فريق بحثي: تقنيات الجديدة لمعالجة التغيرات المناخية لحماية الثروة الحيوانية والحفاظ على البيئة والوقاية من السرطان

الفريق من مركز البحوث الزراعية ومعد الاورام والجامعة المصرية اليابانية  ووزارة البيئة

تضم التقنيات الناشئة أو التقنيات الصناعية من الجيل الرابع والخامس جميع التطورات والابتكارات التكنولوجية المتسارعة في مجالات العلوم والتكنولوجيا التي لها تأثير كبير على المجتمع والاقتصاد، مثل تكنولوجيا النانو، وتقنيات تسلسل الحمض النووي والبروتين، والطب الدقيق، وخدمات التطبيقات الإلكترونية والحوسبة الشبكية و هندسة الميكاترونكس و تحليل البيانات والذكاء الاصطناعي.

وفيما يتعلق بمواجهة التغير المُناخي تتضمن التكنولوجيات الناشئة تخزين الطاقة على نطاق واسع، ومصادر كيميائية معدومة أو منخفضة الكربون، وعزل الكربون، والزراعة منخفضة الكربون، ووسائل النقل الخالية من الانبعاثات، والطاقة البديلة، وتشهد مصر حالياً تطوراً ملحوظاً في التحول الرقمي وهو ما يدعم هذه التكنولوجيات في مواجهة التغير المُناخي كتحدي عالمي يهدد الثروة الحيوانية والبيئة.

تساهم الزراعة بشكل عام والإنتاج الحيواني بشكل خاص في الاحترار العالمي من خلال انبعاثات غازية في ازياد مستمر نظراً للتوسع الحتمي في تربية الحيوانات لتلبية الاحتياجات المتزايدة من البروتين الحيواني، ناهيك عن الملوثات الصناعية مثل تلك الناتجةعن صناعة الأسمدة والأسمنت والسيراميك، الأمر الذي يستدعي ضرورة خفض تلك الإنبعاثات للحفاظ على البيئة التي نعيش فيها بإقامة تعاون وثيق بين العلماء المهتمين بالصناعة والطاقة البديلة والزراعة والثروة الحيوانية والبيئة والصحة العامة وواضعي السياسات للتعامل مع مختلف الظروف بشكل متناغم.

ضرورة تضافر جهود دول العالم دون استثناء، وهو ما تسعى إليه الدولة بتبني استراتيجية التنمية المستدامة والتعافي الأخضر، وإدماج التحول الرقمي في القطاعات الخضراء والبحث العلمي، ففي مؤتمر المُناخ السابق في جلاسكو كوب 26 اتفقت الدول على أهداف جديدة وطموحة للحد من الانبعاثات اعتماداً على تطوير التكنولوجيات الخضراء وتوسيع نطاقها.

استضافت مصر مؤتمر المُناخ كوب 27 الذي ضم كبرى الدول ووفود من المنظمات الدولية والأرصاد الجوية وهيئة الأمم المتحدة، لتكون مصر بؤرة هذا الحدث العالمي لبحث حلول تطبيقية ملزمة للدول خاصة الصناعية، وإطلاق ست مبادرات عالمية لمواجهة الكوارث الناجمة عن التغيرات المُناخية منها مبادرة الغذاء والزراعة بالتعاون مع منظمة الفاو لبناء قدرات القارة الأفريقية وإصلاح سياسات الغذاء والزراعة، وللمؤتمر أهمية خاصة تتعلق باغتنام الفرصة لعرض المشروعات صديقة البيئة وعلى رأسها مشروعات الطاقة النظيفة ضمن خطة طموحة لريادة مصر في تصدير منتجاتها منخفضة الانبعاثات إلى العالم في ظل وفرة محلية من الغاز الطبيعي والشمس والرياح، وتفاقم الأزمة الاقتصادية العالمية.

المواجهة المباشرة لظاهرة لتغيرات المناخية

تُعد مصر واحدة من أكثر البلدان عرضة لتغير المناخ على الرغم من كونها واحدة من أقل البلدان المسببة لانبعاثات غازات الدفيئة، ولكنه نظراً لتعدد الأطراف المعنية بالتعامل مع تحديات التغير المناخي بطبيعة الحال، فقد تأسس المجلس الوطني للتغيرات المناخية برئاسة رئيس مجلس الوزراء ومقررها وزارة البيئة وعضوية الوزارات المعنية  لضمان دمج مواجهة آثار تغير المناخ في خطط التنمية وتسهيل التواصل والتعاون بين تلك الأطراف التابعة لوزارات مختلفة دون الدخول في معوقات بيروقراطية.

