قام أحد الباحثين في جامعة هارفارد بتطوير خلية وقود تعتمد على النشاط الطبيعي للميكروبات اللاهوائية - وهي كائنات وحيدة الخلية قادرة على العيش بدون الأكسجين. يمكن إنتاج خلايا الوقود بسعر رمزي قدره بضعة دولارات، وبهذا السعر سيتمكن العديد من الفقراء في العالم من شرائها - بما في ذلك أولئك الذين لا يستطيعون الوصول إلى الكهرباء بعد
قام بيتر جيرجويس، الأستاذ المساعد في علم الأحياء العضوي والتطوري، بتطوير خلية وقود تعتمد على النشاط الطبيعي للميكروبات اللاهوائية - وهي كائنات وحيدة الخلية قادرة على العيش بدون أكسجين. ويمكن إنتاج خلايا الوقود بسعر رمزي قدره بضعة دولارات، وبهذا السعر سيتمكن العديد من الفقراء في العالم من شرائها - بما في ذلك أولئك الذين لا يستطيعون الحصول على الكهرباء بعد.
ورغم أن إنتاج الطاقة لا يزال منخفضا نسبيا، يقول جيرجويس إنه يكفي لتوفير إضاءة منخفضة الطاقة، أو لشحن بطاريات الأجهزة المختلفة، مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الاتصالات الأخرى. يقول جيرجويس: "هناك 2.8 مليار شخص على هذا الكوكب اليوم لا يحصلون على الكهرباء". "معظم الناس يريدون الكهرباء للإضاءة والاتصالات."
لقد ظل العلماء يبحثون عن خلايا الوقود المعتمدة على كائنات وحيدة الخلية لعقود من الزمن، لكن هدف جيرجويس المعلن كان استخدام المعرفة الموجودة وتطبيقها لإنشاء جهاز قابل للاستخدام وغير مكلف ويمكن توزيعه على المناطق التي لا توجد بها كهرباء.
وجاء الاختراق في عملية التطوير عندما أدرك جيرجويس أنه لتجميع خلايا الوقود ليست هناك حاجة للمواد باهظة الثمن المستخدمة في مختبرات الأبحاث. لقد تمكن من تجميع خلايا الوقود التي تعمل بشكل جيد حتى عندما اقتصر على المواد الأقل تكلفة - مما أدى إلى خفض سعر الإنتاج بشكل كبير.
تعتمد خلايا الوقود على خاصية فريدة للبكتيريا اللاهوائية. تعيش هذه البكتيريا في بيئة خالية من الأكسجين، وعندما "تهضم" طعامها، فإنها تطلق إلكترونات زائدة في البيئة. في ظل الظروف العادية، يتم إطلاق هذه الإلكترونات ببساطة في المادة المحيطة بها. في خلايا الوقود التي صممها جيرجويس، تنتقل الإلكترونات إلى القطب، وبالتالي تُستخدم لتوليد تيار كهربائي صغير.
تعتمد خلية الوقود الخاصة بـGirgois على قطب كهربائي وأسلاك للتوصيل ودائرة مطبوعة صغيرة بحجم حزمة من البطاقات. تتدفق الكهرباء من القطب إلى الدائرة المطبوعة ومن هناك إلى أحد المنفذين على الجانب الآخر. يوفر أحد المنافذ الطاقة للأجهزة الإلكترونية مثل مصابيح LED. يتم توصيل شاحن الهاتف الخليوي بالمنفذ الآخر.
ميزة أخرى لخلية الوقود العضوي هي أنها لا تنطوي على حرق الوقود مثل الزيت. وتنتج الطاقة دون التأثير سلبا على المناخ. ومع ذلك، يقول جيرجويس إن خلايا الوقود العضوية ليست بديلاً مناسبًا للوقود المستخدم اليوم. من الممكن تكبير خلايا الوقود بحيث تنتج المزيد من الطاقة وتوجيهها عبر الأسلاك التي تصل إلى المنازل، ولكن لتوفير الطاقة حتى لمدينة صغيرة، ستكون هناك حاجة إلى محطة طاقة ضخمة، والتي من شأنها أن تمتد إلى عدة أحياء.
وفي بنجلاديش، البلد الذي يبلغ عدد سكانه 147 مليون نسمة، بدأوا بالفعل في البحث عن خلايا الوقود التي تنتجها شركة جيرجويس. ويهتم إقبال قادر، الذي يمتلك شركة تقدم خدمات الهاتف الخليوي لملايين الأشخاص في بنجلاديش، بالسماح لجيرجويس بتوزيع خلايا الوقود العضوية كجزء من وسيلة جديدة لتوليد الطاقة التي يروج لها قادر. وقال قادر: "تعجبني تقنيته، فهي تمثل نقلة نوعية".
