تصفیه آب با ضایعات باقی مانده کشت قارچ

ضایعات باقی مانده کشت قارچ (کمپوست و خاک مصرف شده) معمولا به عنوان کود در کشاورزی و باغبانی مصرف میشود یا به عنوان زباله دور ریخته میشود. اما به تازگی دانشمندان دانشگاه اوترخت هلند، مورد استفاده جدیدی برای آن پیدا کرده‌اند که به محیط زیست کمک بسیار بزرگی خواهد نمود.

قارچ دکمه‌ای سفید (Agaricus bisporus) بر روی کمپوست که شامل کلش گندم، کود مرغی و سنگ گچ است، رشد میکند. بذر‌قارچ (اسپان) به کمپوست اضافه میشود و در آن رشد میکند. بر اثر رشد اسپان در کمپوست، رشته های قارچی (میسلیوم) مانند ریشه، تمامی کمپوست را پر می کنند و از مواد درون آن تغذیه کرده و محصول قارچ را پدید می‌آوردند.

اما پس از برداشت قارچ با این بسترها چه باید کرد؟ در کشور هلند که بزرگترین تولیدکننده قارچ اروپاست، به علت مقدار زیاد ضایعات کشت قارچ، کار زیادی نمی‌توان با این زباله های باقی مانده انجام داد. معمولا مقادیر زیادی از پسماندهای پرورش قارچ، به آلمان فرستاده می شود تا به عنوان کود برای کشاورزی و باغبانی استفاده شود. مقداری از این بسترهای مصرف شده نیز دور ریخته میشود. اما آیا نمی توان از بسترهای قارچ استفاده بهتری کرد؟

بر اساس نتایج تحقیقاتی که به تازگی در یک مقاله علمی در نشریه معتبر Applied Microbiology and Biotechnology منتشر شده است، میتوان آب را با استفاده از بستر کشت قارچ مصرف شده، تصفیه کرد. دو محقق برجسته دانشگاه اوترخت، با نام بریجیت ون برنک (Brigit van Brenk) و هان وستن (Han Wösten) به همراه جمعی از همکارانشان طی این تحقیقات اثبات نموده اند که با استفاده از “ضایعات باقی مانده کشت قارچ” شامل رشته های میسلیوم و کمپوست، میتوان بطور موثر غلظت آفت‌کش‌ها، سموم شیمیایی و دیگر آلاینده های آلی را درون آب کاهش داد.

ایده اولیه و دلیل تحقیقات برای تصفیه آب با بستر کشت قارچ

نگرانی در مورد آلودگی آب در سراسر جهان افزایش یافته است. بر اساس یافته‌هایی منتشر شده از یک مطالعه جامع که سال گذشته انجام شد، محققان دانشگاه برونل لندن و دانشگاه پورتسموث، بیش از 50 ماده شیمیایی آلاینده را در آب اطراف سواحل دریاهای اروپا شناسایی کردند که شامل داروها و آفت‌کش‌ها می‌شد!

غلظت بقایای داروها، سموم، مواد پاک کننده، آفت‌کش ها و سایر مواد مضر شیمیایی در آب‌های سطحی و زیرزمینی در تمام جهان، رو به افزایش است! این آلودگی ها تهدیدی بالقوه برای اشکال مختلف حیات آبزیان (ماهی ها، مرجانها، جلبک ها و …) محسوب می شود. نکته مهم دیگر اینکه روش های موجود برای تصفیه آب از چنین موادی در حال حاضر بسیار گران است!

حالا نتایج بدست آمده، نوید جایگزینی امیدوارکننده برای روش‌های فعلی تصفیه آبهای جاری شامل پساب های کشاورزی و صنعتی را با استفاده پتانسیل مواد اورگانیک بازیافتی که ارزان قیمت هستند، میدهد.

آلودگی آب ها از کجاست؟

دکتر ون برنک میگوید: وقتی ما دارو مصرف می کنیم یا نوشیدنی حاوی کافئین میخوریم، بخشی از آن از طریق ادرار دفع می شود و در نهایت به فاضلاب راه پیدا می کند. فاضلاب ها نیز معمولا به درستی تصفیه نمیشوند و این مواد همراه آنها به رودخانه ها وارد میشود یا از طریق فرو رفتن در زمین به آبهای زیرزمینی نفوذ میکنند.

