שימושים חקלאות

השימוש באפר פחם ליעודים חקלאיים ידוע ומיושם בעולם מזה שנים רבות. אפר פחם משמש לטיוב קרקעות לחקלאות (הורדת חומציות קרקעות כתוצאה מבסיסיות האפר המרחף) ולשיקום סביבתי (השבת קרקע בתערובת עם אפר מרחף ותחתית בשטחים פגועים כמצע לצמחיה טבעית). התועלת הפוטנציאלית בניצול האפר בשימושים חקלאיים נובע הן מהמאפיינים הכימיים שלו (למשל זמינות מסוימת של יסודות הזנה לצמחים; שיפור מבני של קרקעות כתוצאה מהפעילות הפוצולנית של האפר המרחף, ריכוז סידן גבוה יחסית) והן מהמאפיינים הפיזיקליים (למשל מבנה נקבובי של אפר התחתית המאפשר תאחיזת מים ואוורור בית השורשים; שיפור תאחיזת מים בקרקע חולית בזכות דקיקות הגרגר של האפר המרחף).

באמצעות המחלקה לקרקע ומים בפקולטה לחקלאות באוניברסיטה העברית מתנהל מאז סוף שנות השמונים מחקר ופיתוח ייחודי ברמה עולמית בניצול המקטע הגס של אפר התחתית כמצע לגידול צמחים. בסוף שנות התשעים החל פיתוח השימוש באפר תחתית דק כרפד לבעלי חיים - בקר ועופות, במעורבות המכון למדעי הקרקע, המים והסביבה במרכז וולקני לחקר החקלאות, המחלקה לעופות בפקולטה לחקלאות ושה"מ- שירות ההדרכה והמקצוע במשרד החקלאות, ומתחילת העשור מתבצע באמצעות המכון למדעי הקרקע, המים והסביבה במרכז וולקני לחקר החקלאות, מחקר לשיפור תכונות של קרקעות חקלאיות בעזרת אפר מרחף.

אפר פחם תחתית גס כמצע מנותק לגידול צמחים

מרבית גידולי התרבות - ירקות ופרחים - גדלים בישראל כמו במקומות רבים בעולם במצעים מנותקים מן הקרקע המקומית או כאלה המחליפים את הקרקע. מצעים אלה מיוצרים בתהליכים תעשייתיים ומורכבים מתערובות של חומרים אורגניים (קומפוסט) וחומרים אחרים, אנאורגניים ואורגניים המיועדים ליצור מדיום גידול מתאים לבית השורשים, במטרה לאפשר לצמח תנאים אופטימליים לגידולו ולהשאת יבולים.
אפר פחם תחתית המנופה לגודל גרגר מתאים (0 - 8 מ"מ) משמש, בתערובת עם קומפוסטים ממקורות שונים ובלעדיהם, מצע בעל תכונות המבוקשות לצמח:
  • יחס אוויר מים רצוי
  • מוליכות ותאחיזה של מים בשיעורים טובים
  • נקיון ממחלות ועשבי בר
  • יציבות במרקם המצע.
לחץ על התמונה למעבר לגלריה

בזכות תכונות אלה משיאים הגידולים תנובות גבוהות ואיכותיות בהשוואה למצעים הנפוצים האחרים. ניצול אפר הפחם למטרה זו תורם לסביבה במניעת הצורך לכריית חומרי מצע מן הטבע כדוגמת טוף או פרלייט (מחצב המותפח בתהליך תעשייתי). עבודות שנעשו בהנחיית פרופ' יונה חן מהפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית, בנושא "אפיון כימי ופיזיקלי של סוגי אפר פחם תחתי מנופה ופיתוח השימוש בו כמצע לגידול צמחים" (אפיון כימי ופיזיקלי של אפר תחתית לגידול צמחים) שימשו כבסיס לפיתוח זה. ניסויי שדה נערכו עם אפר תחתית בחממות ובבתי גידול במרכזי מו"פ (מחקר ופיתוח) חקלאיים, כמצע לגידול עירית (מו"פ בקעת בית שאן- שימוש באפר פחם כמצע לגידול עירית) ופלפל (מו"פ בקעת הירדן - השפעת סוג המצע וצורת המארז על היבול והאיכות של פלפל חממה) וכן בחלקות מסחריות אחדות בערבה, בבקעה, בבשור ובהר הנגב, במגוון גידולים (מלון, פלפל, מלפפון, עגבניה ועוד).