أطلقت مصر استراتيجيتها الوطنية لتغير المناخ 2050 خلال مشاركتها في فعاليات مؤتمر المناخ السابق كوب 26، وتهدف الاستراتيجية إلى تحقيق نمو اقتصادي مستدام من خلال تنمية منخفضة الانبعاثات في مختلف القطاعات، وبناء المرونة والتكيف مع تغير المناخ، وتحسين الحَوْكمة وإدارة العمل في مجال تغير المناخ، وتحسين البنية التحتية لتمويل الأنشطة المناخية، وتعزيز البحث العلمي، ونقل التكنولوجيا وإدارة المعرفة والوعي للتصدي لتغير المناخ.

وعلى المستوى المحلي يقوم المعمل المركزي للرصد البيئي ومعامل الفروع الإقليمية وشبكة رصد الانبعاثات الصناعية التابعين لوزارة البيئة برصد الانبعاثات الغازية الناجمة عن الصناعات المختلفة بمختلف محافظات مصر ورفع تقارير الحالة البيئية للسلطة المختصة لمعاونتها في اتخاذ القرارات اللازمة لحماية البيئة، كما تقوم محطات رصد نوعية الهواء المنتشرة في أنحاء الجمهورية التابعة لوزارة البيئة بالتعاون مع مركز الدراسات والحد من المخاطر البيئية بجامعة القاهرة بقياس ومتابعة تلوث الهواء الخارجي وكتابة تقارير أسبوعية وشهرية عن نوعية الهواء بالجمهورية.

ويتعين في المرحلة القادمة تبني مشروع قومي لإجراء المراقبة الصحية للإنسان والحيوان بخصوص تغير المناخ ضمن إعلان مصر مؤخراً عن الطرح الأول للسندات الخضراء بقيمة 750 مليون دولار لتمويل مشروعات خضراء تضم القائمة الأولى منها مشروعات لتخفيف آثار الاضطرابات المناخية، خاصة أن الدولة تتبنى مفهوم الصحة الواحدة الذي تشارك فيه وزارات الصحة والزراعة والبيئة .

يجب تضافر الجهود مع وزارات أخرى كالري والصناعة والتجارة والداخلية، ونظراً لأن أولى خطوات التعامل مع الاضطرابات المناخية هي رصد تلك التغيرات الذي قد لا يكون دقيقاً بالطرق التقليدية عن طريق مقارنة نتائج الرصد بالظروف المناخية التي سادت في الماضي كونها ظروف ثابتة، فإنه يجب النظر في ظروف متغيرة لمواكبة التقلبات المناخية، وهو ما يستلزم الاهتمام بصناعة المستشعرات الذكية لتقدير حجم الملوات البيئية المختلفة والوقوف على حقيقة الأمر واتخاذ القرارات السليمة المبنية على قياسات محددة في أسرع وقت، ولتحقيق ذلك توفر شبكات الاستشعار اللاسلكية حلاً متميزاً واقتصاديا لمراقبة جودة الهواء بجمع البيانات ونقلها بواسطة “الواي فاي” إلى الخوادم الحاسوبية للمعالجة واتخاذ القرار بل والتحكم التلقائي الفوري.

التخفيف من آثار التغير المُناخية من خلال التكنولوجيات الجديدة

لولا ظهور إنترنت الأشياء لما تمكنا من بناء المدن الذكية والسيارات المتصلة والأجهزة القابلة للارتداء على الجسم التي غيرت الطريقة التي يتصل بها البشر والأجهزة ويتفاعلون مع بعضهم البعض من خلال شبكة واحدة ضخمة يمكن من خلالها إبطاء تغير المناخ ومعالجة القضايا الزراعية وإدارة النفايات وحل التحديات الملحة في العالم كندرة المياه وتنظيم استهلاك الطاقة والحد من الانبعاثات الكربونية.

وتمشياً مع الثورة الصناعية الرابعة تأسست عدة شركات أمريكية منها شركة تسلا موتورز لإنتاج السيارات والقطارات والطائرات الكهربائية، وشركة سولار سيتي لإنتاج محطات الطاقة الشمسية كطاقة نظيفة بديلة، وشركة أوبن آي إيه لأبحاث الذكاء الاصطناعي، وشركة نيورالينك لتطوير اتصال العقل البشري بحواسيب المستقبل واستخدام تطبيقات الذكاء الاصطناعي المبني على تحليل البيانات وتعَلّم الآلة والتعَلّم العميق، وسيوفر الجيل الخامس من تقنية الهاتف المحمول المعروفة باسم فايف جي، اتصالات واسعة النطاق فائقة السرعة لتمكين الشبكات الذكية المعقدة للغاية من ربط مليارات نقاط البيانات عبر مسافات مهولة.

