الاستخراج المستدام لألياف الموز والتسميد باستخدام تصاميم الآلات القابلة للتكرار

الموز هو ثاني أكثر الفاكهة إنتاجاً في العالم، ويُزرع في المناطق المدارية وشبه المدارية الواقعة بين 40 درجة شمالاً و40 درجة جنوباً. أما في نيبال، فإن الصنف الأكثر شيوعاً المستخدم في إنتاج سبارتشا هو موسى باراديسياكا (مجموعة AAB)، والمعروف محلياً باسم مالبوغ. تستغرق نبتة الموز من 9 إلى 12 شهراً لتنضج وتشكل أوراقها باستمرار من قلبها. وتشكل هذه الأغلفة الورقية المتداخلة الجذع الكاذب الذي ينمو حتى يبدأ الإزهار. بعد الإثمار والحصاد، يتم قطع الساق الكاذبة من القاعدة لأن كل ساق تنتج الموز مرة واحدة فقط. كما يحفز قطع الساق أيضاً نمو الجذع الكاذب التالي من النبات نفسه. وعلى مدار دورة حياته، قد يولد نبات الموز حوالي 25 جذعًا كاذبًا ينمو كل منها بسرعات مختلفة ويتم حصاده في أوقات مختلفة.

وتنتج هذه الدورة الزراعية كميات كبيرة من النفايات. فكل حزمة من الموز التي يتم حصادها تقابلها ساق كاذبة واحدة تزن حوالي 30-40 كجم. وغالباً ما يحرق المزارعون هذه السيقان أو يتركونها لتتعفن في الحقل. ويتطلّب الحرق استخدام الكيروسين أو مسرعات أخرى لأن السيقان رطبة للغاية، مما يؤدي إلى انبعاثات غازات الدفيئة والدخان الكثيف. ويستغرق ترك السيقان حتى تتحلل شهوراً ويشغل مساحة كبيرة من الأراضي الزراعية.

تشمل المقاطعات الرئيسية لزراعة الموز في نيبال مقاطعات مورانغ وجابا وسابتاري وشيتوان وكايلالي وناوالباراسي. وتغطي زراعة الموز على مستوى البلاد حوالي 21,413 هكتاراً وتنتج حوالي 1,284,780 طناً من المخلفات الزراعية سنوياً. وضمن هذه المناطق، تبرز بلدية سوستا في ناوالباراسي التي تبلغ مساحتها حوالي 2200 هكتار مزروعة - وهي من أعلى التجمعات في نيبال - وتنتج حوالي 132,000 طن من النفايات سنوياً. وهذا هو المكان الذي اختارته سبارسا لإنشاء مصنعها لاستخراج الألياف.

إن المجتمعات الزراعية في سوستا هي مجتمعات محلية تقودها المجتمعات المحلية وكانت منفتحة ومتحمسة للتعاون معنا، مما جعل الشراكة عملية ومؤثرة في آن واحد. كانت المنطقة مناسبة استراتيجياً واجتماعياً: فالمواد الخام وفيرة، ومسافات النقل قصيرة، مما يضمن إمكانية معالجة الجذوع في غضون 72 ساعة للحفاظ على جودة الألياف. وفي الوقت نفسه، تواجه سوستا تحديات اجتماعية عميقة الجذور. فالنساء لديهن فرص محدودة خارج الأسرة، وغالباً ما يفتقرن إلى المساواة في الحقوق والتمثيل في صنع القرار المجتمعي. ولا تزال وصمة الحيض قوية. وقد أتاح لنا إنشاء المصنع هنا خلق فرص عمل كريمة للنساء، ودعم استقلالهن المالي، وتنظيم حملات تثقيفية حول صحة الدورة الشهرية والاستدامة البيئية.

طورت سبارزا نموذج الاقتصاد الدائري الذي يحول النفايات الزراعية إلى فرصة. حيث يتم جمع جذوع الموز مجاناً من المزارعين بعد الحصاد، وفي المقابل يوفر المصنع السماد العضوي المنتج من بقايا استخراج الألياف. هذا التبادل غير النقدي يقلل من النفايات ويدعم خصوبة التربة ويبني ثقة طويلة الأجل مع المزارعين.

