البكتيريا مصدر جديد للطاقة المتجددة

أضواء للأطفال في احواض السمك حينما يؤدون فروضهم المدرسية

شبكة النبأ: يعكف باحثون بجامعة كاليفورنيا في مدينة بيركلي على تقصي مصدر جديد للطاقة المتجددة بتسخيرهم لبكتيريا حية وغير ضارة لتوليد الطاقة الكهربائية.

وقال توني كينغزبري، مدير ما يعرف ببرنامج الحلول والمنتجات المستدامة في الجامعة المذكورة، إن مصدر الطاقة المعروف بخلايا الوقود الميكروبي "يمكن أن يستعمل في مناطق نائية غير موصولة بشبكة كهرباء مثل أرياف إفريقيا جنوب الصحراء الكبرى."

وأضاف كينغزبري في حديث مع موقع أميركا دوت غوف بأن فريق الأبحاث يأمل  في أن يستخدم خلايا الوقود الميكروبي لمولدات طاقة منزلية خلاقة تبدو كأحواض السمك لكنها تملأ بالماء والبكتيريا المجهرية عوضا عن السمك. وحينما يجري تغذية البكتيريا في هذه  الأحواض فإن مولد الطاقة الذي يعرف بالمولد الأحيائي اوbiogenerator   يولد طاقة كهربائية.

وجاء في حديث إريكا بارا وهي باحثة في جامعة كاليفورنيا-بيركلي: "قد يكون بالإمكان توليد ما يكفي من الطاقة الكهربائية لتشغيل معدات طبية معينة مثل هواتف جوالة، او آلات كهربائية منزلية مثل الأفران والبرادات، وذلك بواسطة مولد أحيائي منزلي صغير الحجم.". أما كينغزبري فأردف قائلا إن مصدر الطاقة الجديد يمكن أن يشعل أضواء للأطفال في المساء حينما يؤدون فروضهم المدرسية.

إلى ذلك أفادت بارا: "في يوم ما إذا استطعنا تصميم خلية وقود مكروبية ذات جدوى إقتصادية ومن حجم صغير قد يكون بمقدورنا أن نرفع مستوى حياة ملايين الناس." كما قد يمكن تطوير وحدات صغيرة الحجم لمد آلات محمولة بالطاقة والتي تشغل بواسطة البطاريات مثل الهواتف النقالة والراديوات وأجهزة الكومبيتر المحمولة والمصابيح.

مصدر الطاقة الضئيلة من البكتيريا

إكتشف العلماء بعض الخصائص المفيدة في سلالات معينة من البكتيريا التي تتواجد بصورة شائعة في البيئات المائية.  وقالت بارا عنها: "حينما تهضم هذه البكتيريا المغذيات فإنها تشرذم جزيئيات الغذاء الى قطع تنبعث منها بروتونات وإلكترونات تولد طاقة كيميائية. وتجمع خلايا الوقود الميكروبية بجمع هذه البروتونات والإلكترونات وتحول طاقتها الكيميائية إلى طاقة كهربائية من خلال إعادة مزج هذه الحبيبات بالأوكسجين، مما يفرز مقادير من الماء والكهرباء.

واضافت بارا: "إن مولدا أحيائيا من حجم ليتر واحد يمكن أن يولد كيلوواطا واحدا من الكهرباء، كما أن بمقدور مولدات أحيائية ذات سعة أكبر  أن تولد كمية أكبر من طاقة الكهرباء."

بكتيرياوخلايا الوقود هذه تنبعث منها طاقة كهرباء شبيهة بطاقة البطاريات إلا أن خلايا الوقود لا تخزّن طاقة حاليا بل تبث طاقة حينما يجري تغذية البكتيريا. وأشارت بارا إلى أنه حينما يحتاج الفرد للطاقة "كل ما سيفعله هو إطعام البكتيريا غذاء مثل السكر."

ويعكف الباحثون على دراسة خلايا وقود ذات بكتيريا بمفردها التي يبلغ عرضها نسبة 1/100 من شعرة الإنسان. ويجري تصنيع خلايا الوقود الصغيرة الحجم من خلال استخدام أساليب تصنيع شبه الموصلات وهي شبيهة بتلك التي تستخدم في صنع رقائق الحواسيب.  ويعتزم الباحثون طرح مولدات أحيائية أكبر حجما في المستقبل.

وتولد خلايا الوقود الميكروبية الكهرباء في تيار متواصل وهي نفس الطاقة التي تولدها البطاريات. ومن أجل انتاج تيار متردد تعتمد عليه غالبية الآلات الكهربائية المنزلية يجري استخدام محولات من التيار المتواصل الى التيار المتردد.  وبالإضافة الى توليد الكهرباء تنتج المولدات الأحيائية ماء شرب نقية كحصيلة ثانوية.

توليد المزيد من الطاقة

ومن اجل توليد مصدر طاقة مفيد وزهيد التكلفة يعكف الباحثون على توليد أكبر قدر ممكن من الطاقة من هذه العملية. وتقول بارا في هذا السياق: "إننا نتدارس مسألة ما  الذي يحفظ البكتيريا في حالة طيبة ومنعشة مثل الظروف البيئية المثلى" مضيفة إن البكتيريا في حرارة متوسطة او دافئة تؤدي فعلها المثالي.

ويبدو أن البكتيريا تولد قدرا أكبر من الطاقة لدى إطعامها خلا وكحولا والتي تنتج عن طريق التخمر. وقالت بارا إن فريقها يتدارس طرقا لدمج المولد الأحيائي مع عملية التخمير في نظام ذي مرحلتين بحيث يمكن إضافة فضلات الطعام وتخميرها في نهاية النظام ومن ثم ستجمع الطاقة الكهربائية كمحصلة نهائية.

وفي المستقبل يتدارس فريق الأبحاث موضوع كيف يمكن للمولد الأحيائي أن يخزن طاقة كهربائية محولة لاستخدام لاحق.  وقالت بارا عن ذلك: "في الوقت الحالي يقدم غذاء للبكتيريا فقط فبل فترة وجيزة من وقت حاجتنا لها لإنتاج الطاقة."

ومشروع الطاقة هذا هو جزء من برنامج الحلول والمنتجات المستدامة في جامعة كاليفورنيا وهو مشروع مولته شركة داو للكيميائيات بمبلغ مليوني دولار في 2008.  وتنوي الشركة التبرع بأموال إضافية على مدى السنوات الثلاث القادمة.

وقال بو ميلر رئيس شركة داو لمراسلة أميركا دوت غوف: "تقدم داو هذه المبالغ لتأسيس برنامج الحلول والمنتجات المستدامة لغرض تشجيع التقصيات العلمية المتعددة الفروع لتقنيات جديدة ومستدامة تفي بالإحتياجات المجتمعية ويمكن أن تفيد الولايات المتحدة وسواها من بلدان، في مجال تطوير مصادر الطاقة البديلة والتكنولوجيات الإبداعية لتنقية المياه."

ومن المشاريع الأخرى القيام بأبحاث في تركيب وتصنيع وقود أحيائي بديل وأجهزة ضبط زهيدة الثمن وتعتمد على الطاقة الشمسية، وإزالة مادة الزرنيخ السامة من مياه الشفه في بنغلاديش وتصنيع طباخات تستخدم الوقود بكفاءة  لبلدان أفريقية والصين.

شبكة النبأ المعلوماتية- الاحد 12/نيسان/2009 - 15/ربيع الثاني/1430