همچنین بخشی از سموم و آفت‌کش های مورد استفاده در کشاورزی، نیز در پساب های باقیمانده موجود است و وارد آبها میشود و سبب آلودگی آنها میگردد.

قسمتی از آلودگی آبها نیز از ذرات آلاینده موجود در هواست که با باران شسته شده و به آبها وارد میشوند.

بزرگترین مشکل این است که این مواد آلاینده در فرآیندهای طبیعی نمی توانند به همان سرعتی که وارد میشوند، تجزیه شوند و از بین بروند و در نتیجه در آب تجمع پیدا میکنند و سبب آلودگی آن میشوند.

استفاده از آنزیم های قارچی

قارچ ها معمولا گیاهان و درختان مرده را در طبیعت تجزیه میکنند و مواد آلی آنها را به محیط زیست باز می‌گردانند. گیاهان و چوب درختان حاوی حداقل 25% ماده لیگنین میباشند که برای رشد قارچ لازم است. منابع حاوی لیگنین فراوان هستند و اکثراً هم غیرقابل مصرف میباشند. چوب و پوسته درختان و همچنین پسماندهای کشاورزی حاوی مقدار بسیار زیادی لیگنین هستند.
این ماده به‌ عنوان یک اتصال دهنده دیواره سلولی اطراف سلولز را فرا میگیرد و فیبرهای سلولی را برای استحکام ساختار چوب به هم متصل می‌نماید.

رشته های میسلیوم برای تجزیه و استخراج لیگنین موجود در کمپوست و استفاده از مواد مغذی آن جهت رشد، آنزیم هایی را درون کمپوست ترشح میکنند.

ون برنک و همکارانش در این تحقیقات پی برده‌اند که این آنزیم های قارچی، اختصاصی نیستند و میتوانند مواد دیگری به غیر از لیگنین را نیز، تجزیه کنند. بنابراین محققان تصمیم گرفتند پتانسیل آنزیم‌های قارچی موجود در ضایعات باقی مانده کشت قارچ را برای تجزیه آلاینده های موجود در آب آلوده و تصفیه آن را، بررسی کنند.

روند تحقیقات با استفاده از ضایعات کشت قارچ

برای آزمایش کارایی بستر قارچ مصرف شده، محققان ابتدا 8 ماده آلاینده با بیشترین فراوانی، شامل موارد زیر:

• کافئین “caffeine” (ماده موجود در قهوه و نوشابه های انرژی‌زا)
• آنتی پرین “antipyrine” (مسکن و تب‌بر)
• DEET (دافع حشرات)
• کاربامازپین “carbamazepine” (دارویی برای درمان صرع)
• بنتازون “bentazon” (سم علف‌کش)
• کلریدازون “chloridazon” (سم علف‌کش)
• اسید کلوفیبریک “clofibric acid” (ماده موجود در داروهای ضدچربی)
• آسه سولفام پتاسیم “acesulfame K” (ماده شیرین کننده که در بسیاری از غذا ها و نوشیدنی ها استفاده میشود)

محققان این مواد را به آب اضافه کردند و پس از آن آب آلوده را به بسترهای کشت قارچ تزریق کردند. پس از 2 تا 7 روز، محققان بررسی کردند که آیا غلظت مواد آلاینده موجود در آب تغییر کرده است یا خیر؟

از نتایج بدست آمده مشخص شد که مواد آلاینده بین 10 الی 90 % (بسته به نوع آن) از آب حذف شده است!

دکتر Van Brenk درباره دستاورد تحقیقات میگوید: روش های موجود برای تصفیه آب، اغلب تنها یک یا دو ماده آلاینده خاص را هدف قرار می دهند و برای مواد دیگر موثر نیستند. همچنین این روش ها بسیار گران قیمت هستند.

اما استفاده از ضایعات باقی مانده کشت قارچ، در کاهش تمامی این 8 نوع آلاینده موثر است. اگرچه اثربخشی بسترهای کشت قارچ، بر روی کاهش مواد مختلف متفاوت است، اما این یافته ها توانایی آن را در حذف طیف گسترده ای از مواد آلاینده از آب نشان می دهد.