وتحتوي ألياف نبات الموز على 60-65% من السليلوز، مع أجزاء أصغر من الهيميسليلوز (6-19%) واللجنين (5-10%) والبكتين (3-5%) والرماد (1-3%) والمستخلصات (3-6%). وبمجرد وصول الجذع الكاذب إلى المصنع، يتم فصل أغلفته. ويختلف نضج الألياف اعتمادًا على موضع الغمد داخل الساق - عادةً ما تنتج الطبقات الخارجية أليافًا أكثر صلابة، بينما تنتج الطبقات الداخلية أليافًا أكثر ليونة. ونتيجة لذلك، يمكن أن يكون الاستخلاص غير متجانس قليلاً ما لم يقم المشغلون بتصنيف الأغماد وفصلها بشكل صحيح. وفي المتوسط، يمكن استخلاص 11 ورقة خارجية قابلة للاستخدام في كل جذع كاذب.

تقوم منشأة سبارسا لاستخراج الألياف بمعالجة الجذوع إلى ألياف تستخدم في فوط الحيض القابلة للتسميد. يجب معالجة الجذوع في غضون 72 ساعة لأن نسبة الرطوبة فيها تتراوح بين 90-92%. يؤدي التأخر في المعالجة إلى التحلل والتخمر، مما يتسبب في تغير اللون والرائحة والتحلل الميكروبي. يظل محصول الألياف منخفضاً: ينتج الجذع الكاذب الذي يزن 20 كجم حوالي 150 جراماً من الألياف الجافة، مخلفاً وراءه كميات كبيرة من البقايا التي يتم تحويلها إلى سماد.

يتم توظيف عمال إضافيين بشكل موسمي لمدة 3-4 أشهر (أغسطس/آب - نوفمبر/تشرين الثاني) لحصاد وتقطيع ونقل الجذوع من الحقول إلى المصنع. وتشمل التكاليف التشغيلية الرئيسية العمالة والنقل بالجرارات. يمكن لما يقرب من 6,772 متر مربع من المزارع توفير ما يكفي من الجذوع الكاذبة سنويًا لإنتاج الألياف بشكل ثابت.

بعد حصاد ثمار الموز، يتخلص المزارعون عادةً من الجذع الكاذب - الذي غالباً ما يسمى الجذع - والذي يحتوي في الواقع على ألياف طبيعية قيّمة داخل أغلفته ذات الطبقات. ومع ذلك، قبل البدء في استخراج الألياف، يجب تقسيم الجذع الكاذب بالطول لكشف الأغماد الفردية. هذه الخطوة ضرورية للفصل الفعال وتقلل بشكل كبير من جهد المشغل أثناء الاستخراج.

في الأصل، استخدم سبارتشا في البداية قاطع جذع كاذب قائم على منشار دائري يسمح للعمال بتقسيم السيقان إلى نصفين. وعلى الرغم من أن هذا الإصدار السابق كان عمليًا، إلا أنه كان يتطلب من المشغلين رفع السيقان الكاذبة الثقيلة وموازنتها ودفعها يدويًا عبر الشفرة. وهذا ما جعل العملية تتطلب جهدًا بدنيًا كبيرًا وتستغرق وقتًا طويلاً ومتعبة. كما أنه يحد من الإنتاجية، حيث يمكن معالجة جذع واحد فقط في كل مرة ويؤدي إرهاق المشغل إلى إبطاء سير العمل بسرعة. جعلت هذه القيود عملية إنتاج الألياف بشكل عام أقل كفاءة وصعوبة لساعات العمل الطويلة.

ولمعالجة هذه القيود، تم تصميم قاطع جذع جديد ومحسّن. يستبدل الطراز المطور الدفع اليدوي بآلية تغذية بالسلسلة والبكرات التي تمسك الجذع الكاذب وتدفعه تلقائيًا نحو منطقة القطع. وبدلاً من الاعتماد على شفرة منشار دائري، تستخدم الماكينة شفرتي قطع متعامدتين موضوعة لتقسيم الجذع إلى نصفين في تمريرة واحدة. يوفر هذا النظام المتكامل العديد من المزايا:

• تقليل الإجهاد البدني: لم يعد المشغلون بحاجة إلى دفع السيقان الثقيلة يدويًا.
• إنتاجية أعلى: تتيح التغذية الآلية المستمرة إنتاجية أسرع وأكثر اتساقًا.
• تحسين السلامة: حراسة ومسافة تغذية محكومة تبقي المشغلين بعيدًا عن الشفرات المتحركة.
• قطع أكثر دقة: تحافظ التغذية الآلية على محاذاة قطع متسقة.

