الفهرس 
IntroductionOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 136 |  |  |
| | | from | 136 | | |
Abstract
يبلغ حجم المخلفات الزراعية في مصر ما يزيد عن 30 مليون طن سنوياً، وتمثل مخلفات قش الأرز والباجاس الناتج عن صناعة السكر من القصب الجزء الأكبر من هذه المخلفات نظراً للمساحة الهائلة لهذين المحصولين مقارنة بالمحاصيل الحقلية الأخرى (الأرز 9, 1 والقصب 24,0 مليون فدان). وتختلف الكميات المتولدة من هذه المخلفات باختلاف المساحة المنزرعة سنوياً من هذين المحصولين والتي قد تصل في المتوسط إلى 0,3مليون طن قش أرز و 8,2 مليون طن باجاس .
وتهدف هذه الدراسة إلى الحد من الآثار الضارة المترتبة على تراكم هذه المخلفات وأسلوب التخلص الخاطئ منها وإهدار قيمتها الإقتصادية عن طريق الحرق بالبحث عن إحدى التقنيات العلمية الحديثة والتي تراعي الحفاظ على البيئة وصحة الإنسان، وكذلك الأخذ في الاعتبار الجوانب الإقتصادية لهذه المخلفات بزيادة القيمة المضافة لها كأحد الدعائم الأساسية للزراعة المستدامة.
تلعب ميكروبات التربة من بكتريا ، فطريات، خمائر و أكتينوميسيتات دوراً هائلاً في المعالجة الحيوية لهذه المخلفات، حيث يتم تكسيرها وتحللها وإنتاج العديد من المركبات الوسطية الهامة ذات القيمة الإقتصادية العالية والتي من أهمها إستخدام هذه المخلفات في إنتاج الغذاء والأعلاف الحيوانية، وقد أتجه حديثاً إستخدامها في إنتاج الوقود الحيوي مثل إنتاج كحول الإيثيل بديلاً عن البنزين والبيوديزل بديلاً عن البتروديزل .
وتعتبر الفطريات من أهم الكائنات الحية الدقيقة في مجال تحلل وتكسير هذه المواد العضوية وذلك لعدة أسباب نذكر منها وجودها في التربة بأعداد كبيرة وكذلك تنوع أجناسها وأنواعها وانتشارها في كل الأوساط البيئية تحت الظروف المناخية المختلفة من حرارة، رطوبة ، أملاح و حموضة أو قلوية التربة، وكذلك لتنوع خواصها المورفولوجية و الفسيولوجية. فالفطريات الخيطية منها تكون الكثير من الهيفات (ميسليوم) والتي تتشعب وتمتد لمسافات كبيرة في التربة مما يساعد على سرعة تكسير وتحلل هذه المخلفات الليجنوسليولوزية صعبة التحلل. ومن ثم إتجهت الدراسة إلى استخدام هذه الفطريات في المعالجة الحيوية لهذين المخلفين قش الأرز والباجاس دون أي معاملات كيميائية من أحماض أو قلويات، والتي غالباً ما قد تستعمل كمعالجة أولية لهذه المخلفات بهدف سرعة تحللها، وذلك تفادياً للمخاطر التي قد تنجم عن إستعمال هذه المواد الكيميائية الخطرة والحد من التلوث بأثارها المتبقية.
في هذه الدراسة تم جمع عينات تربة من تحت محاصيل حقلية مختلفة من شمال الوادي وجنوبه شملت عدة محافظات وكذلك من الأسمدة البلدية و الكمبوست بهدف عزل الفطريات منها. وقد تم عزل 117 عزلة من الفطريات المختلفة بزراعتها على بيئة أجار دكستروز البطاطس( PDA ) وبيئة مارتن (Rose Bengal). تم تنقية الفطريات وتعريفها باستخدام خواصها المزرعيه والمورفولوجية وكذلك بالفحص الميكروسكوبي حيث تم تصنيفها إلى 40 من الأجناس الفطرية.وقد تم تقدير الكتلة الحيوية للخلايا الفطرية (Biomass) بعد تنميتها على بيئة البطاطس السائلة لمدة ثلاثون يوماً على درجة حرارة من 28 ±2ºم. . تم تقطيع المخلفين لأجزاء صغيرة (2سم) و تعبئتها في آنيه زجاجية بغطاء وضبط نسبة الرطوبة المناسبة لكل مخلف ثم تعقيمها. وقد تم تلقيح هذه الأنية لكلا المخلفين بعشرة سم من بيئة البطاطس السائلة والتي تم تلقيحها بسلالات الفطريات تحت الدراسة والتي ثم تحضينها لمدة سته أيام. ثم تحضين الآنية الملقحة على درجة حرارة من 28 ±2ºم لمدد زمنية تراوحت بين 30، 60، 90، 120و 150 يوماً. في نهاية كل فترة زمنية تم قياس وتقدير عنصري الكربون والنيتروجين، حيث يتم حساب نسبة الكربون/ النيتروجين (C/N ratio) والتي بناءً عليها يتم تقدير مدى التحلل تناسباً مع الوقت (تمت التجربة باستعمال مكررين واستخدام المتوسط).
أظهرت هذه الدراسة أن عدد 40 عزله فطرية أثبتت كفاءة عالية في عملية بناء المادة الحية (Biomass) وكذلك في عملية التحلل للمخلفات. ومع نهاية التجربة أمكن خفض نسبة C/N لمخلف قش الأرز من 154 إلى 39 في حين إنخفضت هذه النسبة من 191 إلى 56 في الباجاس وكذلك إختلفت المادة الحية الناتجة باختلاف العزلات الفطرية تحت الدراسة.
