أوراق إلكترونية تصنع الوقود من الضوء والماء والهواء: يستخدم الجهاز الطاقة الشمسية من ألواح ضوئية وبعملية كيميائية يتم تقسيم الماء الى أكسجين وهيدروجين ويتم إضافة ميكروبات تم تجويعها مسبقاً لتتغذى على الهيدروجين لتحول ثاني أكسيد الكربون في الهواء إلى وقود كحولي.
الجهاز الجديد يجمع بين الكيمياء وعلم الأحياء الصناعية كمفتاح لمصادر الطاقة المتجددة , فبشفرات عشبية وخلايا طحالب يمكن تصنيع الوقود من مزيج بسيط من الماء وضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون
انضم الكيميائي من جامعة هارفرد «دايفيد نوسيرا» وفريقه إلى أخصائية علم الأحياء الصناعية «باميلا سيلفر» وفريقها من كلية الطب في هارفرد لصنع بطارية حية أطلقوا عليها «الورقة الإلكترونية» وهي عبارة عن خليط من التكنولوجيا والبيولوجيا وهذا الجهاز يستخدم الطاقة الشمسية من ألواح ضوئية لتشغيل عملية انقسام الماء إلى هيدروجين وأكسجين ويتم إضافة ميكروبات تم تجويعها مسبقاً للتغذى على الهيدروجين لتحول ثاني أكسيد الكربون في الهواء الي وقود كحولي.
الجدير بالذكر أن ظهور أول جهاز صناعي للتمثيل الضوئي تم من قبل الفريق في عام ٢٠١٥ حيث قام بضخ حوالي ١١٢ ميليغرام من الوقود الكحولي مقابل كل لتر ماء عن طريق محفزات من الزنك والنيكل والموليبدينوم التي ساهمت في تكسير روابط المياه والتي من المحتمل أنها أدت الى تأثير غير محظوظ بتسميم الميكروبات
لذلك قام العلماء بالبحث عن محفز أفضل واحد فقط من شأنه أن يتلائم مع الكائنات الحية وأيضاً يقوم بتقسيم روابط المياه .
وجد الفريق بتاريخ 2 -6 خليط من الكوبالت والفوسفور استخدمت كطلاء لمنع تأكل القطع المعدنية والبلاستيكية موجودة في كل شيء من الصنبور الى الدوائر الكهربائية وهذا المحفز قادر على تجميع نفسه في محلول المياه العادية مع الكوبالت والفوسفات و هو ملائم جداً للكائنات الحية مثل بكتيريا «رالزتونيا يوتروفا» التي تكون نصف الورقة الإلكترونية المصنعة, وبتشغيل تيار كهربائي داخل هذا المحلول مع جهد مرتفع ستنقسم جزيئات الماء وهذا التيار أعلى من التيار المستخدم لحث الكوبالت على أن يترسب لتكوين فوسفات الكوبالت كمحفز وهذا يعني أن الورقة الإلكترونية فيها ما يكفي من الإلكترونات لتشكيل المحفز, لذلك فلايوجد معادن من شأنها تسميم البكتيريا أو إيقاف عملية تكسير روابط الماء في الورقة وهذا المحفز لا يمكن أن يموت أو يفنى أثناء عمله يقول نوسيرا «أن الورقة الواحدة قادرة على العمل ل ١٦ يوم في المرة الواحدة»
محفز الكوبالت الجديد يقوم بتقسيم الماء الى أكسجين وهيدروجين دون خلق ذرات من الأوكسجين التفاعلية التي يمكن أن تضر الحمض النووي أو العمليات الأخرى الضرورية لاستمرار الحياة البكتيرية على الورقة الإلكترونية .
هذا المحفز الجديد في الورقة الالكترونية عزز الحصول على وقود أحفوري يفوق الأيزوبروبانول وإيزوبوتانول بما يقرب من(2% :10 %) أو بحسبة أخرى فإن كل كيلو واط من الكهرباء المستخدمة خلال ساعة ينتج ١٣٠ جرام من ثاني أكسيد الكربون مستخرجة من ٢٣٠ ألف لتر من الهواء لإنتاج الأيسوبروبانول وهذا يمثل أفضل كفاءة في عملية التمثيل الضوئي لتحويل الماء الى طاقة مخزنة .
يقول نوسيرا:«يمكن البدء بالتفكير ب صناعة الكيماويات المتجددة» يشير على بديل غير سام بدلاً من استخدام المواد الملوثة كالسماد مثلاً ,كما أن تقارير الفريق تشير أن « رالزتونيا يوتروفا » تنتج جزيئات يمكن أن يتم تحويلها الى بلاستيك الفكرة الأساسية هي عكس الاحتراق واستخدام بقايا الوقود الأحفوري وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لبناء مصادر طاقة متجددة كما تفعل النباتات ولكن الورقة لن تنافس الوقود الأحفوري المستخرج من الأرض فحتى الآن لا مجال للمقارنة بين الطاقة الكبيرة الناتجة عن الوقود الأحفورى وبين الكمية القليلة نسبياً الناتجة عن الورقة الإلكترونية (ربما حتى هذه اللحظة على الأقل ) فأكبر ورقة الكترونية حتى الآن هي بقدر وعاء ١ ليتر على الرغم من أن الفريق لم يجد أي مانع لجعلها أكبر
المثير في الأمر أن هذا التفاعل الحيوي القائم على إنتاج الوقود من ثاني أكسيد الكربون المتزايد في الجو يمكنه أن يخفف مشاكل التلوث والاحتباس الحراري إضافة إلى إنتاج الوقود في المناطق التى لا يوجد بها إمكانات لمصادر الطاقة الحديثة.
كما أنه نوع من التيسير على الناس, فبالإمكان أن تقوم بهذه العملية الحيوية في الفناء الخلفي لمنزلك ولا تحتاج لعدة مليارات من الدولارات . يقول نوسيرا:« أخذت الهواء وضوء الشمس والماء وفي عشر دقائق تمكنت بعمل سهل وأفضل للبيئة»
ترجمة : ايناس حج علي
تدقيق: شريف منصور
المصدر