تعمل العملية على النحو التالي:

1. الوضع: يتم وضع الجذع الزائف على منصة تغذية السلسلة.
2. التعشيق: تمسك السلاسل والعجلات المسننة الجذع بإحكام وتوجهه للأمام.
3. القطع: يمر الجذع من خلال شفرتين متعامدتين تقسمانه بشكل نظيف إلى نصفين.
4. الإخراج: تسقط القطع المقطوعة على جانب التجميع، حيث يمكن تقشيرها يدويًا لاستخراج الألياف.

بعد التقسيم، يقوم المشغلون بتقشير كل طبقة غمد باليد. يحتوي كل غمد على منطقة ليفية مع أنسجة داخلية أكثر ليونة. يقوم المشغلون بقص الحواف غير الليفية باستخدام سكين لإزالة الأجزاء ذات الألياف القليلة أو بدون ألياف، مما يضمن انتقال المواد الغنية بالألياف فقط إلى آلة الاستخراج.

وقد جعل هذا القاطع المحسّن التعامل مع المواد أسهل بكثير، وقلل من إجهاد المشغل، ودعم اتساق أكبر في سير عمل الاستخراج. كما أنه يجعل العملية في متناول العمال ذوي القوة البدنية الأقل، بما في ذلك النساء اللاتي يشكلن جزءًا رئيسيًا من القوى العاملة في سبارتشا.

يوفر استخراج ألياف الموز طريقة مستدامة لتحويل النفايات الزراعية إلى مادة طبيعية عالية القيمة. بعد حصاد الثمار، فإن جذع الموز الكاذب - الذي عادة ما يتم التخلص منه - غني بالألياف الطويلة والمتينة المناسبة للمنتجات القابلة للتحلل الحيوي والمنسوجات والحبال والورق والفوط الصحية.

ولاستخراج هذه الألياف بكفاءة واتساق، طورت Sparśa آلة شبه آلية لاستخراج ألياف الموز تعمل على تحسين الإنتاج والجودة بشكل كبير مقارنة بالكشط اليدوي.

الماكينة عبارة عن نظام يعمل بمحرك يستخدم أسطوانة دوارة مزودة بشفرات كشط، تعمل بمحرك كهربائي بقوة 3 حصان. أثناء التشغيل، يقوم المشغل بتغذية أغلفة الموز يدويًا بين الأسطوانة الدوارة وقضيب الدعم الثابت. أثناء مرور الغلاف، تقوم الشفرات بكشط المادة الخارجية اللحمية، مما يؤدي إلى فصل الألياف النظيفة وإطلاقها. يسمح نظام ضغط الأسطوانة القابل للتعديل للمشغل بضبط الفجوة حسب سُمك الغلاف، مما يضمن تشغيلًا أكثر سلاسة وإنتاجًا عالي الجودة.

ينقل ناقل الحركة البسيط ذو الحزام والبكرة الطاقة من المحرك إلى الأسطوانة. تم تصميم النظام عن قصد ليكون منخفض الصيانة، وسهل الإصلاح في الورش الريفية، ومتوافق تمامًا مع المكونات المتوفرة في الأسواق المحلية. ويوفر إطارها الملحوم المدمج الثبات، حتى أثناء دورات التشغيل الطويلة.

في ظل الظروف النموذجية، تنتج الماكينة ما يقرب من 5 كيلوغرامات من الألياف الجافة في كل يوم عمل يتراوح بين 6 و8 ساعات، حسب نوع الموز، وحالة الغلاف، وحدّة الشفرة، ومهارة المشغل.

خطوات العمل التفصيلية:

1. التحضير:
   يتم تجميع سيقان الموز الكاذبة وتقسيمها وتقشيرها إلى أغماد، ثم تقليمها إلى أطوال تتراوح بين 1-1.5 متر تقريبًا.
2. التغذية:
   يتم تغذية غلاف واحد في كل مرة في الماكينة، مع ضبط ضغط الأسطوانة لتتناسب مع محتوى الرطوبة في الغلاف وسمكه.
3. الاستخراج:
   تقوم الأسطوانة الدوارة بإزالة الأنسجة الغنية بالماء وتحرير الألياف المدمجة. يتم تكرار العملية على كلا نصفي الغلاف لزيادة الإنتاجية إلى أقصى حد.
4. التجفيف والتخزين:
   تُجفف الألياف المستخرجة بالشمس أو توضع في مجفف شمسي لمدة تتراوح بين يوم واحد و1.5 يوم حسب الطقس. وبمجرد تجفيفها، يتم تجميعها وتخزينها لمرحلة المعالجة التالية.