ومن المتوقع أن تسهم التكنولوجيات البازغة في تطوير مصادر الطاقة البديلة، فستستخدم ألواح البولي سيليكون البلورية في تحسين كفاءة الألواح الشمسية التي تلتقط 20٪ فقط من الطاقة الشمسية، وستصبح صناعة الرياح العائمة على سطح البحر أرخص من صناعة الرياح البرية، وستلعب الرياح البحرية دورا حيويا في الاقتصاد الأزرق.

وستنتشر كذلك بصورة كبيرة تقنية البطاريات الليثيوم بعد تخفيض تكلفتها، وقد برز مؤخراً الهيدروجين المفصول من الماء بالتحليل الكهربي كتقنية رئيسية لتخزين الطاقة على المدى الطويل لأنه وقود متعدد الاستخدامات خال من الكربون يمكن الاستفادة منه في تدفئة المباني والنقل لمسافات طويلة، وكمصدر نظيف للحرارة فائقة العلو في الصناعات الثقيلة.

بحلول سنة 2025 سيستخدم الكربون السلبي كوقود رخيص للطائرات الذي سيتم توليده من الكتلة الحيوية مثل الخشب، فإذا ما تم استخدام هذه الكتلة الحيوية لتوليد الحرارة والكهرباء داخل أفران خاصة فإنها ستحول ثاني أكسيد الكربون إلى كربون صلب، والذي يمكن تخزينه أو نشره في التربة لتحسين الاحتفاظ بالماء، ولكن سيظل الكربون السلبي مورداً محدوداً بسبب الحاجة إلى استخدام الأراضي في أغراض أخرى متعددة على رأسها الزراعة.

وسيتطلب التوسع الحضري متسارع الخطى من المدن الكبيرة الحفاظ على إمدادات متواصلة من الطاقة لتشغيل المتطلبات المعيشية داخل المباني وحولها، حيث يوفر هذا الزحف الحضري السريع فرصة مثالية للحد من آثار تغير المناخ نظراً لأن المباني والمتاجر والمدارس والمستشفيات ومراكز التسوق تشكل الجزء الأكبر من البنية التحتية للمدينة.

وبذلك يصبح جعلها أكثر ذكاءً وسيلة للحد من استهلاك الطاقة والبصمة الكربونية، وبالتالي الحد من تغير المناخ عن طريق تحديث المباني القديمة بتغذيتها بالتكنولوجيا المواكبة للاضطرابات المناخية، فتقنية المباني المتصلة تمكن من إدارة الإضاءة والتدفئة والتبريد بشكل رشيد لتعظيم الموارد الطبيعية الثمينة وخلق مصادر جديدة للطاقة، كما يمكن لبرامج المباني الذكية تحديد المشكلات وجدولة الصيانة طبقاً لأولوياتها من ناحية التكلفة والتأثير.

كما تمكن التطبيقات الإليكترونية من استخدام التحليلات والنمذجة لبناء مساحات ذكية، فعلى سيل المثال يستقبل أزور ديجيتال توينز، وهو حل للذكاء المكاني، بيانات قادمة من مستشعرات حرارة ورطوبة وضغط وخلافه من الجيل الرابع للتكنولوجيا ليساعد المستخدمين على فهم العلاقات والتفاعلات بين الأشخاص والأماكن والأجهزة لتحديد الاحتياجات والقضايا العاجلة التي تجب معالجتها.

كما يمكن استخدام أزور ديجيتال توينز لدراسة الاستخدام الأمثل للمساحة، مما يساهم في الحد من تأثير تغير المناخ، ويمكن أيضاً استخدام هذه التقنية لضبط الإضاءة ودرجة الحرارة وفقاً للاحتياجات الحقيقية مما يقلل من الاستهلاك غير الضروري دون الإخلال بالراحة.

التكنولوجيات الجديدة  لتتبع الصحة الحيوانية

ويأتي هنا الدور الرائد لمعهد بحوث الصحة الحيوانية التابع لمركز البحوث الزراعية بوزارة الزراعة من خلال أقسامه ومعامله وفروعه المنتشرة بالمحافظات بالتعاون مع السلطات البيطرية لرصد الحالة الصحية للحيوانات ومدى انتشار المسببات المرضية خاصة التي قد تصيب الإنسان.

