بررسی وضعیت و امكان سنجی بازیابی و تولید مواد با ارزش از ضایعات كشاورزی و صنایع تبدیلی وابسته

مقدار تولید نیشكر در سال ۱۳۷۶ , ۲۰۵۹ هزار تن بوده است از آنجا كه از هر ۱۰۰ تن نیشكر ۲۵ تن سرنی, ۳۵ تن با گاس تر, ۱۰ تن شكر, ۴ تن ملاس بدست می آید لذا مقدار باگاس و ملاس تولید شده در این سال به ترتیب ۷۲۰ و ۸۲ هزار تن می باشد

● چکیده

در این تحقیق مطالعاتی حول محور ارزیابی فنی اقتصادی روی بحث تبدیل ضایعات و پسماندهای ۱۷ محصول عمده کشاورزی در ایران شامل:

۱) گندم و جو

۲) شلتوک

۳) دانه های روغنی

۴) گوجه فرنگی

۵) ضایعات سیب زمینی

۶) چغندر قند

۷) پنبه

۸) نیشکر

۹) مرکبات

۱۰) سیب

۱۱) انگور

۱۲) خرما

۱۳) پسته

۱۴) بادام

۱۵) گردو

۱۶) چای

۱۷) زیتون صورت گرفته است.

● مقدمه

سالانه میلیون ها دلار ارز جهت واردات موادی شامل:

▪ خوراك دام و طیور، انواع پروتئین های مصرفی انسان، دام و طیور و مواد مكمل آن

▪ انواع اسید های آمینه و آلی مثل لیزین، آلانین، سیتریك، لاكتیك، گلوتامیك و .....

▪ انواع مواد شیمیایی مثل الكل ها، فورفورال، پكتین، استن و ....

▪ انواع اسانس ها برای مصارف صنایع غذایی و بهداشتی

▪ انواع كاغذ و خمیر آن

از كشور خارج می شود و این روند هر سا له سیر صعودی به خود می گیرد، این در حالیست كه حجم دور ریز ضایعات كشاورزی در مزارع كشور قابل تأمل میباشد. این مسئله زمانی اهمیت خود را نشان میدهدكه بدانیم ضایعات و پسماندهای مزارع در دیگر كشورها منبع اصلی تأمین مواد مذكور برای صادرات به ایران وكشورهای مشابه می باشند. در تمامی فرایند های كشاورزی و صنایع مربوطه علاوه بر تولید محصولات اصلی، محصولات جانبی نیز تولید می شود كه حجم وسیعی را شامل می گردد و به علت این كه محدودهٔ وسیعی برای به كارگیری این محصولات وجود دارد، بسیاری از كشورهای پیشرفته و در حال توسعه، ارزش بالاتری را برای آنها در نظرمی گیرند، بگونه ایكه در بعضی موارد از محصول اصلی نیز بسیار با ارزش تر می باشد. از طرفی براساس آمارهای موجود در ایران تقریباً نیمی از محصولات كشاورزی بدون اینكه به مصرف برسد در مراحل مختلف از بین می روند و صنایع تبدیلی موجود در ایران به آن حد از رشد نرسیده كه بتواند از تمامی اجزاء یك محصول كشاورزی بهره مناسب و كامل را ببرد. همانطور كه ذكر شد، كلیه اقلام وارداتی مذكور و صدها ماده پر ارزش دیگر در حال حاضر در سراسر دنیا از ضایعات و محصولات جانبی كشاورزی و طی یك برنامه منسجم در صنایع تبدیلی تولید می شوند و با توجه به آمار و ارقام مربوط به حجم مواد مذكور در ایران در صورت داشتن برنامه ای مدون و ساز و كار مناسب در جهت برنامه ریزی، كسب تكنولوژی های نداشته و ساماندهی داشته ها می توان از این مواد كه در اكثر مواقع نیز مسایل زیست محیطی حادی را هم بدنبال دارد در جهت استفاده بهینه و تبدیل آنها به مواد با ارزش گامی در جهت شكوفایی اقتصاد كشاورز و كشاورزی برداشت. گزارشات منتشر شده جهانی نشان می دهد كه كار بر روی این زمینه یعنی دست یابی به فرایندهایی مقرون به صرفه و قابل انجام جهت بازیافت و فرآوری محصولات جانبی و ضایعات در سالهای اخیر رشد فراوانی داشته است و بی شك در این رابطه علم بیو تكنولوژی نقشی اساسی داشته است. ۱-۴ در این تحقیق، با بررسی جامع بر روی كلیه محصولات كشاورزی كه در داخل كشور تولید می‌گردد، مهمترین اقلامی را كه می توان برروی ضایعات آنها سرمایه گذاری نمود انتخاب و مطالعه شده است. اقلام مورد مطالعه شامل. ضایعات كشاورزی و صنعتی، گندم، شلتوك، دانه های روغنی، گوجه فرنگی، سیب زمینی، چغندر قند، پنبه، نیشكر، مركبات، سیب، انگور، خرما، پسته، بادام، گردو، چای و زیتون می گردد که به جهت محدودیت صفحات به تشریح اطلاعات بدست آمده در مورد تعدادی از موارد مذکور پرداخته میشود.

