کاهش کربن کود‌های شیمیایی با باکتری‌های نیتروژن ممکن شد

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از سایتک دیلی، تولید کود‌های شیمیایی حدود ۱.۵ درصد از انتشار گاز‌های گلخانه‌ای جهان را تشکیل می‌دهد و محققان امیدوارند با جایگزینی برخی از کود‌های شیمیایی با یک منبع پایدارتر یا همان باکتری ها، به کاهش ردپای کربن کمک کنند.

باکتری‌هایی که می‌توانند گاز نیتروژن را به آمونیاک تبدیل کنند، نه تنها می‌توانند مواد مغذی مورد نیاز گیاهان را تامین کند، بلکه به بازسازی خاک و محافظت از گیاهان در برابر آفات نیز کمک می‌کنند. با این حال، این باکتری‌ها به گرما و رطوبت حساس هستند، بنابراین افزایش تولید آن‌ها و ارسال آن‌ها به مزارع دشوار است.

برای غلبه بر این مانع، مهندسان شیمی موسسه فناوری ماساچوست (MIT) یک پوشش فلزی آلی ابداع کرده اند که از سلول‌های باکتریایی در برابر آسیب محافظت می‌کند بدون اینکه مانع رشد یا عملکرد آن‌ها شود. آن‌ها در یک مطالعه جدید، دریافتند که این باکتری‌های پوشش داده شده سرعت جوانه زنی انواع دانه‌ها از جمله سبزیجاتی مانند ذرت و کلم برگ چینی (بوک چوی) را بهبود می‌بخشد.

این نوآوری می‌تواند بدون آنکه مانع رشد یا عملکرد این باکتری‌ها شود، کود‌های میکروبی را در دسترس‌تر کند و کشاورزی احیا کننده را ارتقا دهد.

پژوهشگران برای محافظت از میکروب‌ها در برابر گرما و خشک شدن در انجماد، تصمیم گرفتند پوششی به نام شبکه فلز – فنول (MPN) را اعمال کنند که قبلاً برای محصور کردن میکروب‌ها برای مصارف دیگر مانند محافظت از باکتری‌های درمانی تحویل داده شده به دستگاه گوارش، ایجاد کرده بودند.

این پوشش‌ها حاوی دو جزء هستند: یک فلز و یک ترکیب آلی به نام پلی فنول که می‌توانند خود به خود در یک پوسته محافظ جمع شوند. فلزات مورد استفاده برای پوشش ها، از جمله آهن، منگنز، آلومینیوم و روی، به عنوان افزودنی‌های غذایی ایمن در نظر گرفته می‌شوند. پلی فنول ها، که اغلب در گیاهان یافت می‌شوند، شامل مولکول‌هایی مانند تانن‌ها و سایر آنتی اکسیدان‌ها هستند. FDA بسیاری از این پلی فنول‌ها را به طور کلی ایمن در نظر گرفته است.

کود‌های شیمیایی با استفاده از یک فرآیند پر انرژی به نام (Haber-Bosch) تولید می‌شوند که از فشار‌های بسیار بالا برای ترکیب نیتروژن هوا با هیدروژن برای تولید آمونیاک استفاده می‌کند.

علاوه بر ردپای کربن قابل توجه این فرآیند، یکی دیگر از اشکالات کود‌های شیمیایی این است که استفاده طولانی مدت در نهایت باعث کاهش مواد مغذی در خاک می‌شود. برای کمک به احیای خاک، برخی از کشاورزان به «کشاورزی احیا کننده» روی آورده اند، که از راهبرد‌های مختلفی از جمله تناوب زراعی و کمپوست برای سالم نگه داشتن خاک استفاده می‌کند. باکتری‌های تثبیت کننده نیتروژن، که گاز نیتروژن را به آمونیاک تبدیل می‌کنند، می‌توانند در این رویکرد کمک کننده باشند.

برخی از کشاورزان قبلاً شروع به استفاده از این «کود‌های میکروبی» کرده اند و آن‌ها را در تخمیر‌های بزرگ قبل از استفاده در خاک پرورش می‌دهند. با این حال، چنین روشی برای بسیاری از کشاورزان این شیوه  مقرون به صرفه نیست.

در حال حاضر حمل این باکتری‌ها به مناطق روستایی گزینه مناسبی نیست، زیرا آن‌ها در معرض آسیب گرما هستند. میکروب‌ها همچنین برای زنده ماندن در فرآیند خشک کردن انجمادی که حمل و نقل آن‌ها را آسان‌تر می‌کند، بسیار ظریف هستند.