سرکه چوب چیست

سرکه چوب (یا پیرولیگنوز اسید)، مایعی با رنگ زرد تا قرمز و بوی تند و چگالی ۰۸/۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب، حاصل تقطیر دود خروجی حاصل از کوره‌های تولید زغال و بیوچار (زغال زیستی) می‌باشد. با حرارت دادن تدریجی چوب در شرایط بدون اکسیژن (و یا اکسیژن محدود) و در دماهای بالا (بیشتر از ۴۰۰ درجه سلسیوس)، برخی ترکیبات درون چوب تجزیه و به حالت گازی تبدیل شده و بافت چوب را ترک می‌کنند. با هدایت دود خروجی به محیط سرد، این گازها به حالت مایع در می‌آیند. بخشی از این مایع تولید شده را سرکه چوب تشکیل می‌دهد. علاوه بر چوب، از هر گونه ترکیب آلی مانند کاه و کلش گیاهان زراعی، بقایای گیاهان دارویی، علف‌های هرز و شاخ و برگ درختان، کودهای دامی و غیره می‌توان برای تولید سرکه چوب استفاده کرد. ترکیب سرکه چوب به دست آمده به منشاء مواد آلی نیز وابسته است.

تاریخچه تولید سرکه چوب

استفاده از سرکه چوب در کشاورزی به حداقل دو هزار سال پیش در چین، مصر، یونان و هند بر می‌گردد. سرکه چوب قدمت زیادی داشته و به‌صورت روزانه توسط ژاپنی‌ها در ارتباط با مسایل سلامتی استفاده می‌شده است. از سال ۱۹۳۰، سرکه چوب در کشاورزی به‌عنوان کود و عامل افزایش رشد گیاه استفاده شد. اگرچه امروزه در منابع مختلف علمی نام سرکه چوب به چشم می‌خورد اما نمی‌توان زمان دقیق استفاده از سرکه چوب به عنوان آفت‌کش را تعیین نمود.

در روش‌های سنتی تولید سرکه چوب در گذشته‌های دور، چوب را به‌تدریج تا دماهای بالا حرارت می‌دادند. دماهای پایین‌تر (۴۰۰ درجه سلسیوس) و زمان‌های طولانی‌تر تولید بخار، تولید زغال را مطلوب‌تر می‌کند. به‌جای گرماکافت تدریجی، اصطلاحاتی مانند کربناسیون، تقطیر تخریبی و تقطیر خشک نیز جهت این نوع فرآیند حرارتی به کار می‌رود. گرماکافت چوب احتمالاٌ اولین فرآیند شیمیایی توسط انسان‌ها بوده است. این فرآیند توسط چینی‌های باستان استفاده می‌شده است. مصری‌ها، یونانی‌ها و رومی‌ها، زغال را با گرماکافت چوب تولیده کرده و بخارهای قابل تقطیر را جهت اهداف مومیایی و یا پر کردن درزهای چوب کشتی‌ها استفاده می‌کرده‌اند.

مهمترین محصول گرماکافت زغال می‌باشد. گرماکافت صنعتی عمدتاٌ در مخازن بزرگ با گنجایش بیش از ۱۰۰ متر مکعب انجام می‌شود. میانگین عملکرد تا ۳۵ درصد وزن چوب بوده و بستگی به نوع چوب و اندازه آن، سیستم گرماکافت، مدت زمان فرآیند و دمای نهایی دارد. چوب راش عمده‌ترین ماده اولیه برای تولید زغال در اروپا می‌باشد. بلوط، توسکا و افرا نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. در آمریکای شمالی درختانی مانند نارون و گردو نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. در آمریکای جنوبی و آفریقای جنوبی، زغال از برخی گونه‌های چوب سخت اوکالیپتوس تولید می‌شود.

تا اواخر قرن هجدهم میلادی، گرماکافت چوب فرآیند اصلی تولید زغال بود و مقادیر قابل توجهی زغال جهت ذوب سنگ آهن تأمین می‌کرد. کوره‌های آهن در آمریکا تا سال ۱۸۴۰ منحصراٌ از زغال استفاده می‌کردند اما پس از آن زغال سنگ و کک جای آن را گرفت. در اواخر قرن نوزدهم، تقطیر تخریبی چوب به‌صورت گسترده جهت اهداف تجاری با حرارت چوب در مخازن بزرگ انجام می‌شد. بخار تولید شده تقطیر شده و تبدیل به قیر (قیر چوب و یا قیر رسوب) و یک لایه محلول (پیرولیگنوز اسید) می‌گردید. در مخازن بزرگ مقدار مساوی زغال و پیرولیگنوز اسید به دست می‌آمد. این پیورلیگنوز اسید از قیر با فرآیند رسوب‌سازی جدا می‌شد. قیر نیز به روغن و بخش متراکم‌تر تفکیک می‌گردید. پیرولیگنوز اسید دارای متانول، اسید استیک و قیر محلول است. تا اواخر قرن نوزدهم، چوب تنها منبع تولید پیرولیگنوز اسید بود.