تبدأ سلسلة المعالجة بعد جمع جذع الموز الكاذب من المزارع القريبة. يتكون كل جذع كاذب من أغلفة أوراق متداخلة بإحكام. تتم إزالة الأغماد والأوراق الخارجية أولاً لكشف الطبقات الداخلية الصالحة للاستخدام. وباستخدام قاطع الجذع، يتم تقطيع الجذع الكاذب إلى نصفين بالطول، مما يجعل تقشير الأغماد أسهل بكثير ويسرّع عملية الاستخراج.

يتم بعد ذلك تغذية الأغماد المفصولة في آلة استخلاص ألياف الموز شبه الأوتوماتيكية من سبارسا. ويحتوي كل غمد على طبقات متعددة بنسب مختلفة من المواد الليفية والأنسجة الداخلية اللينة. وأثناء الاستخراج، يتم إدخال أحد طرفي الغلاف في الماكينة بينما يمسك المشغل الطرف الآخر. تعمل الأسطوانة الدوارة وشفرات الكشط على تكسير مادة الجدار الداخلي وتحرير الألياف المدمجة. ويتم كشط الطبقة الداخلية الأكثر ليونة والغنية بالماء في هذه العملية. يكرر المشغل عملية الاستخراج على طرفي الغلاف لزيادة استخلاص الألياف إلى أقصى حد.

للحصول على أفضل جودة للألياف، يجب أن تتم عملية الاستخلاص في غضون 72 ساعة من حصاد الجذع الكاذب. مع محتوى رطوبة يتراوح بين 90-92%، تتحلل السيقان بسرعة. ويؤدي التأخر في المعالجة إلى التخمر وتغير اللون والرائحة الكريهة، وكلها عوامل تضر بالألياف الناتجة.

ويشغل مصنع سبارسا للألياف ثلاث آلات استخلاص، تنتج كل منها حوالي 3 كيلوغرامات من الألياف الجافة يومياً، مما يعطي إنتاجاً يومياً مجمّعاً يبلغ حوالي 9 كجم. وعادةً ما يصبح المشغلون بارعين في غضون أسبوع واحد من التدريب، وتتحسن كفاءتهم بشكل ملحوظ مع الخبرة، مما يؤدي إلى إنتاج ألياف أكثر اتساقاً.

يتم تجفيف الألياف المستخرجة، التي يبلغ طولها حوالي أربعة أقدام، مباشرة بعد الاستخراج. ويتم التجفيف إما في الشمس أو في المجفف الشمسي المخصص الذي تبلغ مساحته 251.712 قدم مربع. ويتطلب التجفيف بالطاقة الشمسية من يوم إلى 1-1.5 يوم في الصيف وما يصل إلى 3 أيام في الشتاء، حسب الظروف الجوية. وبمجرد تجفيفها بالكامل، يتم تجميع الألياف وتخزينها للمرحلة التالية.

بعد ذلك، يتم تنقية الألياف إلى ورق. يتم تقطيع الألياف الطويلة إلى قطع أصغر لسهولة المعالجة، ويتم غسلها لإزالة الشوائب، ثم يتم إدخالها في مضرب هولاندر، حيث يتم ضربها في ملاط متجانس.

ونظرًا لاستخدام الورق النهائي في المنتجات الصحية، فإن النظافة الصحية والتحكم في الميكروبات أمران ضروريان. ولهذا السبب، نقوم بغلي الملاط بعد الخفق، بدلاً من طهي الألياف الخام مسبقًا. يستغرق الضرب وقتًا طويلاً، وإذا تم غلي الألياف قبل ذلك، فإن فترة المعالجة الممتدة ستزيد من مخاطر التلوث. ومن خلال غلي ملاط ما بعد الخفق، فإننا نحد من نمو الميكروبات ويمكننا الانتقال مباشرةً إلى تشكيل الصفيحة بعد ذلك، مما يضمن إنتاج ورق صحي وصحي.

بعد الطهي، يتم تخفيف الملاط بالماء في وعاء كبير لتحقيق الاتساق الصحيح لتشكيل الصفيحة. يتم غمس إطار شبكي في الحوض، مما يسمح لطبقة رقيقة ومتساوية من الألياف بالاستقرار على سطحه وتشكيل الصفيحة الرطبة الأولية. ثم توضع هذه الصفيحة تحت آلة كبس تزيل الماء الزائد وتضغط الألياف. وأخيراً، تُنقل الألواح المضغوطة إلى المجفف الشمسي حيث تجف لتصبح ورقاً قوياً ومتيناً من ألياف الموز.