قبل أن يتم هذا التوزيع الشامل، لا تزال هناك حاجة إلى اجتياز عدة مراحل من التطوير. وعلى الرغم من أن جيرجويس قام بتطوير العديد من خلايا الوقود المختلفة، إلا أنه لم يبدأ في تصنيعها بعد. وقد فاز مؤخرًا بجائزة ليندبيرغ بقيمة 10,580 دولارًا أمريكيًا عن عمله، ويعتزم استخدام الأموال لتمويل الأبحاث المستمرة حول الخلايا. ويتوقع تحسين خلايا الوقود عن طريق قياس إنتاج الطاقة الذي يتم الحصول عليه من استخدام أنواع مختلفة من الرواسب المتنامية، وما يحدث عندما يتم إثراء التربة المتنامية بالمواد العضوية.
ومن أجل تعزيز الوعي بعمله، يفكر جرجويس في عرضه علنًا. ويقترح وضع خلية وقود داخل سلة المهملات، وتوصيل هاتف عام وشاحن بها. سيتمكن الأشخاص من الدردشة عبر الهاتف، وفي كل مرة يقوم شخص ما بإلقاء القمامة في سلة المهملات، فإنه سيغذي البكتيريا التي تغذي البضائع.
على مدار تاريخ العلم، تم إنتاج تطبيقات مهمة من مجالات بحثية كانت تعتبر ضئيلة في ذلك الوقت. قد لا تكون الأبحاث حول البكتيريا التي تعيش في قاع البحر مفيدة في حد ذاتها، ولكنها يمكن أن تمهد الطريق أمام تقنيات مبتكرة وفعالة. ونحن نرى مراراً وتكراراً أنه عندما تحد الدول من قدرة الباحثين الأكاديميين على اختيار أبحاثهم بحرية ــ مهما كانت هذه الدراسات هامشية ــ فإنها تنهار أساس الإبداع والاستقلال التكنولوجي تحت أقدامها.
تعليقات 13
ما هو بالضبط "انتاج الطاقة"؟ المورد؟
إلى بابل،
ويجب أن نتذكر أن جميع المواد العضوية سوف تتحلل في النهاية، إلا إذا تم دفنها بطريقة تصبح جزءًا من المعادن. نحن أهل البيت لا نستطيع تخزين المادة العضوية بطريقة بسيطة بحيث تتحول في المستقبل بشكل طبيعي إلى نفط. لذلك، فإن أي مادة عضوية ننتجها سوف تتحلل قريبًا وسيتم إطلاق كل الكربون الموجود فيها بطريقة أو بأخرى على شكل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. لذلك، في هذا الشأن، يتعلق الأمر بإنشاء طاقة "خضراء" باستخدام الرابطة الكيميائية التي تم إنشاؤها في الماضي الحي للمادة العضوية المعنية.
وبالمناسبة، حتى في الغابات المطيرة الكبيرة التي تعتبر الرئتين الخضراء للأرض، لا يوجد ضخ خاص لثاني أكسيد الكربون. مقابل كل ورقة تسقط في الغابة، تنمو ورقة جديدة، وإذا لم تسقط ورقة، فلا مجال لتنمو ورقة جديدة. الغابة الاستوائية عبارة عن جيب (وبالنسبة لهذا الأمر أيضًا بمثابة برميل متفجر بيئيًا) من الكربون ولكنها ليست مصدرًا لاستخراج الكربون الذي لا ينضب والذي يمكنه بمرور الوقت تنظيف كمية الكربون من الغلاف الجوي.
والعمليات الوحيدة التي "تزيل" الكربون عمليا هي عمليات دفن الوقود الأحفوري. من وجهة نظر فنية، حتى تصنيع البلاستيك (بوليمر الكربون) يعد بمثابة دفن للكربون لآلاف السنين، لأنه مادة غير قابلة للتدمير تقريبًا. من الناحية النظرية، إذا لم تكن العملية ملوثة للغاية، فسيكون من الممكن بلمرة العديد من الوحدات البلاستيكية (والتي يمكن استخدامها لمجموعة متنوعة من التطبيقات - إن لم يكن للدفن) وبالتالي إنشاء مصدر إضافي لضخ الكربون من الغلاف الجوي. لكن من الناحية العملية، تعتبر هذه العملية ملوثة وسامة وتؤدي في حد ذاتها إلى انبعاث الكثير من الطاقة والكربون إلى البيئة وبالتالي فهي غير جديرة بالاهتمام.
