในการกำจัดสารประกอบบางชนิดที่มีอยู่ในของเสียชีวภาพโดยเชื้อรา ซึ่งบ่งชี้ว่าการบำบัดด้วยเชื้อราไม่เพียงแต่จะช่วยเพิ่มคุณค่าทางปุ๋ยของ HTL-AP เท่านั้น แต่ยังทำให้ปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับการใช้งานทางการเกษตรอีกด้วย
จากน้ำที่ผ่านการบำบัดสู่การชลประทานพืชผล: เศรษฐกิจหมุนเวียนในทางปฏิบัติ
จากผลลัพธ์เหล่านี้ ทีมของศาสตราจารย์พอล เดวิดสันกำลังดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับการใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้อยู่ น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้วใช้สำหรับปลูกพืชในระบบไฮโดรโปนิกส์แนวคิดคือการทดสอบว่าของเหลวที่ได้นั้นสามารถใช้เป็นสารละลายธาตุอาหารได้มากน้อยเพียงใด โดยเป็นการปิดวงจรอย่างสมบูรณ์ระหว่างของเสียอินทรีย์ การบำบัดด้วยเชื้อราและแบคทีเรีย และการผลิตพืช
ในสถานการณ์ที่เหมาะสมที่สุด การรักษาทั้งหมดควรเกิดขึ้นในสถานที่ที่ใกล้ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ตำแหน่งที่เกิดปรากฏการณ์การหลอมเหลวด้วยความร้อนใต้ดินตัวอย่างเช่น หากใช้มูลสุกรเป็นวัตถุดิบเปียก การตั้งโรงงาน HTL และระบบบำบัดทางชีวภาพไว้ใกล้กับฟาร์มเลี้ยงสุกรจำนวนหลายพันตัว ซึ่งมีมูลสุกรไหลเวียนอย่างต่อเนื่องและมีปริมาณมาก จึงเป็นเรื่องที่สมเหตุสมผล
ด้วยวิธีนี้ สามารถรวบรวมของเสียจากปศุสัตว์ นำมาแปรรูปโดยใช้ HTL เพื่อผลิตไบโอครูดและ HTL-AP จากนั้นเฟสของเหลวนี้สามารถนำไปใช้ได้ การบำบัดด้วย Trametes versicolor และแบคทีเรียไนตริฟายอิง ในโรงงานเฉพาะทาง น้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วจะมีไนเตรตสูงและมีสารประกอบที่เป็นปัญหาในปริมาณน้อย ซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นปุ๋ยสำหรับพืชผลในบริเวณใกล้เคียงได้
วิธีการนี้ช่วยลดความจำเป็นในการขนส่งชีวมวลที่มีน้ำหนักมากและเปียกชื้นในระยะทางไกลได้อย่างมาก ซึ่งหมายความว่า ประหยัดค่าใช้จ่ายด้านโลจิสติกส์และลดการปล่อยมลพิษจากการขนส่งนอกจากนี้ ยังเชื่อมโยงการจัดการของเสียจากปศุสัตว์กับการใส่ปุ๋ยพืชผลโดยตรง สร้างระบบเศรษฐกิจหมุนเวียนในระดับพื้นที่ซึ่งมีการรีไซเคิลสารอาหารในท้องถิ่น
ในทางปฏิบัติ หากฟาร์มเลี้ยงสุกรตั้งอยู่ท่ามกลางพื้นที่เกษตรกรรม ระบบนี้สามารถผลิตปุ๋ยเหลวที่เหมาะสมกับความต้องการของพืชในท้องถิ่น ลดการใช้ปุ๋ยสังเคราะห์ที่ได้จากเชื้อเพลิงฟอสซิล ทั้งหมดนี้จะช่วยส่งเสริมการผลิตทางการเกษตรที่ยั่งยืนมากขึ้น พึ่งพาปัจจัยภายนอกน้อยลง และมี... ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม.
ในขณะเดียวกัน การพัฒนาเทคโนโลยีเหล่านี้ตอกย้ำแนวคิดที่ว่าเชื้อรา ไม่ว่าจะอยู่ในรูปของการหมักบนของเสียที่เป็นของแข็ง หรือเป็นสารบำบัดในน้ำเสียที่ซับซ้อน สามารถกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของห่วงโซ่คุณค่าใหม่ได้ เศรษฐกิจชีวภาพหมุนเวียนทางการเกษตรทั้งการทำงานร่วมกับ SPCH และการศึกษาเกี่ยวกับ HTL-AP ต่างชี้ไปในทิศทางเดียวกัน นั่นคือ การเปลี่ยนปัญหาขยะให้เป็นโซลูชันที่สร้างสรรค์
งานวิจัยและโครงการทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นว่าเชื้อรามีศักยภาพมหาศาลสำหรับ เพื่อเพิ่มมูลค่าให้กับของเสียทางการเกษตร ปศุสัตว์ และอาหาร ผ่านกระบวนการที่มีประสิทธิภาพค่อนข้างสูงซึ่งผสมผสานการผลิตพลังงาน การผลิตปุ๋ย และการผลิตชีวมวลที่อุดมไปด้วยสารอาหาร แม้ว่าความท้าทายทางด้านเทคนิค กฎระเบียบ และเศรษฐกิจยังคงอยู่ แต่ทิศทางนั้นชัดเจน: คือการใช้ประโยชน์จากสิ่งที่เคยถูกทิ้งไปให้เกิดประโยชน์มากขึ้น และสร้างระบบเกษตรแบบหมุนเวียนมากขึ้น ซึ่งของเสียของคนหนึ่งกลายเป็นทรัพยากรของอีกคนหนึ่ง