الف) گندم

گندم گذشته از جنبه تجارتی مهم آن در دنیا، سلاحی كارآمد در مناسبات سیاسی و جهانی است كه روز به روز بر اهمیت كاربردی آن افزوده می شود. با اینكه جمعیت ایران در حدود ۱% جمعیت جهان است ولی در حدود ۵/۲% گندم جهان را مصرف می كند كه اندازه ای خارج از تعادل سطوح استاندارد بین المللی است و تا حدود زیادی خبر از ضایعات بالا و مصرف آن بوسیله دام و طیور می دهد. گندم همانند انرژی، كالایی راهبردی شناخته می شود و از شاخص های مهم كشاورزی محسوب می‌گردد. در حال حاضر سهم بزرگی از پتانسیل كشاورزی كشور به تولید گندم اختصاص دارد یعنی رقمی در حدود ۱/۵ میلیون هكتار (مركز آمار ایران ۷۹) كه با احتساب ۲۵% ضایعات تقریبی گندم در كشور در واقع حدود ۳/۱ میلیون هكتار از اراضی مستعد كشور، با صرف كلیه نهاده های زراعی، ضایع می شود و این با هدفهای كشاورزی در رسیدن به خود كفایی در تضاد است. بطور كلی ضایعات گندم را می توان به بخش های زیر تقسیم نمود:

۱) ضایعات كاشت

ضایعات در این مرحله ، مقدار اضافه مصرف بذر است كه معمولاً حدود ۲۰% برآورد می شود و عمدتاً ناشی از خلاء تكنیكی و استفاده از شیوه های منسوخ كاشت می باشد كه برابر ۳/۱ % كل گندم مصرفی كشور و یا ۲%‌ كل گندم تولیدی كشور است.

۲) ضایعات پیش از برداشت

شامل ضایعات تأخیر برداشت است كه بصورت ریزش یا سبز شدن روی خوشه در نواحی باران خیز حاصل می شود. در یك طرح تحقیقاتی تلفات قبل از برداشت معادل ۹/۵۴ كیلوگرم در هكتار اندازه گیری شده است.

۳) ضایعات برداشت

ضایعات در مرحله برداشت با كمباین شامل تلفات سكوی برش (%۲- ۵/۰)، تلفات واحدهای كوبنده (%۱-۵/۰)، جداكننده (%۴/۰-۲/۰)، تمیز كننده (%۲/۰-۰۴/۰) ‌و سایر عوامل است.

۴) ضایعات پس از برداشت

این ضایعات را می توان به ۴ دسته

الف) ضایعات حمل و نقل و ریخت و پاش (%۵/۵)،

ب) ضایعات بوجاری (%۲/۰)،

ج) ضایعات انبارداری (۴%)

د) ضایعات تبدیل (%۵)

طبقه بندی نمود.

از طرفی محصول جانبی گندم کاه می باشد. قرنهاست از كاه بعنوان ماده اولیه ساخت كاغذ (مخصوصاً در چین) استفاده می شود. هم اكنون درمناطقی نظیر اروپای شرقی، آمریكای جنوبی، خاورمیانه و آسیا کاه بعنوان ماده اولیه مهم در صنعت خمیر كاغذ می باشد. دلیل اصلی تداوم كاربرد كاه در ساخت كاغذ سهولت دستیابی به آن به عنوان پسماند تولید مواد غذایی است. اما مشكل هزینه های كارگری جهت جمع آوری، ذخیره سازی و جابجایی، كاربرد این ماده را بیشتر به كشورهایی كه دارای نیروی انسانی ارزان هستند و فرایندهایی كه كارخانجات مقیاس كوچك نیاز دارند محدود كرده است. موارد استفاده دیگر كاه عبارتند از:

▪ تغذیه دام،

▪ منبع سوخت و تولید انرژی در كشورهای غربی،

▪ بستر دامها،

▪ تولید پروتئین،

▪ تولید كودهای آلی،

▪ افزایش حاصلخیزی خاك

ب) دانه های روغنی ۹ـ۱۰

استخراج روغن از ۵ دانه روغنی مهم كه عبارتند از

▪ بذر سویا،

▪ پنبه دانه،

▪ آفتابگردان،

▪ بادام زمینی

▪ شلغم روغنی

به روشهای مختلف شامل:

استفاده از حلال و استفاده از فشار و گاهی استفاده از دو روش فوق بصورت توأم، صورت می گیرد. محصول جانبی فرایند های روغن كشی كنجاله نام دارد كه دارای مقدار نسبتاً زیادی پروتئین بوده و چنانچه كه خوب تهیه شده باشد اسیدهای آمینه متشكل آن از لحاظ میزان و قابلیت جذب در حد مطلوبی است و به همین جهت در جیره غذایی دام و طیور برای تامین قسمت قابل توجهی از پروتئین و بعضی از اسیدهای آمینه ضروری استفاده می گردد.