فكرة جميلة، ولكن لا يمكن أن تكون غير ملوثة - في التحلل الجوي أو غير الجوي للسماد، تنبعث غازات الدفيئة. لذلك، وفقًا لتوصية الطبيعة، من الأفضل أحيانًا التخلص من النفايات ودفنها بدلاً من إنتاج السماد الزائد
(http://www.npg.nature.com/news/2007/071212/full/450937a.html)
ومن المثير للاهتمام أنه لم يكتب أحد عن عمر مثل هذه الخلية.
أعتقد أيضًا أنه لا ينبغي للدولة أن تستثمر الأموال في العلوم الإنسانية.
إنها بحاجة إلى استثمار المال في شيء يمكن أن يسدده.
إذا كان شخص ما يحب الأدب، فليذهب إلى ستيماتسكي أو يكتب كتابًا،
وإذا كان الجمهور يعتقد أن الأمر مهم بما فيه الكفاية، فسوف يجد المال اللازم لتطوير هذه القضية.
مرحبا أبيب، وشكرا لتعليقك.
إن علم الأحياء هو بالفعل مجال بحثي رائع، ولكن حتى فيه توجد مجالات "لا تذكر"، ومن الصعب رؤية عواقبها العملية في المستقبل القريب. مثل هذه الأبحاث، على سبيل المثال، يمكن أن تكون على بكتيريا نادرة تعيش في قاع البحر ولا تؤثر على الإنسان ولا على المناخ.
إن المعرفة حول البكتيريا التي يعتمد عليها بحث الدكتور جيرجويس الحالي تأتي من مثل هذه الدراسات، والتي كانت آثارها العملية في حد ذاتها ضئيلة.
وفي ظل الظروف التي يتم فيها تقييد حرية البحث، فمن الصعب تصديق أن تلك الدراسات "التافهة" كان من الممكن أن تكون موجودة، ونتيجة لذلك فإن البحث الحالي المبني عليها لم يكن ليظهر إلى الوجود أيضًا.
يسأل شوكي ماذا عن القطط، هذا هو الجواب. سنقوم أيضًا باستخراج الطاقة من القطة عن طريق إجبار القطة، عند دخولها سلة المهملات، على الاحتكاك بشيء بلاستيكي وبالتالي إحداث كهرباء ساكنة في فرائها. سيتم نقل هذه الكهرباء إلى جهاز الاستقبال ومن هناك للاستخدام المناسب.
ربيع،
اسمحوا لي أن أختلف مع ما قلته.
لنبدأ بحقيقة أنك أردت أن تقول شيئين، لكنك قلت 4.
الأمر الثاني، فيما يتعلق بالقسمين 3 و4: كان عليك أن تقول شيئين فقط. ادعاءاتك في هذه الأقسام هي أنه يجب على المرء أن يستثمر فقط في الأبحاث التي لها نتيجة مربحة/صناعية/مفيدة. وكيف ستعرف ما إذا كانت الدراسة تستوفي هذه المعايير؟
عندما تم اختراع الليزر لم يعتقدوا على الإطلاق أن له استخدامات، ولم يكن بحثًا صناعيًا أو من أجل الربحية.
أما القسم الرابع فالتاريخ ليس مهنة مربحة. كما هو مذكور أعلاه، القصص وعادة ما تكون أيضًا الجغرافيا. إذن لا تستثمر في البحث؟ هدف لجنة شوحط هو تضييق مجالات البحث إلى ما يجلب الربح إلى النتيجة النهائية. لا تحتاج إلى العلوم الإنسانية. لا حاجة للعلوم الاجتماعية. الفلسفة أيضًا غير ضرورية جدًا لهذا الغرض.
إنها مشكلة في العين فبدلاً من توسيع آفاقنا والتحول إلى دولة تصنع الثقافة، سنصبح دولة تصنع الرقائق.
شيئان
1. لماذا يقرر كاتب المقال أن المجال العلمي الذي يتم فيه البحث هو مجال "لا يذكر"، علم الأحياء هو البوابة إلى عالم مليء بالاختراعات مثل الأدوية الجديدة أو المحاصيل الغذائية المبتكرة، وهنا يوجد استغلال القصة المشوقة بغرض خدمة أجندة غير مستمدة مباشرة من محتوى القصة.
2. يوضح المقال في الواقع أن الأبحاث التي لا تحظى بتمويل كبير يمكن أن تسفر عن نتائج ذات صلة ومبتكرة، ربما أكثر بكثير من الأبحاث المشبعة بالتمويل مثل فيزياء الجسيمات الأولية أو برامج استكشاف الفضاء. وهو أمر ربما يشير إلى جدوى إجراء العديد من الدراسات ذات التمويل المنخفض مقابل عدد قليل من الدراسات ذات التمويل المرتفع.
