نجح العلماء في زيادة كفاءة عملية التمثيل الضوئي في الطحالب بدرجة كبيرة

أظهرت دراسة أجراها باحثون في جامعة بن غوريون أن زيادة كفاءة التمثيل الضوئي من 3 إلى 10 مرات عند شدة الضوء المشابهة لشدة ضوء الشمس المستخدم في منشآت الزراعة التقليدية، أمر ممكن

الطحالب وحيدة الخلية هي أصغر "الآلات" في الطبيعة التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي. هذه الطحالب الصغيرة، والمعروفة أيضًا باسم الطحالب الدقيقة، لا يتجاوز حجمها بضعة ميكرومترات وتستخدم الضوء المرئي لإنتاج الكتلة الحيوية بكفاءة أعلى بكثير من النباتات الأعلى.

باعتبارها "خبرة" في الاستخدام الفعال للطاقة المخزنة في الضوء الذي يصيبها، تتمتع الطحالب وحيدة الخلية بإمكانات كبيرة في العديد من المجالات كبديل لإنتاج الوقود الحيوي والأدوية في صناعة المواد الغذائية ومستحضرات التجميل.

ومع ذلك، فإن مفاعلات نمو الطحالب التقليدية واسعة النطاق، التي تعمل تحت ضوء الشمس، تفقد معظم طاقة الشمس التي تسقط عليها. يستخدمون حوالي 10٪ فقط من الفوتونات الواردة. لعقود من الزمن، عملت المختبرات في الجامعات والصناعة حول العالم على تحسين الكفاءة المنخفضة للمفاعلات.

طفرة في هذا المجال، نشرت مؤخرا فيآي ساينس (سيل برس)يوضح أن زيادة كفاءة التمثيل الضوئي من 3 أضعاف إلى 10 أضعاف عند شدة الضوء المشابهة لشدة ضوء الشمس، المستخدمة في منشآت النمو التقليدية، أمر ممكن. هذه هي نتيجة العمل البحثي للأستاذين المتقاعدين يائير زيرمي وجيف جوردون من قسم ألكسندر يارسين للطاقة الشمسية والفيزياء البيئية في جامعة بن غوريون في النقب، بالتعاون مع زملاء من قسم الوقود الحيوي ألجال التابع للشركة الهندية العملاقة. ، ريلاينس للصناعات المحدودة. تفتح النتائج الباب للحصول على عوائد أعلى بكثير مما هو مقبول حاليًا.

وكانت الفكرة الرئيسية هي أنه من الممكن تحقيق زيادة كبيرة في كفاءة التمثيل الضوئي للطحالب من خلال الاستخدام المتطور للطحالب.نبضات من الضوء، والذي يتيح المزامنة بين المقاييس الزمنية للعمليات البيولوجية (في نطاق بضعة أجزاء من الثانية) ومعدل وصول الفوتون. يعرض المقال العديد من الأدلة التجريبية مصحوبة بنموذج فيزيائي حيوي يشرح نتائج التجارب ويوفر مبادئ توجيهية لزيادة كفاءة الخلايا الضوئية، على سبيل المثال من خلال الهندسة الوراثية.

إن التقدم في أبحاث إثبات المفهوم الأساسية على نطاق المختبر، كما هو معروض في الدراسة الرائدة، يوفر إمكانيات غير عادية في مجالات الوقود الشمسي والتكنولوجيا الحيوية للطحالب. إن ترجمة نتائج الأبحاث إلى منشآت تجارية كبيرة لتربية الطحالب يمثل تحديًا للمستقبل سيتطلب الإبداع الهندسي في مجالات الهندسة البصرية والهندسة الميكانيكية والديناميكا المائية.