چای قارچی

محققان همچنین با خیساندن بسترهای کشت قارچ در آب برای مدتی و سپس خارج کردن آنها، محلولی شبیه چای از ضایعات باقی مانده کشت قارچ تهیه کردند. آنها سپس این چای قارچی را با آب آلوده ترکیب کردند تا کارایی آن را در حذف آلاینده ها ارزیابی کنند. معلوم شد که چای قارچی به طور قابل توجهی کمتر از خود بستر موثر است.

دکتر ون برنک در اینباره میگوید: در ابتدا، ما معتقد بودیم که مکانیسم حذف مواد مضر از طریق آنزیم های ترشح شده توسط ریشه‌قارچ است. بنابراین انتظار داشتیم که چای قارچی به اندازه خود بستر موثر باشد، زیرا تمام آنزیم ها در آن وجود دارند.

اما این یافته روشن می کند که علاوه بر آنزیم های قارچی، الیاف میسلیوم و لایه های مواد کمپوست نیز مواد آلاینده را از آب حذف می کنند. اما عملکرد دقیق این لایه ها هنوز برای ما قابل توضیح نیست و نیازمند تحقیقات بیشتر می‌باشد.

تحقیقات تکمیلی

البته “ون برنک” و “هان وستن” فرضیه هایی در رابطه با نقش لایه های بستر کشت قارچ، در تصویه آب داشتند؛ از این رو به انجام یکسری آزمایشات دیگر پرداختند.

آزمایش‌های بعدی نشان داد که علاوه بر آنزیم‌های موجود در رشته‌های میسلیوم، باکتری‌هایی که به بستر چسبیده‌اند، نیز در این فرآیند نقش دارند. علاوه بر این واکنشهای شیمیایی اتفاق افتاده در بستر کشت قارچ نیز بطور قابل توجهی به حذف مواد آلاینده از آب کمک می کند.

همچنین از طریق انجام آزمایش های دیگر، آنها نشان داد که ضایعات باقی مانده کشت قارچ می‌تواند آب را از رنگ‌های نساجی و PFAS (پلی فلوئورو آلکیل گروهی از ترکیبات شیمیایی آلی، حاوی فلوئور مصنوعی) نیز تصفیه کند. نتایج این تحقیقات نیز  قرار است اواخر امسال در مقاله علمی دیگری منتشر شوند.

آینده تحقیقات برای تصفیه آب

اخیراً از هلدینگ اوترخت به دکتر ون برک و دکتر هان وستن، یک کمک هزینه نوآوری اعطا شد، که آنها را قادر می سازد تحقیقات خود را پیش ببرند و گسترش دهند. مراحل بعدی آنها شامل آزمایش عدم وجود محصولات جانبی سمی در طول تصفیه و افزایش مقیاس فرآیند تصفیه آب با استفاده از کمپوست قارچ مصرف شده است.

ون برنک به پتانسیل ضایعات کشت قارچ برای تصفیه آب  و حفاظت از محیط زیست اعتقاد دارد و آن رابه عنوان روشی نسبتا ساده، مقرون به صرفه و پایدار برای تصفیه آب در آینده میداند.

در ماه آوریل 2024، قانونگذاران اتحادیه اروپا، انجام اقدامات جدیدی را برای تصفیه فاضلاب شهری تصویب کردند. این قوانین جدید، سازندگان لوازم آرایش، دارویی به علاوه کلیه شرکت‌ها و کارخانجات صنعتی که از مواد شیمیایی استفاده میکنند، را ملزم  میکند تا هزینه‌ای برای تصفیه میکرو آلاینده ها از فاضلاب، پرداخت نمایند.
با سخت‌تر شدن قوانین مربوط به آب و فاضلاب و پسمانده ها در هلند و همچنین اتحادیه اروپا، او پیش‌بینی می‌کند که شرکت‌ها و کارخانجات ملزم به انجام کارهای بیشتری برای دفع فاضلاب تمیزتر در آینده خواهند بود.

بنابراین، ون برنک قصد دارد یک شرکت تخصصی برای فعالیت تصفیه آب و فاضلاب صنایع با استفاده از ضایعات باقی مانده کشت قارچ، تأسیس کند.

گردآوری، ترجمه و تحریر از تیم رسانه هاگ
کپی تنها با ذکر منبع مجاز میباشد.
منبع: www.uu.nl سایت دانشگاه اوترخت
مرجع مقاله (Reference): https://link.springer.com/article/10.1007/s00253-024-13132-3