בדיקות שבוצעו בהנחיית שרות המזון במשרד הבריאות להערכת תכולת מתכות כבדות ויסודות רדיואקטיביים ביבולים המתקבלים על מצע אפר תחתית מצביעות על ערכים נמוכים מאד, בחלקם נמוכים מסף הרגישות של מכשירי המדידה, העומדים בדרישות בריאות הציבור. בהתבסס על ממצאי בדיקות אלו אישר שירות המזון את השימוש באפר פחם כמצע גידול לכל גידולי המזון החד-שנתיים (אישור שרות המזון). אישור שרות המזון לגידולים רב שנתיים יינתן בהצטבר מידע מספק מבדיקות מתמשכות לאורך שנים אחדות, אולם הממצאים עד כה מצביעים על ריכוזים דומים.
בהתבסס על מחקרים שהוכיחו כי אפר תחתית הינו חומר אינרטי, דהיינו אינו משחרר מזהמים העלולים לפגוע באיכות מי תהום המיועדים לשתייה, אישרה רשות המים את השימוש בו כמצע חקלאי (אישור רשות המים).

להשלמת בחינת ההיבטים הסביבתיים של השימוש באפר תחתית כמצע גידול צמחים, התבצעה הערכה של סיכוני חשיפת בני אדם השוהים בסביבתו לקרינה ולאבק ונמצא כי סיכונים אלה זניחים.

בהתבסס על ממצאי המחקרים וההערכות הסביבתיות-בריאותיות הנגזרות מהם נתן המשרד להגנת הסביבה אישורו לשימוש באפר תחתית כמצע גידול צמחים עונתיים ולגינון (אישור המשרד להגנת הסביבה ).

אפר פחם תחתית דק כרפד לבעליי חיים

אפר פחם תחתית הדק (מתחת ל- 2 מ"מ) המתקבל כשארית מניפוי החלקיקים הגסים מתאים לשמש כרפד לבעלי חיים כפרות, כבשים ועופות, והוא מספק את התכונות הבאות למגדל:
  • מרבץ יבש וספיגת נוזלים מההפרשות ונידופם.
  • מצע נוח ונעים לרווחת בעלי החיים.
  • מזעור קצב צמיחת חיידקים.
  • מניעת אבק ומטרדי ריחות רעים, טפילים וזבובים.

במסגרת ניסויים המתנהלים בהנחיית דר' ישראל יוסלביץ' מהמחלקה לעופות בשה"מ, נבחן ניצול אפר התחתית כתחליף לרפד הנסורת הרגיל בלול פטם נסיוני בקיבוץ גזית, ובלולים מסחריים בשבי ציון (פטם) ובמולדת (רבייה כבדה) וכן בלול מטילות במושב בוסתן הגליל. בלול הפטם התקבלו עד כה תוצאות טובות במונחי תפוקה, בריאות ומזיקים, אף כי התגלו בעיות אחדות בהסתגלות האפרוחים בימיהם הראשונים ובהתרוממות אבק במחצית הראשונה של מחזור הפטם. בלול המטילות התקבלו תוצאות שעל פיהן האפר תורם להקטנת חלחול המזהמים לקרקע, לעלייה בספיגת הנוזלים ולהפחתת ריכוזי הניטרטים והכלורידים בלשלשת (המכילה את הפרשות העופות).

בבדיקות שנעשו בהנחיית שרות המזון במשרד הבריאות, נבדקו ריכוזי מתכות ויסודות רדיואקטיביים בחלב פרות וברקמות של פרות ותרנגולות שרבצו על מצע אפר הפחם. הריכוזים שהתקבלו נמוכים מהערכים המירביים המותרים על פי דרישות רשות המזון במשרד הבריאות, והם דומים לריכוזים שהתקבלו בתוצרים שפורטו לעיל, אך שגודלו על מצעים נטולי אפר.
בבדיקת זבל פרות מעורב באפר פחם תחתית ששימש כרפד במרבץ רפת בקיבוץ שער העמקים, אשר בוצעה ע"י פרופ' רמי קרן מהמכון למדעי הקרקע, המים והסביבה במרכז וולקני, נמצא כי ריכוזי כל מתכות הקורט בתשטיפים היו נמוכים באופן משמעותי מריכוזי הסף המומלצים לאיסור השימוש במי קולחים להשקייה מעל אקוויפר החוף, למעט בורון, שרובו נתרם מהפרשות הפרה העשירות ביסוד זה.