سرکه چوب در ایران

اگرچه تولید زغال چوب به روش سنتی دارای سابقه‌ای زیاد در ایران می‌باشد اما تولید سرکه چوب و استفاده از کوره‌های صنعتی در چند سال اخیر به صورت محدود در برخی مناطق ایران مانند داراب و دزفول در حال گسترش می‌باشد. هنوز در ایران فرآوری سرکه چوب و تفکیک ترکیبات مختلف آن و همچنین تبلیغات لازم در این زمینه به‌خوبی صورت نگرفته است. تحقیقات محدودی در زمینه استفاده سرکه چوب در کشاورزی در ایران موجود می‌باشد. با توجه به مقادیر بالای ضایعات تولیدی در ایران شامل بقایای گیاهان زراعی و دارویی، شاخ و برگ گیاهان که هر ساله توسط کشاورزان آتش زده شده و سبب آلودگی‌های زیست محیطی می‌شود حمایت از کارگاه‌های تولید سرکه چوب می‌تواند در دستور کار دستگاه‌های مرتبط قرار گیرد.

تولید سرکه چوب

با تقطیر و سرد کردن دود حاصل از فرآیند گرماکافت بقایای آلی (تولید زغال و بیوچار)، سرکه چوب بدست می‌آید. سرکه چوب دارای بیش از ۲۰۰ نوع ترکیب آلی مختلف می‌باشد. حدود ۸۰ تا ۹۰ درصد سرکه چوب را آب تشکیل می‌دهد. مهمترین ترکیب آلی در سرکه چوب اسید استیک می‌باشد که ۳ تا ۷ درصد آن و ۵۰ تا ۷۰ درصد مواد آلی آن را تشکیل می‌دهد. فنول‌ها ۵ درصد و الکل نیز چندین درصد از آن را تشکیل می‌دهد. مهمترین ترکیبات موجود در چوب شامل سلولز (۴۵ درصد)، همی‌سلولز (۲۰ تا ۳۰ درصد) و لیگنین (۲۰ تا ۳۰ درصد) می‌باشد. درصد کمی تانن نیز در چوب یافت می‌شود. با گرماکافت، این ترکیبات به ترکیبات جدیدی تبدیل می‌شوند. ابتدا همی‌سلولز، سپس سلولز و در نهایت لیگنین در دمای ۳۷۵ تا ۴۰۰ درجه سلسیوس تجزیه می‌شود. ترکیبات مختلف آلی، مواد آلی مختلفی را تولید می‌کنند. اسیدهای آلی از جمله اسید استیک در نتیجه گرماکافت سلولز و همی‌سلولز و فنول‌ها در نتیجه گرماکافت لیگنین تولید می‌شوند.

مراحل تجزیه ترکیبات آلی از طریق دود خروجی قابل رصد می‌باشد. در مراحل اولیه، خروج دود سفیدرنگ نشان دهنده تبخیر آب می‌باشد. سپس دود غلیظ‌تر نتیجه گرماکافت همی‌سلولز و در نهایت گرماکافت سلولز سبب تولید دود خیلی تند می‌شود. گرماکافت لیگنین سبب خروج دود آبی-ارغوانی (شبیه دود سیگار) می‌شود. در زمان جمع‌آوری سرکه چوب، از جمع کردن بخش دود سفید رنگ ابتدایی (آب) و دود آبی انتهایی (وجود قیر) باید اجتناب شود. مراحل ساده فرآیند تولید سرکه چوب به صورت زیر می‌باشد:

مراحل تولید سرکه چوب
فرایند تولید سرکه چوب

جهت تولید سرکه چوب می‌توان از کوره‌های بسیار ساده (تشکیل شده از دو بشکه) و یا دستگاه‌های بزرگ و صنعتی (جنس استیل) استفاده کرد.

