تستخدم الأوراق المحفزات الكيميائية والبكتيريا لتحويل ثاني أكسيد الكربون من الهواء إلى كحول يمكن حرقه كوقود.
ما هو الشيء المشترك بين ورقة الشجرة المستديرة، والورقة المدببة مثل ورقة العشب، وخلية واحدة من الطحالب؟ وتنتج جميعها الوقود من مزيج بسيط من الماء وأشعة الشمس وثاني أكسيد الكربون من خلال عملية التمثيل الضوئي. ويدعي العلماء الآن أنهم تمكنوا من إعادة إنتاج هذه الخدعة، وحتى تحسينها، باستخدام "ورقة اصطناعية".
الكيميائي دانيال نوسيرا من جامعة هارفارد وفريقه، بالتعاون مع باميلا سيلفرقام خبير في البيولوجيا التركيبية من كلية الطب بجامعة هارفارد ببناء نوع من البطارية الحية، أطلقوا عليها اسم "ورقة يونيو"، والتي تجمع بين البيولوجيا والتكنولوجيا. يستخدم الجهاز الكهرباء المولدة من ضوء الشمس من خلال لوحة كهروضوئية كمصدر للطاقة لتحليل الماء كيميائيًا إلى أكسجين وهيدروجين. تتغذى البكتيريا المدمجة في النظام على الهيدروجين وتستخدمه لتحويل ثاني أكسيد الكربون من الهواء إلى كحول يمكن حرقه كوقود. قدم الباحثون أول جهاز لعملية التمثيل الضوئي الاصطناعي في عام 2015. كانت هذه المنشأة قادرة على إنتاج 216 ملليجرامًا من وقود الفحم من كل لتر من الماء، ولكن كان لها أثر جانبي مؤسف: فالمحفز الذي يمكّن التفاعلات الكيميائية من تحلل الماء، والذي يتكون من النيكل والموليبدينوم والزنك، أدى إلى تسميم البكتيريا.
ولذلك انطلق الفريق في السعي لإيجاد محفز أفضل. أفاد الباحثون مؤخرًا في المقالة تم العثور على مثل هذا المحفز في مجلة Science: سبيكة من الكوبالت والفوسفور تُستخدم بالفعل كطلاء ضد الانصهار (التآكل) في الأجزاء البلاستيكية والمعدنية. أدى دمج المحفز الجديد في النسخة المطورة من الورقة الإلكترونية إلى زيادة كفاءته في إنتاج الوقود الكحولي، مثل الأيزو بروبانول والأيزو بيوتانول، إلى حوالي 10%. بمعنى آخر، مقابل كل كيلووات/ساعة من الكهرباء، تقوم البكتيريا بتحويل 130 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون من الهواء إلى 2 جرامًا من الأيزوبروبانول. ونسبة التحويل هذه أعلى بحوالي 60 مرات من نسبة التمثيل الضوئي الطبيعي.
يقول نوسيرا إن تقنية المفاعل الحيوي الجديدة ستكون قادرة على دمج ثاني أكسيد الكربون الزائد الموجود في الهواء وتحويله إلى وقود. وهذا يمكن أن يساعد في التخفيف من مشاكل تلوث الهواء التي تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة العالم، وفي الوقت نفسه توفير الوقود النظيف للسكان الذين لا يستطيعون الوصول إلى مصادر الطاقة الحديثة.
تعليقات 5
بنان مايو
ما يزعجني ليس أنهم لا يأخذون في الاعتبار السعر (على الرغم من عدم وجود مبرر لعدم النظر في الوقت الذي تستغرقه العملية) ما يزعجني هو أنهم يقدمون التطوير على أنه "أوراق ملكية أكثر كفاءة بعشر مرات" لذلك يبدو الأمر كما يلي: لقد طوروا طريقة أكثر كفاءة بعشر مرات لاستخراج الطاقة من الشمس. وهذا ليس صحيحا على الإطلاق. لا توجد علاقة بين التطور والتمثيل الضوئي ومنتجهم لا ينتج طاقة من الشمس إطلاقاً، بل يحول الهيدروجين إلى وقود على شكل سائل سائل. (بالطبع مع عامل الطاقة)
الأمر الأكثر سخافة هو أن إنتاج الهيدروجين يحتاج إلى الكهرباء، ويتم إنتاج معظم الكهرباء من الوقود. بيت القصيد من الهيدروجين الخاطف هو أن طريقة إنشائه (التحليل الكهربائي) فعالة من حيث الطاقة وإعادته إلى الكهرباء (خلايا الوقود) هي أيضًا فعالة جدًا بالإضافة إلى أنها تحتوي على الكثير من الطاقة لكل وحدة وزن. يُقترح هنا تحويل الهيدروجين في إجراء آخر يؤدي إلى إهدار الطاقة إلى كحول، ولكن لا يمكن استخدام الكحول إلا في محركات الاحتراق الداخلي ذات الاستخدام الضعيف للطاقة. وبالإضافة إلى ذلك، على عكس الهيدروجين الذي لا ينبعث منه دخان ولا تلوث، بل بخار الماء فقط، فإن حرق الوقود المعتمد على الكحول (الأيزو-بروبانول والأيزو-بيوتانول) لن يختلف كثيراً من حيث الأضرار الصحية الناجمة عن تلوث الهواء والتدخين المنتظم. ديزل. ودون ذكر استخدام المعادن الثقيلة والفوسفور في هذه العملية.