כמו כן נבדקו ע"י פרופ' קרן ריכוזי יסודות קורט בתשטיפים מזבל עופות המעורב באפר פחם תחתית ששימש כרפד לעופות בהשוואה לרפד רגיל של נסורת עץ. נמצא כי הריכוזים של חלק מהיסודות היו מתחת לסף הגילוי של המכשיר (בשני סוגי הרפד), וחלקם היו נמוכים ברפד האפר מאלה שהתקבלו מהרפד הנסורת.
השימוש באפר תחתית כרפד לבעלי חיים אושר ע"י המשרד להגנת הסביבה. לבקשת שרות המזון המשיכה מנהלת אפר הפחם בבדיקת ריכוזי מזהמים ברקמות בעלי חיים ששהו על רפד אפר פחם לצורך בחינת השפעת הרפד על הצטברות מזהמים בתוצרים האכילים של בעלי החיים בטווח ארוך.

במסגרת זו בדקה המנהלת מזהמים אורגניים היכולים להימצא באפר, אם כי בריכוזים מזעריים, הכוללים דיאוקסינים ופוראנים, חומרים הידועים כרעילים ואף מסרטנים. כדי לבדוק את מידת הסיכון מזיהום זה בתוצרת בע"ח הרובצים על מצע אפר תחתית, בוצעו ע"י ד"ר גיל כץ בדיקות לנוכחות מזהמים אלו בחלב גולמי של פרות הרובצות על מצע אפר תחתית בהשוואה לחלב פרות הרובצות על מצע רגיל. כמו כן, נבדקה נוכחות המזהמים במזון הפרות ובאפר עצמו המוסף למצע הרביצה. ממצאי הבדיקות הראו כי ריכוז המזהמים בחלב משתי קבוצות הפרות אינו חורג מהתכולה המותרת בתקן המחמיר האירופאי ומכאן שהוספת אפר פחם תחתית למצע רביצה של פרות אינו מהווה סיכון בריאותי מבחינה זו.

בהתבסס על כלל ממצאי הבדיקות האמורות נתן שרות המזון הארצי את אישורו ליישום זה של אפר פחם תחתית.

שיפור תכונות של קרקעות חקלאיות בעזרת אפר פחם מרחף

ניצול אפר פחם מרחף להשבחת קרקעות המשמשות לחקלאות ידוע ונפוץ בעולם ומתועד בפרסומים מדעיים ויישומיים לרוב. היישומים הנפוצים מתמקדים בעיקר בהקטנת חומציות קרקעות, יישום שאינו רלוונטי לארץ, המאופיינת בקרקעות גיריות במרבית אזוריה. היעודים המקומיים מתמקדים ביישומים התורמים ישירות לגידול, למשל על ידי שיפור מבנה הקרקע או בתרומת יסודות מזון; בשימור הפוריות העתידית של הקרקע, למשל ע"י מניעת סחף; או בהחלפת תוספים או פעילות חקלאית אחרת תוך חסכון בעלויות או מניעת פגיעה סביבתית, למשל, בהקטנת השימוש בחומרי הדברה. כל זאת תוך שמירת מאזן חיובי של עלות- תועלת הן מההיבט הכלכלי והן מההיבט הסביבתי.

בחינת היישום בארץ החלה ב- 2003, במסגרת תוכנית מחקר המתבססת על סקירת ספרות מקדימה והיא עדיין נמשכת. הבחינה כוללת מחקר סינון מעבדתי וסדרת ניסויי מעבדה ושדה בהנחיית פרופ' אורי מינגלגרין ודר' פנחס פיין מהמכון למדעי הקרקע, המים והסביבה.

עבודה זו עוסקת בכיווני הפיתוח הבאים:
  • הגדלת פוריות קרקעות חוליות על ידי שיפור תאחיזת המים שלהן.
  • מניעת היוצרות קרום, סחף, נגר והיסדקות בקרקעות לס.
  • מניעת סידוק בקרקעות כבדות.
  • מצע לגידול יער משקי בשיקום מחצבות ולייעור באזורים צחיחים.