استخدام الألياف

تُعد ألياف الموز مادة طبيعية متعددة الاستخدامات لها تطبيقات في المنسوجات والحبال والسجاد والمنسوجات الأرضية والحرف اليدوية والمنتجات الورقية والتغليف الصديق للبيئة. وتُقدَّر هذه المادة بقوتها وقابليتها للتحلل الحيوي وقابليتها للتجديد. وعلى الصعيد العالمي، تستمر الأبحاث على الصعيد العالمي في استكشاف الكتلة الحيوية للموز كبديل مستدام للألياف الاصطناعية، مما يدعم نماذج الاقتصاد الدائري ويقلل من النفايات الزراعية.

في سبارزا، ينصب التركيز الأساسي على إنتاج ألياف الموز الورقية التي تُستخدم كقلب ماص لفوط الحيض القابلة للتحويل إلى سماد من سبارزا. وهذا يتماشى مع أهداف المشروع المتمثلة في إنتاج منتجات نظافة صحية مسؤولة بيئياً، والحد من التلوث البلاستيكي، وإظهار كيف يمكن تحويل النفايات الزراعية إلى حل مؤثر اجتماعياً.

تنتج زراعة الموز كميات كبيرة من النفايات، بما في ذلك السيقان الكاذبة غير المناسبة لاستخراج الألياف، والأوراق، والطين المتولد أثناء عملية استخراج الألياف. وبدلاً من حرق هذه الكتلة الحيوية أو تركها لتتعفن - وكلاهما يساهم في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري - تقوم شركةparśa بتحويلها إلى سماد عضوي. ويقلل هذا النهج من انبعاثات الميثان ويدعم صحة التربة ويعزز مهمة المشروع المتمثلة في عدم وجود نفايات.

مواد النفايات المستخدمة

• أوراق الموز (40%) - مقطعة إلى قطع صغيرة (3-50 مم).
• جذوع الموز (35%) - الأجزاء غير الصالحة للاستخدام، مقطعة وهي طازجة لتحلل أسرع.
• الطين (25%) - المخلفات الليفية المتبقية بعد الاستخراج، مضغوطة لإزالة الماء الزائد.
• الفحم الحيوي (اختياري) - يضاف لتحسين التهوية والنشاط الميكروبي والاحتفاظ بالمغذيات.

تهدف وصفة السماد العضوي إلى تحقيق نسبة مثالية من الكربون إلى النيتروجين (C:N) تتراوح بين 20:1 إلى 35:1، حيث تؤثر هذه النسبة على النشاط الميكروبي وسرعة التحلل.

إجراءات التسميد:

1. المعالجة المسبقة للمواد: تقطيع الأوراق وقطع الجذع إلى 3-50 مم. اضغط على الملاط لتقليل الرطوبة.
2. الوزن أو تقدير الكميات: استخدم ميزاناً رقمياً في البداية؛ وفيما بعد، يمكن للعمال التقدير بالحجم.
3. اخلط جيداً: امزج المكونات بنسبة 40:35:25 لتشكيل كومة سماد متجانسة.
4. ضبط الرطوبة: تحقيق نسبة رطوبة 50-60%. أضف الماء إذا كانت جافة؛ وأضف الأوراق/الجذوع الجافة المقطعة إذا كانت رطبة للغاية.
5. ضع علامة على الكومة: ضع علامة على كل كومة سماد جديدة بالتاريخ ورقم الدفعة والتركيب.
6. مراقبة الظروف: تتبع درجة الحرارة والرطوبة وحالة الكومة باستخدام أوراق المراقبة الخاصة بالمصنع.

يتم قياس درجة الحرارة على عمقين: 25 سم و50 سم. يتطلب التسميد السليم الحفاظ على درجات حرارة تتراوح بين 55-65 درجة مئوية للتعقيم. يشير الانخفاض المستمر في درجة الحرارة أو التوزيع غير المتساوي للحرارة الداخلية إلى الحاجة إلى قلب الكومة. يجب تجنب درجات الحرارة القصوى (> 75 درجة مئوية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

بعد 4-5 أشهر، يصبح السماد العضوي مستقرًا ومتفتتًا وعديم الرائحة وجاهزًا للاستخدام الزراعي. يعمل السماد النهائي على إثراء التربة، ويقلل من الاعتماد على الأسمدة الكيميائية، ويضمن الاستفادة الكاملة من مخلفات نبات الموز.