مقدمه: فرسایش بادی یکی از مهم‌ترین چالش‌های محیط زیستی در مناطق خشک و نیمه‌خشک است. ایران به‌ویژه در نواحی بیابانی مانند آران و بیدگل و کاشان، به دلیل بارندگی اندک، فقر پوشش گیاهی و خاک‌های حساس، به شدت در معرض این پدیده قرار دارد. مالچ‌پاشی طی دهه‌های اخیر به‌عنوان روشی مؤثر در تثبیت ماسه‌های روان مطرح بوده است. در حالی که مالچ‌های نفتی به دلیل هزینه بالا و پیامدهای محیط زیستی کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، مالچ‌های زیستی حاصل از پسماندهای کشاورزی و صنعتی گزینه‌ای ایمن، تجزیه‌پذیر و مقرون‌به‌صرفه محسوب می‌شوند. هدف این پژوهش توسعه مالچی سازگار با محیط زیست بر پایه زئولیت، بنتونیت و ملاس (پسماند صنایع قند) است.
مواد و روش‌ها: این پژوهش در مقیاس آزمایشگاهی و با بهره‌گیری از روش طراحی آزمایش مخلوط D-Optimal انجام شد. ماسه‌های مورد استفاده از بیابان های کاشان برداشت و بر اساس استاندارد ASTM مشخصات فیزیکی آن تعیین شد. مالچ پیشنهادی ترکیبی از بنتونیت کلسیمی (مش ۲۰۰)، زئولیت آنزیمیت میکرونیزه و ملاس غلیظ صنعتی بود. نسبت اختلاط مواد با استفاده از نرم‌افزار DX11 طراحی و آزمون شد. پنج شاخص عملکردی برای ارزیابی کیفیت مالچ در نظر گرفته شد: مقاومت برشی (SS)، مقاومت فشاری (CS)، مقاومت ضربه‌ای (IR)، مقاومت سایشی (AR) و ضخامت سله (CT). با انجام آزمایش‌ها، نتایج بدست آمده با روش‌های آماری ANOVA، آزمون دانکن و تحلیل همبستگی پیرسون و اسپیرمن تحلیل شد. مدل‌های چندجمله‌ای نیز برای برازش پاسخ‌ها و تعیین ترکیب بهینه بر اساس بهینه‌سازی ریاضی تدوین گردید.
نتایج: نتایج تحلیل واریانس نشان داد که تیمارهای مختلف مالچ تأثیر معناداری (p<0.05) بر همه شاخص‌های عملکردی داشتند. حداکثر مقاومت برشی در تیمارهای ۲۸، 14 و 15، به ترتیب 27/8، 20/8 و 17/8 N/cm² و بیشترین مقاومت فشاری در تیمارهای 1 و 15، به ترتیب 17/3 و 15/3 kg/cm² بود. بیشترین مقاومت ضربه‌ای در تیمارهای 15، 28، 33 و 18 به ترتیب به میزان 75/0، 71/0، 71/0 و 71/0 و بیشترین مقاومت سایشی در تیمارهای 4، 2، 9، 19، 21، 22، 24، 29،26 و30 همگی به مقدار یک ثبت شد. حداکثر ضخامت سله نیز در تیمارهای 21،16 و30 به ترتیب به میزان 92/1، 91/1 و 89/1 سانتی‌متر به‌دست آمد. ضریب همبستگی بین مقاومت برشی، فشاری و ضربه‌ای بسیار بالا و معنادار بود، در حالی که مقاومت سایشی ارتباط ضعیف و غیرمعناداری با دیگر متغیرها نشان داد. ترکیب بهینه مالچ با هدف بیشینه‌سازی شاخص‌های SS، CS، IR و CT شامل 50٪ ملاس، 23٪ بنتونیت و 27٪ زئولیت بود. نتایج اعتبارسنجی نشان داد انحراف نسبی بین داده‌های تجربی و مدل از همخوانی قابل قبولی برخوردار است.
بحث و نتیجه‌گیری: استفاده از ملاس به دلیل خواص چسبندگی و توانایی ایجاد پیوند بین ذرات خاک، در کنار بنتونیت به‌عنوان منبع کلسیم برای بهبود نگهداشت آب و زئولیت به‌عنوان ماده‌ای با ظرفیت تبادل کاتیونی بالا، منجر به توسعه مالچی پایدار با ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی مناسب گردید. افزایش سهم ملاس به طور مستقیم با افزایش مقاومت‌های مکانیکی و ضخامت سله همراه بود؛ زئولیت در تقویت مقاومت سایشی مؤثرتر عمل کرد، در حالی که بنتونیت نقش کلیدی در مقاومت ضربه‌ای و ضخامت سله داشت. یافته‌ها با مطالعات مشابه همخوانی دارد. ترکیب بهینه پیشنهادی به دلیل دسترسی آسان به مواد اولیه، سادگی آماده‌سازی، عدم سمیت و پتانسیل کاربرد میدانی، می‌تواند جایگزین مؤثری برای مالچ‌های نفتی در مناطق بیابانی ایران باشد. با این حال، تأیید نهایی عملکرد آن مستلزم اجرای آزمایش‌های میدانی در شرایط واقعی اقلیمی است. این تحقیق نمونه‌ای موفق از هم‌افزایی مواد طبیعی و ضایعات صنعتی برای توسعه فناوری‌های محیط‌زیست ‌محور در چارچوب اقتصاد چرخشی محسوب می‌شود.