ج) نیشكر (محصولات جانبی صنعت تولید شكر از نیشكر)۱۱-۱۲

مقدار تولید نیشكر در سال ۱۳۷۶ ، ۲۰۵۹ هزار تن بوده است از آنجا كه از هر ۱۰۰ تن نیشكر ۲۵ تن سرنی، ۳۵ تن با گاس تر، ۱۰ تن شكر، ۴ تن ملاس بدست می آید لذا مقدار باگاس و ملاس تولید شده در این سال به ترتیب ۷۲۰ و ۸۲ هزار تن می باشد. از باگاس نیشكر به عنوان سوخت در تولید برق، زغال چوب و متان و همچنین در صنایع سلولزی در تولید كاغذ، فیبر، مقوا و نئوپان استفاده می شود. از طرف دیگر باگاس به عنوان یك ماده لیگنو سلولزی در تولید فورفورال، آلفا سلولز، اگزیلیكول، انواع پلاستیك ها و خوراك دام استفاده می شود. یكی دیگر از محصولات جانبی تولید شكر از نیشكر، ملاس است. ملاس شربت قندی حاصل از استحصال كریستالهای شكر است كه به وسیله سانتریفوژ كردن بدست می آید. این مایع حاوی مقدار زیادی قند می باشد كه در شرایط متعارف قابل استخراج و كریستالیزاسیون نمی باشد. از ملاس نیشكر در صنایع تخمیری در تولید موادی مانند اسید استیك، سركه، استن، بوتانل، اسید سیتریك، اسید لاكتیك، گلسیرول. خمیر مایه، آنتی بیوتیك ها، لیزین، گلوتامیك اسید می توان تولید كرد. همچنین از ملاس در تولید الكل، خوراك دام، كود، دكستران و صمغ استفاده می شود. از گل صافی كه در تصفیه شكر بدست می آید می توان موادی مانند چربی ها و موم استخراج كرد و یا از آن برای تولید كود و خوراك دام استفاده می شود.

د) مركبات۱۳-۱۴

كشور ایران با برداشت سالانه ۳ میلیون و ۵۱ هزارتن مركبات از ۲۰۰ هزار و ۱۰۵ هكتار باغهای بارور، هفتمین تولید كننده مركبات در جهان و با تولید ۰۰۰/۶۴۰ تن لیموترش اولین تولید كننده در آسیا و چهارمین در جهان است. ضایعات در كشور ما شامل ضایعات برداشت، حمل و نقل، نگهداری و تبدیل آنهاست. جدول زیر میزان ضایعات تبدیل حدود ۰۰۰/۹۰۰ تن مركبات را نشان می دهد. تفاله باقیمانده از فرایند آبگیری مركبات در حدود ۵۰% وزن میوه را شامل می شود. این تفاله ماده اولیه ای برای تولید محصولاتی مانند پكتین، غذای دام، پوست شیرین شده، روغن پرس سرد، ملاس، لیمونن، مارمالاد و ژله پوست مركبات، محصولات حاصله از هسته مركبات، فلاونوییدها و … است.

قندها بصورت كربوهیدارتهای محلول در تمام قسمت های میوه مركبات به استثنای آب میوه های اسیدی مانند آب لیمو وجود دارند و نزدیك به ۴۰% وزن خشك پوست میوه های پرتقال و گریپ فروت را تشكیل می دهند كه در این میان گلوكز، فروكتوز و ساكاروز از قندهای اصلی هستند. مواد غیر قابل حل در الكل در پوست مركبات شامل ۵۰-۳۰% مواد پكتینی، ۴۰-۲۰% سلولز، ۲۰-۱۰% همی سلولز می باشد. تفاوتهای زیادی بین تركیبات شیمیایی تفاله مركبات مناطق مختلف وجود دارد. در ذیل به تعدادی از فرآورده های حاصله از محصولات جانبی فرآیند مركبات اشاره میشود:

۱) پالپ خشك شده و ملاس مركبات،

۲) پكتین:

منبع اصلی تولید پكتین پوست مركبات می باشد. پكتین به عنوان عامل ژله ای در تهیه مرباجات و برخی شیرینی ها كاربرد داشته و حدوداً ۳% پوست مركبات را شامل می شود،

۳) قرص های مركبات:

قرص های مركبات تولید شده از پوست مركبات بصورت مكمل غذایی دارویی به غذای دامهای شیری و گوشتی اضافه می شود،

۴) مواد حاصل از تخمیر ضایعات مركبات:

فرایندهای تخمیری برای افزایش ارزش اقتصادی محصولات جانبی و تبدیل ضایعات به فراورده های مفید نقش مهمی دارند. محصولات تخمیری مختلفی از جمل اتانول، متان، پروتئین تك یاخته (scp) اسیدهای آمینه، اسید پیرویك، ۲ و ۳- بوتیلن گلیكول و پكتین میكروبی را می توان از ضایعات مركبات تولید نمود.

منابع

۱- G. Bbistanzi, H. Hassan, “The potential of agro-industrial by products as feeds for livestock in Lebanon” Livestock research for rural development , ۱۲, ۲۰۰۲, ۳.

۲- S. P. Pandey, A. k. Tiwari, “The use of agricultural by-products as alternative fuels”, ZKG International, ۲۰۰۲, ۵۵, (۲), ۶۸.

۳- بررسی وضعیت تولید و مصرف محصولات کشاورزی قابل تبدیل.... معاونت پژوهشی جهاد دانشگاهی تهران ۱۳۷۹.

۴- طراحی و تأسیس یک واحد جند منظوره جهت تولید SCP ...، پژوهشکده مهندسی وزارت جهاد کشاورزی ۱۳۸۰.

۵- D. wang, X. S. Sun, “Low density particalboard from wheat straw and corn pith” Industrial crops and products ۱۵, ۲۰۰۲, ۴۳.

۶- Heslop, “Ten years of experience with commercial particleboard/ composite materials symposium proceeding, ۱۹۹۷, pp ۱۰۹-۱۱۳.

۷- Y. Mekashaa, A. Tegegneb, A. Yamic, N. N. Umunna, “Evaluation of non-conventional agro - industrial by-products as supplementary feeds for ruminants”, Small Ruminant Research, ۴۴ (۲۰۰۲) ۲۵.

۸- ارزش غذائی خرده گندم و ضایعات ماکارونی به عنوان یک ماده غذائی و اثر آنها بر توان جوجه های گوشتی، عباسعلی قیصری، مؤسسه تحقیقات دام، ۱۳۸۱.

۹- U. Kalapathy, N. S. Hettiarachchy “Modification of soy proteins and their adhesive properties on wood” J. Am. Oil chem., soc, ۱۹۹۵, ۷۲, ۵۰۷.

۱۰- L.C.Dickey, N. Parris “Serial batch extraction of zein from milled maize” Industrial crops and products, ۱۵, ۲۰۰۲, ۳۳.

۱۱- استفاده از مخلوط ملاس با سطوح مختلف اوره در جیره غذائی گوساله، مرتضی رضائی، مؤسسه تحقیقات دام، ۱۳۸۰.

۱۲- طراحی و تاسیس یک واحد جند منظوره جهت scale- up تولیدL-Lysine ... ، پژوهشکده مهندسی وزارت جهاد کشاورزی ۱۳۸۰.

۱۳- J. A. Larrauri,“New approaches in the preparation of high dietary ®bre powders from fruit by-products”,Trends in Food Science & Technology,۱۰(۱۹۹۹) ۳.

۱۴- تعیین ارزش غذائی پس مانده های میوه و سبزیجات میادین میوه، ناصر تیمور نژاد، مؤسسه تحقیقات دام، ۱۳۷۷.

۱۵- Z. Antal, A. Xidai, “synthesis of a high- yield activated carbon by oxygen gasification of charcoal” Ind. Eng. Chem. Research, ۳۸, ۱۹۹۹, ۳۳۸۶.

۱۶- تولید کربن فعال از مواد سلولزی (جوب، هسته زیتون، ...)، دکتر کاغذجی، دانشگاه امیر کبیر، ۱۳۸۰.

۱۷- E. Ram-rez-L_opez, J. Corona-Hern_andez, L. Dendooven, P. Rangel, F. Thalasso, Characterization of five agricultural by-products potential biofilter carriers.

۱۸- تولید کربن فعال از مواد سلولزی (جوب، هسته زیتون، ....)، دکتر کاغذجی، دانشگاه امیر کبیر، ۱۳۸۰.

۱۹- تولید کربن فعال از ضایعات کشاورزی، دکتر کلباسی، دانشگاه امیر کبیر ۱۳۷۹.

---