ייצוב בוצת שפכים בעזרת אפר פחם מרחף ויישומה בחקלאות

בוצת שפכים עירונית (Municipal Sewage Sludge) היא מוצר לוואי מתהליך הטיהור במתקן טיהור שפכים (מט"ש). הבוצה מורכבת בעיקר מחומר אורגני, אך מכילה גם מתכות כבדות ופתוגנים - חיידקים גורמי מחלות. הבוצה מסולקת ממתקן הטיהור במצב נוזלי ועוברת לפני סילוקה תהליכי הסמכה, סחיטה וייצוב (איכול אנאירובי או אירובי, להקטנת ריכוז חומרים אורגנים נדיפים ופתוגנים). אם הבוצה היא באיכות טובה (כלומר ריכוז החומרים המזיקים בה עומד בתקן הנדרש), ניתן לייצב אותה בעזרת מוספים אלקאליים (הגורמים להתחממות לטמפרטורת פיסטור המשמידה את הפתוגנים) ומלאנים (המגדילים את אחוז המוצקים לקבלת חומר פריך נוח לפיזור). הבוצה המיוצבת ניתנת לשימוש כדשן משום שהיא עשירה בחומר אורגני וביסודות הזנה לצמחים.

בעקבות הנחיות המשרד להגנת הסביבה להפסיק את הזרמת בוצת השפכים של השפד"ן לים, נבחן ניצול אפר פחם מרחף בתערובת עם סיד בייצוב הבוצה (במס"א) בטכנולוגיית N-Viro. בטכנולוגיה זו נעשה שימוש בתוספים אלקליים לחיטוי הבוצה מפתוגנים (חיידקים, פטריות, זרעי עשבים וכו') ע"י פיסטור כתוצאה מהעלאת הטמפ' ורמת ה- pH. שיטת ה - N-Viro מביאה את הבוצה לרמת סוג א' (מותרת לשימוש כתוסף לקרקע בגידולי מאכל לבני אדם). בבדיקות מעבדה שנערכו בצמחים שגודלו על תערובות אפר מרחף ובוצה לא נתגלו חריגות בריכוזי המתכות הכבדות, וכל התערובות עמדו בדרישות בוצה סוג א'.
ממצאי עבודה זו מוצגים בדו"ח המחקר של דר' פנחס פיין וחובריו מהמכון למדעי הקרקע, המים והסביבה, מרכז וולקני. במחקרי המשך שבוצעו בין 2005-2012 נבחנה הבמס"א בגידולי שדה בהיקף מסחרי בבקרה מקצועית של אנשי מכון וולקני בראשות דר' פנחס פיין. תחילה נבחנו בשדה בוצות ממט"שים שונים שהכילו אפר מרחף וסיד כסימולציה לבמס"א האמורה להתקבל במתקן N-Viro בשפד"ן, ובהמשך (מ- 2011) נבחנה הבמס"א עצמה שיוצרה בשפד"ן. מחקרים אלו הראו שניתן להשתמש בבמס"א כתוסף לקרקע ללא סיכון סביבתי או בריאותי. למרות זאת, הוחלט על ביצוע מעקב ארוך טווח על מנת לוודא שלא קיימות תופעות שליליות הקשורות בשימוש בבמס"א לאורך זמן, ובמקביל לרכוש ניסיון בתהליך הייצור ובמינון התוספים לקבלת מוצר אופטימאלי במונחים אגרונומיים, סביבתיים ותפעוליים וכן לגבש פרוטוקולים ישומיים להוספת הבמס"א לקרקע בהתאם לייעודיה החקלאיים השונים כחומר לדישון, טיוב מבני והדברת מחלות שוכנות קרקע.

היבטים סביבתיים ובריאותיים של שימוש באפר פחם מרחף בחקלאות

מרבית יסודות הקורט המצויים באפר פחם (כמו גם יסודות מקרו, כדוגמת אשלגן) הם יסודות מזון חיוניים לצמח. מכאן שלהוספת אפר פחם לקרקע יכול להיות ערך דישוני. מאידך גיסא חלק מהיסודות המשתחררים מהאפר המרחף עלול להיות זמין ברמות רעילות לגידולים רגישים (למשל בורון בהדרים) או לחילופין להצטבר ביבול ברמות המהוות סיכון לאדם או לבעל החיים האוכל את היבול, לסכן את הביוטה של הקרקע או לנוע אל עבר מקורות מים תחתיים או עיליים (למשל סלניום). מנהלת אפר הפחם בוחנת באמצעות חוקרי המכון למדעי הקרקע, המים והסביבה במרכז וולקני את המינון הרצוי של תוספת האפר לקרקעות המתאים לצרכי הגידול ואשר אין בו סכנה לסביבה. בהתבסס על ממצאי מחקרי המכון יוסדר הרישוי הסביבתי של שימושים אלה.

לגלריית תמונות בענף החקלאות לחץ כאן