کوره تولید سرکه چوب
مدل کوره های تولید سرکه چوب

استفاده سرکه چوب

با توجه به وجود ترکیبات متنوع آلی در سرکه چوب، این ماده دارای پتانسیل بالایی جهت استفاده‌های مختلف می‌باشد. اگرچه تحقیقات کمی در مورد ترکیبات موجود در سرکه چوب و مشتقات آن صورت گرفته اما برخی استفاده‌ها در زمینه‌های کشاورزی، دامپروری، صنایع غذایی و … رایج می‌باشد.

⦁ کشاورزی: به‌عنوان آفت‌کش جهت کنترل جمعیت حشرات و از بین بردن قارچ‌ها و نماتدها، کنترل علف‌های هرز، بهبود حاصلخیزی خاک، افزایش ماده آلی خاک، افزایش جمعیت ریزجاندارن مفید خاک، کاهش اندک پ‌هاش خاک و در نتیجه تأثیر بر قابلیت استفاده عناصری مانند آهن، منگنز، روی، مس و فسفر برای جذب گیاهان، تسریع فرآیند کمپوست‌سازی، روغن‌های اساسی به‌عنوان علف‌کش‌های مؤثر شناخته شده‌اند. روغن قیر حاصل از گرماکافت چوب درخت توس به‌عنوان علف‌کش بر گونه‌های متعدد علف‌های هرز تأثیر داشته است. نشان داده شده است که مایع گرماکافت تولید شده از چوب درخت توس می‌تواند برای کنترل علف‌های هرز پهن‌برگ استفاده شوند. سرکه چوب در غلظت‌های کم رشد گیاه را تحریک می‌کند. آزمایش‌های میدانی انجام شده در چین نشان داده‌اند که سرکه چوب ساخته شده از باقیمانده مواد آلی، می‌تواند به‌عنوان کود در بهبود عملکرد و کیفیت کرفس استفاده شود. ترکیبی از بیوچار و سرکه چوب همچنین باعث افزایش باروری خاک و رشد گیاهان می‌شود. سرکه بامبو بسته به درجه حرارت تولید، تحریک کننده رشد گیاه است. تیمارهای با سرکه بامبو نیز افزایش رشد سبزیجات را نشان داده است. مطالعات دیگر به این نتیجه رسیده‌اند که سرکه چوب در کشاورزی ارگانیک می‌تواند کاربردهای متنوعی از جمله کنترل آفات، بهبود حاصلخیزی خاک و تقویت کننده رشد گیاه داشته باشد. بیشتر این ادعاها در قالب آگهی‌های تجاری ارائه شده است که نشان می‌دهد تحقیقات علمی بیشتری جهت استفاده از سرکه چوب در کشاورزی مورد نیاز است.

⦁ دامپروری: افزودن به جیره غذایی دام جهت بهبود هضم و کنترل برخی بیماری‌های دستگاه گوارش دام
⦁ سرکه چوب می‌تواند با بهبود قابلیت هضم مواد مغذی و کاهش کرم‌های مضر روده، عملکرد دام‌ها را بهبود بخشد. علاوه بر این، عملکرد خوک‌های تغذیه شده با سرکه چوب بهتر از آنهایی است که با اسیدهای آلی تغذیه می‌شوند. تغذیه گاوها با زغال چوب حاوی سرکه چوب بهبود می‌یابد. برخی گونه‌های سرکه چوب، فعالیت ضد پروتوزایی و ضد اسهال را در دام دارند. ثابت شده که مخلوط زغال چوب و سرکه چوب به عنوان خوراک آبزیان و پرندگان مفید است.
⦁ صنایع غذایی: به عنوان طعم دهنده غذایی، تولید اسید استیک
⦁ صنایع تولید مواد آرایشی و بهداشتی
⦁ صنعت تولید قیر

اهمیت سرکه چوب

⦁ اهمیت زیست محیطی

با توجه به اینکه سرکه چوب از محصولات فرعی تولید بیوچار و چوب و به صورت گاز می‌باشد در صورت عدم فرآوری می‌تواند سبب آلودگی اتمسفر و ایجاد بوی نامطبوع گردد. بنابراین با تقطیر دود حاصل می‌توان از ورود مقدار زیادی گازهای آلاینده به اتمسفر جلوگیری کرد. از طرف دیگر جایگزین کردن سموم دفع آفات با سرکه چوب نیز می‌تواند تأثیر مستقیم بر سلامتی انسان و سایر موجودات و حشرات مفید داشته باشد. سرکه چوب پس از افزوده شدن به خاک، با چسباندن ذرات خاک به یکدیگر از ورود ذرات معلق به اتمسفر به وسیله باد (و مشکلات تنفسی ناشی از آن) جلوگیری می‌کند.