3. سيأتي التمويل عندما يكون موضوع البحث مناسبًا و"مثيرًا"، ليس على سبيل المثال فرزًا عرضيًا للبكتيريا اللاهوائية، بل بحثًا عن البكتيريا التي ستوفر حلولاً لأزمة الطاقة أو توفر الطاقة. مثل هذه الصياغة المثيرة لها لم يضر أي بحث بعد، والعكس هو الصحيح، فالتوجه المفيد سيساعد البحث على التركيز، وسوف تتضاعف الاكتشافات الغامضة كما تتضاعف الأبحاث حتى لو كانت في مجالات مفيدة.
4. من ناحية أخرى، هناك مجالات أكاديمية (أساسا في العلوم الإنسانية وأقل من ذلك إلى حد ما في العلوم الاجتماعية) حيث يكون توقع اكتشاف من شأنه أن يجلب الرفاهية الاقتصادية (في مقابل المتعة الفكرية) منخفضا للغاية، وبالتالي يمكن في هذه المجالات تبرير نوع من القطع في روح لجنة شوحات.
عم،
هل تمانع في تحديث ذاكرتي حول الفيلم؟
الأمر مع سلة المهملات يشبه الحصول على تحية من فيلم "العودة إلى المستقبل"...
في رأيي، الفكرة عبقرية حقًا، وهي وضع خلية وقود داخل سلة المهملات وتوصيل هاتف عمومي وشاحن بها، وفي كل مرة يقوم شخص ما بإلقاء القمامة، سيكون من الممكن إبلاغ الشركة بأكملها أن هناك شيئًا ما يأكل.
وماذا عن القطط؟؟
مقال لطيف 🙂
وأتمنى أن لا يفشل مشروع "كهرباء لكل طفل" كما فشل مشروع "كمبيوتر لكل طفل". على أية حال، نحن نسمع ونفكر ونكتب ونقرأ منذ سنوات عديدة أننا سنأخذ قمامتنا تلقائيًا ونحولها إلى كهرباء أو ذهب أو فضة أو شيء إيجابي. وفي الوقت نفسه تفشل في رفع رأسها رغم أن هناك أفكاراً جميلة، مثل تلك المقدمة في هذا المقال، والتي لا يزال مستقبلها أمامها.
المواد العضوية عبارة عن مجمعات تم بناؤها أثناء استثمار الطاقة في تكوين روابط كيميائية وبالتالي يتم تخزين نفس الطاقة بداخلها. اليوم، مع تقدم الهندسة الوراثية وتطوير الأدوات الجزيئية، أصبحنا قادرين على تحديد وتحسين وتطوير سلالات من الحيوانات يمكنها تعزيز أو إسكات أفعال محددة تعني في الواقع إنتاج الطاقة (سواء كان ذلك في شكل "تدفق الإلكترون" أو على شكل تخليق الهيدروجين الجزيئي أو حتى التجميع العملي للزيوت التي يمكن حرقها بفعالية). من الناحية النظرية، هذا ممكن ومن الناحية العملية يمكنك حتى رؤية التطبيقات غير التجارية التي تحقق هذا الحلم الأخضر. من الناحية العملية، من الأسهل دفع بضعة شواقل مقابل لتر من الزيت وعدم كسر رأسك و/أو استبدال أجهزة الطاقة القديمة الجيدة لنفس الغرض. حبل. لكن هذه ليست نهاية الآية! ستظل الأرض تتكلم (ويقول البعض إنها تصرخ بالفعل اليوم) وربما ستفقد احتياطيات النفط العالمية في السنوات المقبلة. سيأتي يوم وسيقوم الاقتصاديون بإجراء عملية حسابية بسيطة: المرض ونقص النفط والاحتباس الحراري وارتفاع منسوب المياه وموت الشعاب المرجانية، وما إلى ذلك، وما إلى ذلك. كل هذه الأمور ببساطة أكثر من ذلك. مكلفة من استخدام الطاقة الخضراء. من المربح فقط العمل مع الخلايا غير المرغوب فيها. من المفضل. ثم ستتغير الأمور.
شالوم حانوخ، إذا كانت ذاكرتي تخدمني بشكل صحيح، قال: "الجمهور غبي، وبالتالي فإن الجمهور يدفع". الجمهور يدفع دائما. اليوم هو المال، وغداً هو الصحة، وبعد غد هو تحطيم وهم العالم -كالعادة- ولا تقلق بشأن الغد لأن الغد سيعتني بنفسه ويكفي عناءً في وقته.