بالنسبة لأولئك الذين ردوا من قبل.
وقد لا تكون التكلفة والقدرة التنافسية واضحتين في مرحلة مبكرة لأسباب مختلفة
لذلك من الصعب معرفة التكلفة النهائية إذا تقدم البحث على الإطلاق:
و. الموضوع في البحث الأولي ومع تقدم البحث واستعداد الشركات
وسيكون من الممكن للأفراد المشاركة في تطوير الموضوع (كما هو الحال في العديد من الحالات الأخرى)
انخفاض قيمة العملية.
ب. توجد في العديد من البلدان "ضريبة خضراء" تزيد السعر بشكل متناسب
وتستفيد الطاقة الأحفورية، مثل السيارات الهجينة في إسرائيل
من هذه الضرائب.
هناك أسباب عديدة للتشكيك في هذه العملية، لكن لا ينبغي استبعادها تمامًا.
أنت على حق، ويبدو لي أيضًا أن بعض التفاصيل المهمة مفقودة هنا، مثل التكلفة المالية والوقت الذي تستغرقه العملية. على أية حال، كان هناك هذا الأسبوع حلقة على شاشة التلفزيون حول ظاهرة الاحتباس الحراري، وقد أظهروا هذا المقطع الفظيع مع دونالد ترامب، الذي سيصبح رئيس الولايات المتحدة الأمريكية في غضون أيام قليلة. وتحدث ترامب بمثل هذه السخرية والازدراء عن ادعاء 97% من علماء المناخ في العالم بأن ارتفاع درجة حرارة الأرض ارتفع بمعدل كبير في السنوات الأخيرة نتيجة للأفعال البشرية.
لم أتحقق ولكني أتخيل أنه ينكر أيضًا نظرية التطور، حزينًا.
ما هذا الهراء يبدو وكأنه أسوأ نوع من الإعلانات. البيانات والأرقام متناثرة والتي، عند الفحص الدقيق، تبدو وكأنها لا معنى لها تقريبًا، في حين أن البيانات ذات الصلة مفقودة لسبب ما. براءة الاختراع هذه لا تنتج طاقة من الشمس أكثر من عملية التمثيل الضوئي. يستخدم خلية كهروضوئية عادية بكفاءة عادية. الشيء الوحيد الذي يفعله على الإطلاق هو تحويل الهيدروجين إلى كحول. وما علاقتها بمقارنة كفاءة عملية التمثيل الضوئي في إنتاج السكر من الضوء وإنتاج الكحول من الهيدروجين؟ بالطبع، سيكون استخدام الهيدروجين مباشرة أكثر كفاءة (خلايا الوقود لديها استخدام ممتاز للطاقة. وبهذه الطريقة، عليك تحويل الهيدروجين إلى كحول = إهدار آخر للطاقة، ومن ثم لا يزال يتعين عليك حرق الكحول في محرك الاحتراق الداخلي، الذي يستخدم الطاقة بشكل سيئ)
كما لا توجد إشارة إلى الوقت الذي تستغرقه العملية وبحسب ما هو مكتوب فقد أنتجت أقل من جرام لكل لتر من الماء.
منافس
لن تكون هناك طريقة أرخص من النفط خلال المئة عام القادمة. لسبب بسيط هو أن تكلفة إنتاج النفط صفر، خاصة في أماكن مثل الخليج. وإذا تمكنوا من تطوير أنظمة طاقة خضراء أرخص من النفط اليوم، فسوف تنخفض أسعار النفط ببساطة. السبب الرئيسي لأسعار النفط اليوم هو الخلق غير المقصود لمنتجي النفط الرئيسيين. باختصار، لا ينبغي لنا أن ننتظر حتى يصبح استخدام الطاقة الخضراء أكثر ربحية. ويتعين علينا أن نفهم أن الحد من التلوث لابد وأن يدفع ثمناً، وإلا فإن الثمن الذي سيدفعه الجميع في النهاية سيكون أعلى كثيراً.
وماذا عن التكلفة؟ هل من كلمة في هذا الشأن؟ هل ستكون هذه الطريقة في النهاية أكثر اقتصادا من استخدام الوقود الأحفوري (النفط والغاز والفحم)؟ أم أن هذا ليس هو الخبر الذي كنا ننتظره؟