⦁ اهمیت اقتصادی

با توجه به هزینه اندک فرآوری و تولید سرکه چوب و قیمت مناسب آن، این ترکیب می‌تواند به‌عنوان یک محصول جانبی تولید زغال و بیوچار، درآمد اقتصادی خوبی را به همراه داشته باشد. از طرفی استفاده مجدد از بخشی از دودهای حاصل در چرخه انرژی برای کوره می‌تواند مصرف سوخت را کاهش دهد.

هزینه تولید سرکه چوب

⦁ هزینه های اولیه احداث کارگاه شامل کوره، مشعل، سیستم برق رسانی و ترموستات، مخزن تقطیر، سیستم گردش آب
⦁ مواد مصرفی شامل برق، سوخت (گاز یا گازوئیل)، چوب یا بقایای گیاهی، آب

بازار سرکه چوب

مایع حاصل از گرماکافت آهسته یک جایگزین احتمالی برای جایگزینی سوخت در صنایع خمیر چوب و کاغذ می‌باشد. در کوتاه مدت بازار روغن گرماکافت می‌تواند جایگزین روغن‌های سوختی و گاز طبیعی جهت کوره‌های آهک و دیگ‌های بخار باشد. در دراز مدت نیز می‌تواند جایگزین سوخت‌ها در سیستم‌های حمل و نقل باشد.

مایع حاصل از گرماکافت سریع در صنایع مختلف غذایی می‌تواند به عنوان طعم دهنده مورد استفاده قرار گیرد. به هر حال این محلول در صنایع تولید مواد شیمیایی و انرژی نیز می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.

در ژاپن استفاده از بیوچار به سرعت در حال گسترش می‌باشد و استفاده از سرکه چوب نیز می‌تواند به عنوان فرآورده‌ای مهم در نظر گرفته شود. در مفهوم شهر اکولوژیک، استفاده از فرآیند گرماکافت می‌تواند به‌عنوان یک تکنولوژی زیست محیطی مورد استفاده قرار گیرد.

گردش مالی بازار جهانی آفت‌کش‌ها در سال ۲۰۰۰ حدود ۳۲ میلیارد دلار تخمین زده می‌شود. محصولات کنترل زیستی فقط ۲ تا ۳ درصد از این تولیدات را شامل می‌شوند. بازار آفت‌کش‌های زیستی در آمریکا از اواخر سال ۱۹۹۰ به‌سرعت رو به گسترش نهاد از وقتی که تکنولوژی EcoSMART روی محصولات ثبت شد. سرکه چوب در قالب محصولات زیستی ثبت نشده که این نشان می‌دهد که تجاری‌سازی محصلات زیستی بیشتر روی روغن‌های اساسی متمرکز شده تا مایع گرماکافت.

در آسیا، بازار سرکه چوب در حال گسترش می‌باشد. اخیراٌ، ۱۸۹ محصول سرکه چوب در صفحات تجاری لیست شده که ۱۲۸ تای آن از چین می‌باشد. آفت‌کشهای با اساس سرکه چوب در ژاپن و تعدادی از کشورهای آسیایی مانند تایلند و چین بسیار در حال توسعه می‌باشد.

روش ثبت آفت‌کش‌ها در کشورهای مختلف متفاوت است و در نتیجه مایع گرماکافت بسیار متفاوت لیست شده است. در آمریکا، سرکه به عنوان یک آفت‌کش با ریسک حداقل لیست شده اما خبری از سرکه چوب نیست. روغن قیر چوب کاج به‌عنوان آفت‌کش در آمریکا، استرالیا، نیوزلند، لهستان و کانادا ثبت شده است اما روغن اسیدی قیر تنها در استرالیا، هند، نیوزلند و انگلستان ثبت گردیده است. قیر چوب سرو کوهی (درخت عرعر) تنها در نیوزلند لیست شده است. در اروپا، بازار سرکه چوب قابل مقایسه با بازار آسیا نیست.

نویسنده: دکتر مهدی نجفی – عضو هیئت علمی دانشکده کشاورزی داراب – مدیر علمی و تحقیقات گروه فصل پنجم

 

جهت دستیابی به اطلاعات و مقالات بیشتر پیرامون سرکه چوب و مزایای استفاده از آن در زمینه های گوناگون لطفا به پایگاه استرالیایی مقالات سرکه چوب مراجعه کنید: لینک

برای آشنایی بیشتر با مزایا و ویژگی‌های سرکه چوب لطفا به این صفحه رجوع کنید: لینک