كبسولات ذكية تواجه التلوث البيئي في فلسطين
سوسنة، الحارث يوسف
لم يكن مشروع التخرج الذي قدمته الطالبتان في جامعة النجاح الوطنية بمدينة نابلس بالضفة الغربية وفاء أبو سمرة ورسمية الظاهر، يقتصر على كونه آلة يمكن التحكم بها عن بعد لزراعة البذور داخل كبسولات مخصصة، بل حمل في تفاصيله خطوة أولى للحد من التلوث البيئي.
فخصائص “الكبسولة” وهي العنصر الأهم والمستخدم في الزراعة جعلتها صديقة للبيئة.
ومع تفشي التلوث البيئي في كل مكان، أصبح البحث عن طرق وأساليب للحد منه حاجة ملحة.
وكان مشروع “غراسا” واحد من تلك الأفكار التي تحتاج إلى النظر إليها بعين الجدية. فهل استطاعت الطالبتان أبو سمرة والظاهر توظيف علم الحاسوب في خدمة البيئة؟!
الإجابة؛ بناء على جواب المشرف على المشروع عماد النتشة: نعم.
يقول النتشة إن المشروع يلعب دور مهم في تقليل التلوث البيئي، فاستخدام الكبسولة القابلة للتحلل يحل محل المواد البلاستيكية التي تستغرق وقت طويل في التفكك، ويعني هذا أن المشروع يساهم في تقليل النفايات وتعزيز دورة الحياة الطبيعية.
ويرى النتشة أن هذا الابتكار ليس فقط خطوة نحو زراعة أكثر استدامة، بل يعكس أيضا التزام بمستقبل بيئي أفضل للمنطقة.
تعزز الخصائص التي يمتاز بها المشروع الذي أطلقته الطالبتان تلك الإجابة؛ فالمشروع المقدم من طالبتين في كلية الهندسة بجامعة النجاح الوطنية في نابلس، هو دليل واضح للإجابة عن سؤال ملهم كهذا، إذ يدمج بين التكنولوجيا وحماية البيئة من التلوث.
لقد صنعت الطالبتان مشروع تقني متطور من خلال التحكم بالآلة عن بعد، وصديق للبيئة عبر المخرجات القابلة للتحلل داخل التربة بعد أيام من زراعتها، ويمنع هذا التحلل للكبسولة من إضافة ملوث صلب جديد إلى التربة، في وقت تظهر فيه أكوام البلاستيك المهترئ عند الأراضي الزراعية بكثرة، وتتناثر قطعه داخل تلك الأراضي.
فالأرقام الرسمية وإحصاءات المؤسسات المعنية بالبيئة، تشير إلى كارثة حقيقية تواجهها البيئة نتيجة النفايات الصلبة الناتجة عن الزراعة.
لكن بمشروع بسيط، استطاعت الطالبتان إدخال نظام زراعي صديق للبيئة.
ويقول النتشة إن مشروع الطالبتين يمثل نقطة انطلاق نحو أتمتة زراعة المشاتل في فلسطين، ويظهر هذا بشكل واضح من خلال توظيف علم الحاسوب في حماية البيئة.
تقول الطالبتان لـ”سوسنة” “كطالبتين في تخصص هندسة الحاسوب، ولأننا بصدد مشروع تخرج يعتمد على العتاد الصلب ، كان يجب علينا البحث عن فكرة جديدة لم يسبق تنفيذها”.
بحثت الطالبتان عن مشكلات في قطاعات مختلفة محيطة بهما، وبعد البحث والفحص وقع الاختيار على قطاع الزراعة لارتباطه المباشر بالبيئة.
ويرى النتشة أن هذا الابتكار يحمل في البداية إمكانات كبيرة لتحويل المشاتل إلى بيئات زراعية ذكية وأكثر كفاءة.
ويقوم مشروع “غراسا” على تصميم آلة لزراعة البذور داخل كبسولات قابلة للتحلل في البيئة.
إذا، يتبين من حديث الطالبتين أن العنصر المهم والمرتبط بشكل أساسي بالبيئة هو الكبسولات التي تُزرع فيها البذور؛ فبدلا من الاعتماد على العمليات اليدوية، توفر هذه الكبسولة الذكية أساس لنظام زراعي آلي، فهي تسهل زرع الشتلات بشكل متسق، وتسمح بتطوير أنظمة تحكم ذكية، بحيث يصبح بإمكان المشاتل في فلسطين زيادة الإنتاج وتقليل الجهد البشري.