وقد شملت الدراسة إختيار 12 عزله فطرية من العزلات السابقة والتي أثبتت كفاءة عالية في عملية التحلل للمخلفين وذلك لإنتاج الزيت الميكروبي في البيئة السائلة فقيرة النيتروجين (بيئة قياسية) ولمدة تحضين 12 يوم على محضن هزاز بمعدل 180 لفة / دقيقة عند نسبةC/N 100 و على درجة حرارة 28 ±2ºم و درجة pH 6. حيث تم تقدير المادة الحية و محتوى الزيت الناتج. وقد أظهرت خمس عزلات مقدرتها على تكوين الزيت بنسبة تتعدى 20% (تراوحت من 97,20 إلي 17,35 %). وهذه العزلات تمثلت في Aspergillus terreus-nrc12 ، Trichoderma harzianum–nrc14، Aspergillus sp.-nrc17 ،Fusarium oxysporum-nrc19 و Penicillium sp.–nrc40وقد استخدمت هذه العزلات في الدراسات التالية:
1- دراسة العوامل المؤثرة على عملية التخمر وإنتاج الزيت من العزلات الخمس، والتي من أهمها الـ C/N , pH و مدة التحضين وذلك بعد إستبدال الجلوكوز بكلأ من المخلفين كمصدر بديل للكربون بنسب مختلفة من الـ C/N تراوحت بين 25، 50، 75 و 100 تحت الظروف القياسية. وقد أظهرت النتائج زيادة محصول الزيت مع الإرتفاع التدريجي لنسبة C/N ratio ومع النقص التدريجي للنيتروجين في وسط التخمر. وقد وجد أن C/N ratio100 هي الأنسب لإنتاج المحصول الأعلى من الزيت.
2- إختيار ثلاث درجات للـ pH وهي 5 ، 6 و 7 تحت نفس ظروف النمو القياسية. وقد أظهرت النتائج أن محصول الزيت زاد مع زيادة الـ pH من 5إلي6 في عدد 4 عزلات ثم أخذ في التناقص عند pH 7 . ومن ثم يكون pH 6 هم الأنسب لإنتاج الزيت من هذه العزلات الفطرية.
3- لدراسة أثر مدة التخمر على محصول الزيت تم إختيار ثلاث فترات زمنية هي 12، 18و24 يوم تحت نفس الظروف القياسية. وجد أن محصول الزيت يختلف من عزلة لأخرى مع كل فترة زمنية، ومع ذلك أثبتت النتائج أن أعلى نسبة زيت كانت بعد 24 يوم لكل من العزلات الفطرية الخمس باستخدام كلا المخلفين.
بعد الوصول إلى أنسب العوامل المؤثرة على إنتاج الزيت بواسطة العزلات الفطرية تحت الدراسة تم إجراء عملية التخمر لكل عزلة في دوارق زجاجية سعة 5 لتر مجهزة بجهاز ضخ هواء معقم للتقليب مع إحتوائها على 3 لتر بيئة أساسية شحيحة النيتروجين حيث هي الأنسب لانتاج الزيت. تم تلقيح كل مخمر بإحدى العزلات واستمرت عملية التخمر لمدة 30 يوماً تحت نفس الظروف القياسية. بنهاية التجربة تم تقدير وزن الخلايا(Biomass) وكمية الزيت الناتجة. تم الوصول إلى كتله حيوية تقدر بـ 08,4جم/ لتر تقابلها نسبة زيت تصل إلى 19, 33 % لإحدى العزلات المتميزة (Fusarium oxysporum-nrc19 ).
الزيت الناتج من التجربة السابقة تم التعرف على مكوناته من الأحماض الدهنية المختلفة، طويلة السلسلة المشبعة والغير مشبعة (للمقارنة بالزيت النباتي المستخدم في إنتاج الديزل الحيوي) باستخدام تكنولجيا الفصل الكروماتوجرافي الغازي وذلك لعدد 4 عزلات حيث إستبعدت العزلة Aspergillus sp.-nrc17 لاحتواء الزيت الناتج عنها على أحماض دهنية قصيرة السلسلة (متطايرة). وقد أظهرت نتائج التحاليل احتواء الزيت الميكروبي لنسبة عالية من الأحماض طويلة السلسلة (ما بين 16 و 18 ذرة كربون) المشبعة مثل حمضpalmitic(C16:0) بنسب تراوحت بين 90,20 إلي 40,29% ، stearic (C18:0) بنسب من 46,15إلي 20,20 % ، وكذلك الأحماض الدهنية الغير مشبعة وهي oleic (C18:1) بنسب من01,28 إلي 56,35 % و حمض linoleic (C18:2) بنسب من01,17 إلي 82,27% ، وهي نسب ونوعية تقارب تلك المكونه للزيت النباتي، ومن ثم يمكن استخدام هذا الزيت الميكروبي في إنتاج الديزل الحيوي متى تم الحصول عليه بالكمية اللازمة.
تم التعرف لعدد ثلاث عزلات فطرية باستخدام تقنية البيولوجيا الجزيئية PCR”” ، وقد أظهرت النتائج أن العزلات Aspergillus terreus- nrc12 ، Fusarium oxysporum- nrc19 وPenicillium sp.-nrc40 تتطابق صفاتها مع كونها السلالة الفطرية نفسها.