وينفرد المعهد بوجود فريق بحثي مكون من كبار وشباب الباحثين في مختلف تخصصات التكنولوجيات البازغة من داخل مركز البحوث الزراعية وخارجه من أكفأ المؤسسات البحثية المحلية و الدولية، وهو فريق المحاكاة الحيوية الجزيئية الذي يسابق الزمن لتطوير وإنتاج مستشعرات ذكية من الجيل الرابع وتعميق صناعتها محلياً لاستخدامها في الكشف المبكر عن الاضطرابات الصحية والأمراض المعدية خاصة المشتركة التي قد تنتقل إلى الإنسان والعابرة للحدود الدولية، وكذلك جودة المياه في المزارع السمكية المفتوحة والمغلقة أو الأسماك النيلية والبحرية كنواة للعيادة البيطرية الإلكترونية.

تطوير وإنتاج مستشعرات ذكية للكشف عن غش الألبان وبقايا المضادات الحيوية فيها، وهو أمر بالغ الأهمية تهتم به مراكز تجميع الألبان المنتشرة في ربوع الجمهورية التي تهدف إلى لبن سليم وآمن على صحة الإنسان.

ويقيس نظام المراقبة متوسط ردود أفعال الحيوان في الظروف العادية مع التركيز على قياسات درجة حرارة الجسم والمسافة التي يقطعها ومعدل التغذية كل ساعتين لرصد الحيوية أولاً بأول والكشف المبكر عن الأمراض وجودة الألبان وجودة الهواء والمياه، وسيتم إرسال تلك البيانات لحظياً ونتائج تحليلاتها إلى صانعي القرار لاتخاذ الإجراء المناسب أو للمربين و المستثمرين في قطاع الصناعات الغذائية.

وهنا يجدر التنبيه إلى أن هناك حاجة ملحة إلى انتهاج استراتيجية قومية لبناء قدرة مراقبة صحية لحماية الإنسان والحيوان في عالم يتغير فيه المناخ بمعدل سريع، لاسيما وأنه حتى وقت قريب مضى كانت الصحة العامة على مستوى العالم تركز بشكل أساسي على فهم العواقب الصحية لتغير المناخ واستكشاف أساليب علمية لتقليل تلك الآثار أكثر من اهتمامها بالقدرة الوظيفية لتنفيذها على أرض الواقع وإجراء المراقبة الصحية المتعلقة بالتغيرات المناخية و آثارها.

تحويل نظام الثروة الحيوانية لتخفيف وطأة التغيرات المناخية

يُشكل التكثيف المستدام لنظم الإنتاج الحيواني تكنولوجيا رئيسية لتخفيف آثار تغير المناخ ضمن مشاركة مصر لمواجهة هذا التحدي الذي يهدد الحياة على سطح الأرض، حيث أشار تقرير المخاطر العالمية بمنتدى الاقتصاد العالمي عام 2020 أن الثلاث قضايا البيئية (الأحداث المناخية الحادة- التغير المناخي- فقدان التنوع البيولوجي) هم الأخطر ضمن الخمسة مخاطر التي تشكل المخاطر العالمية على الكوكب.

ولذا تهتم مصر بالأبحاث والتكنولوجيات التي يمكنها المساهمة في التخفيف والتي يمكنها أن تحقق الإنتاج المستدام لقطاع الإنتاج الحيواني، ولكن اختلاف نظم الإنتاج الحيواني يجعل تنفيذ سياسات التخفيف تحدياً كبيراً، وستسهم عمليات التحول في نظام الثروة الحيوانية بنسبة ٢١٪ من إجمالي التخفيف.

ومما هو جدير بالذكر أن سياسات التخفيف التي تستهدف الانبعاثات الناجمة عن تغير استخدام الأراضي هي من ٥ إلى ١٠ مرات أكثر كفاءة من السياسات التي تستهدف الانبعاثات الناتجة من الثروة الحيوانية فقط، ويبدو واضحاً أن تعزيز التحولات نحو نظم تربية أكثر إنتاجية بالتزامن مع السياسات المناخية التي تستهدف تغيير استخدام الأراضي هو النظام الأكثر كفاءة لتحقيق النتائج المرجوة في مجالي المناخ وتوفير الغذاء.

فمثلاً بالنسبة للمجترات التي تشكل جزءاً كبيراً من الثروة الحيوانية يجب الانتقال من النظم الغذائية القائمة على الرعي إلى الاعتماد بشكل أكبر على الأعلاف المركزة حيث يُعد خفض انبعاثات الميثان أحد التحديات الملحة التي تواجه قطاع إنتاج المجترات.