وتضيف الطالبتان أن هذه الكبسولات مصنوعة من ألياف طبيعية تتحول إلى فيتامينات تسرع من عملية النمو، إلى جانب ارتباط المشروع بالزراعة وما يحتاجه من هندسة الحاسوب والأنظمة الذكية، عبر تصميم نظام متكامل يعتمد على البرمجة، والتحكم الآلي، والحساسات، والأنظمة المدمجة ، حتى تتحول عملية إنتاج الكبسولات الزراعية من عمل يدوي إلى عملية مؤتمتة بالكامل.
تعتمد الآلة على برمجة المتحكمات مثل (Arduino) و(ESP32)، وربط الحساسات والمحركات بنظام تحكم ذكي يراقب مراحل الإنتاج؛ من تعبئة الكبسولة بالتربة والبذور والمياه، وصولاً إلى ضغطها وتجهيزها للزراعة.
ويستطيع المسؤول عن الآلة التحكم بها عن بعد، ومراقبة حالة النظام من خلال تطبيق “ويب” طورته الفتاتان.
تتكون الآلة المصممة من عدة أقسام، أهمها الحساسات التي تعطي الأوامر لعقل الماكينة “الأردوينو”، وهو المسؤول عن استقبال المعلومات من الحساسات وإرسال الأوامر لباقي الأجزاء حتى تنفذ الخطوات بالترتيب الصحيح. فيما تتولى المحركات (الموتورات) مسؤولية تحريك أجزاء الآلة، مثل نقل الكبسولة أو تحريك مسار الإنتاج بين المراحل المختلفة.
يتم وضع البذور داخل الكبسولة الصديقة للبيئة من خلال نظام “السيرفو موتور” (Servo Motor)، ويستخدم للتحكم الدقيق بعملية تنزيل البذور، بحيث يفتح بزاوية محددة حسب نوع البذور المطلوبة.
وبعد زراعة البذور داخل الكبسولة، تضيف مضخة المياه كمية دقيقة من الماء لتساعد على إنبات البذور بشكل صحيح. ثم بعد إضافة التربة والبذور والماء، يتولى “المكبس الهوائي” (البستون) ضغط مكونات الكبسولة حتى تتشكل المكونات في النهاية وتنتج كبسولة متماسكة.
تمر كل هذه الخطوات عبر مفاتيح نهاية الشوط (Limit Switches) التي تحدد بداية ونهاية تلك الخطوات، أما حركة الأجزاء المتحركة داخل الآلة فتتم بناء على الإشارات القادمة من الحساسات لتمنع أي حركة زائدة أو خطأ ميكانيكي.
يستغرق إنتاج كبسولة واحدة حوالي دقيقة واحدة، وبذلك يمكن للآلة إنتاج نحو 60 كبسولة في الساعة الواحدة.
وتمر الكبسولة خلال هذه الدقيقة برحلة منظمة يمكن التحكم بها آلياً وعن بعد؛ حيث توضع الكبسولة في مكانها المخصص داخل الآلة، وكذلك توضع البذور في مكانها، وتبدأ الآلة تلقائياً بنقل الكبسولة الفارغة للمكان المخصص للتعبئة باستخدام المحرك.
عندما تبعث الحساسات إشارة إلى “الأردوينو” بأن الكبسولة جاهزة للمرحلة التالية، يتم إضافة كمية محددة من التراب داخل الكبسولة، ثم تُزرع البذور فيها، وبعدها مباشرة تبدأ مضخة المياه بإضافة كميات دقيقة، لتنتقل الكبسولة بعدها إلى مرحلة الضغط؛ وهنا يضغط المكبس الهوائي الكبسولة لتخرج بشكل متماسك.
وفي النهاية، يتم نقل الكبسولة الجاهزة إلى مكان الإخراج، ويعطي النظام تنبيهاً للمستخدم بأن الكبسولة أصبحت جاهزة للاستخدام أو الزراعة.
يُذكر أنه تم استيراد الكبسولة التي أُجريت عليها التجربة من الخارج لعدم توفرها في السوق المحلية، وتمتاز هذه الكبسولات بأنها مصنوعة من ألياف طبيعية قابلة للتحلل في التربة مع استمرار عملية الري.
وعند غرس الكبسولة في التربة، تبدأ بالتحلل نتيجة تعرضها للرطوبة في مدة تتراوح بين 10 إلى 14 يوماً؛ ويعني تحلل الكبسولات لاحقاً تخلص التربة من عنصر كان بقاؤه سيؤدي إلى تفاقم التلوث البيئي فيها، فضلا عن تحولها إلى مواد مغذية ومُدعمة للزرع داخل التربة.