وتركز استراتيجيات الحد من هذا المصدر للانبعاثات على تحسين كفاءة تخمير الكرش وزيادة الإنتاجية الحيوانية عن طريق التحكم في النظام الغذائي وتوفير اللقاحات الآمنة و الفعالة والإضافات الكيميائية الحيوية والطبيعية وكذلك الانتقاء الوراثى لسلالات ذات انتاجية عالية.

كما تحسن معالجة الأعلاف بالتقطيع والطحن والمعالجة بالبخار و زيادة التغذية المركزة وإضافة قليل من الدهون والأحماض الدهنية من عملية الهضم وتخفف من إنتاج الميثان المعوي في المجترات، وترتبط صحة ورفاهية الماشية بالتغيرات السلوكية والأيضية التي يمكن أن تؤثر على انبعاثات الغازات الدفيئة.

تحتاج الحيوانات المريضة التي تكافح العدوى إلى مزيد من الطاقة، فأمراض الماشية يمكن أن تزيد من انبعاثات الغازات بنسبة تصل إلى 24٪ لكل وحدة من الحليب المنتج وما يصل إلى 113٪ لكل وحدة من اللحم، كما يؤدي المرض الذي يقلل مؤقتاً من تناول الأعلاف أو القدرة على الهضم إلى انخفاض معدل النمو والحاجة إلى مزيد من الوقت والطاقة.

ويمكن لمربي الماشية من ذوي الحيازات الصغيرة زيادة تأقلم أنظمة الثروة الحيوانية الخاصة بهم لتحمل الصدمات المناخية عن طريق استخدام أفضل السلالات وأجود أصناف المحاصيل خاصة المحلية التي تطورت لتتحمل درجات الحرارة العالية والجفاف و تقاوم الآفات و الأمراض، فالأنظمة الغذائية عالية الجودة تزيد من احتواء الكربون وتقلل من إنتاج غاز الميثان من قبل المجترات مع الحصول على الكميات المستهدفة من اللحوم والحليب بعدد أقل من الحيوانات.

التكنولوجيات الجديدة لتجنب أمراض السرطان

تسببت الثورة الصناعية في أحد أكبر المشاكل التي نعاني منها وهي تلوث الهواء، فالعواقب البيئية لانبعاثات الكربون وتغير المناخ قد تؤدي إلى زيادة خطر الإصابة بالسرطان و الأمراض التنفسية، فقد أثبت العلماء أن العوامل البيئية هي واحدة من أهم أسباب السرطان لأنها تحرض على حدوث العيوب الوراثية، حيث  تبدأ الملوثات طفرات جينية متتالية من شأنها أن تغير في نهاية المطاف المسار الطبيعي لتكاثر الخلايا.

وتجدر الإشارة إلى أن التعرض لبعض المواد الكيميائية والمواد الخطرة يزيد من خطر الإصابة بالسرطان مثل الأسبستوس والنيكل والكادميوم والأفلاتوكسينات وثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون والمركبات العضوية المتطايرة، كما تشكل ملوثات الهواء الثانوية في الغلاف الجوي من الملوثات الأولية وتشمل الأوزون الغازي الذي يعد مكونا رئيسيا للضباب الدخاني

ومن العلوم البازغة يعتبر علم الأورام الدقيق، أحد أفرع الطب الدقيق، من أفضل الأسلحة لهزيمة السرطان، حيث يمكن من خلال معرفة التسلسل الجيني الكشف عن التغيرات الجينية أو البروتينية في جسم الإنسان، ويساعد اختبار المؤشرات الحيوية (biomarkers) في الحصول على العلاج المناسب للمريض المناسب في الوقت المناسب، ومن التقنيات البازغة التي من شأنها تغيير طريقة علاج السرطان اللقاحات الشخصية والعلاج الخلوي وتحرير الجينات وعلاجات الميكروبيوم.

ومع انخفاض المعروض من الخبراء الطبيين، يمكن للرقمنة سد الفجوة مع المرضى عن طريق التطبيب عن بعد والذكاء الاصطناعي لدعم الأطباء في اتخاذ القرارات، ومع اعتماد التكنولوجيا الناشئة على نطاق واسع، سيكون التعاون الصناعي والشراكات بين القطاعين العام والخاص مفتاحاً للتغيير المنهجي طويل الأجل، فقد شهدنا على مدى السنوات القليلة الماضية تطبيقات واعدة للتقنيات الناشئة لمواجهة التحديات البيئية مثل تكنولوجيا إنترنت الأشياء للمدن الذكية والحلول الرقمية التي تستخدم الموارد الطبيعية بشكل أكثر كفاءة والمباني الخضراء الذكية.