أعطت السبانخ لبوباي قوى خارقة، لكنها حملت أيضًا وعدًا بنوع مختلف تمامًا من الطاقة لمجموعة من العلماء: القدرة على تحويل أشعة الشمس إلى وقود بديل نظيف وفعال.
أعطت السبانخ لبوباي قوى خارقة، لكنها حملت أيضًا وعدًا بنوع مختلف تمامًا من الطاقة لمجموعة من العلماء: القدرة على تحويل أشعة الشمس إلى وقود بديل نظيف وفعال.
يمكن لعمليات التمثيل الضوئي الاصطناعي أن تمكن من تحويل الطاقة الشمسية إلى وقود يعتمد على الهيدروجين والذي سيكون متجددًا وصديقًا للبيئة. يعد الفيزيائيون من جامعة بوردو جزءًا من مجموعة دولية من الباحثين الذين يستخدمون السبانخ لدراسة البروتينات المشاركة في عملية التمثيل الضوئي، وهي العملية التي تقوم النباتات من خلالها بتحويل الطاقة الشمسية إلى كربوهيدرات تستخدم لتوفير الطاقة في العمليات الخلوية.
وقالت يوليا بوشكار، أستاذة الفيزياء المرتبطة بالدراسة: "إن البروتينات التي ندرسها هي جزء من النظام الأكثر كفاءة على الإطلاق، وهو نظام قادر على تحويل الطاقة المشتقة من الشمس إلى طاقة كيميائية بكفاءة تحويل لا مثيل لها تبلغ 60٪". "إن فهم هذا النظام مهم بشكل خاص في مجال أبحاث الطاقة البديلة التي تهدف إلى تطوير أنظمة التمثيل الضوئي الاصطناعي."
أثناء عملية التمثيل الضوئي، تستخدم النباتات طاقة الشمس لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى كربوهيدرات تحتوي على الهيدروجين والأكسجين. يمكن لأنظمة التمثيل الضوئي الاصطناعي أن تمكن من تحويل الطاقة الشمسية إلى وقود يعتمد على الهيدروجين والذي سيكون متجددًا وصديقًا للبيئة. وفي مختبر الباحثين، تمكن العلماء من استخلاص بروتين مترافق يعرف باسم النظام الضوئي II من السبانخ الذي تم شراؤه من محل البقالة. تعتبر عملية الاستخراج عملية معقدة تستغرق يومين كاملين في غرفة مبنية خصيصًا للحفاظ على عينات السبانخ محمية من أشعة الشمس وتحت ظروف التبريد. وبعد استخلاص البروتينات بعناية من النبات، قام الباحثون بتحفيزها بالليزر وسجلوا التغيرات في التكوين الإلكتروني لجزيئاتها. وقال الباحث الرئيسي: "تحتاج هذه البروتينات إلى الضوء لتعمل، لذا يعمل الليزر لدينا مثل الشمس في هذه التجربة". "منذ اللحظة التي تبدأ فيها البروتينات بالعمل، نستخدم تقنيات متقدمة مثل الرنين المغنطيسي للإلكترونات والتحليل الطيفي للأشعة السينية من أجل مراقبة كيفية تغير البنية الإلكترونية للجزيئات بمرور الوقت أثناء قيامها بعملها."
يشارك النظام الضوئي II في جهاز التمثيل الضوئي الذي يحول جزيئات الماء إلى أكسجين وبروتونات وإلكترونات. ويوضح الباحث أنه في هذه العملية، يمر جزء اقتران البروتين المعروف باسم "اقتران تطور الأكسجين" بخمس مراحل يتم في نهايتها إزالة 4 إلكترونات. وكشف الفريق الدولي مؤخرًا عن بنية الحالتين الأولى والثالثة بدقة 5 و5.5 أنجستروم، على التوالي، باستخدام طريقة مبتكرة تُعرف باسم "علم بلورات الفيمتو ثانية التسلسلية". وقد نُشر مؤخرًا مقال يصف نتائج البحث في المجلة العلمية Nature.
وقال أحد العلماء المشاركين في الدراسة: "تكمن الحيلة في استخدام أقوى ليزر للأشعة السينية في العالم، والمعروف باسم LCLS، الموجود في مختبر التسريع الوطني التابع لوزارة الطاقة". "إن نبضات الليزر السريعة للغاية بمعدل الفيمتو ثانية (ربع تريليون من الثانية، جزء من الألف من النانو ثانية) تجعل من الممكن التقاط لقطات من بلورات النظام الضوئي II مباشرة قبل أن تتفكك في انفجار نتيجة للأشعة السينية الشعاع، وهو مبدأ يُعرف باسم "الانهيار قبل التدمير".
وبينما يكشف علم البلورات بالأشعة السينية عن التغيرات الهيكلية، فإن الطريقة لا تقدم تفاصيل حول كيفية تغير تكوينات الإلكترون مع مرور الوقت، وهي فجوة يحاول باحثو جامعة بوردو سدها. وقام فريق البحث بتقليد ظروف تجربة بلورية متسلسلة بالفيمتو ثانية، ولكن باستخدام الرنين المغنطيسي الإلكتروني، كما يوضح الباحث الرئيسي. تشرح قائلة: "تُستخدم المصفوفات الإلكترونية للتحقق من المرحلة التي تمر بها عملية النظام الضوئي II في وقت معين". "هذه المعلومات هي نوع من الطابع الزمني الذي بدونه لا يستطيع فريق البحث وضع التغييرات الهيكلية في السياق الصحيح للعملية الشاملة."
(ترجمة د. موشيه نحماني)
وفي نفس الموضوع على موقع العلوم : سوف يخيب أمل الملح بوباي - فالسبانخ تحتوي على الكثير من الحديد، ولكنها تحتوي أيضًا على مادة تمنع هضمها
هل ستتمكن أجهزة الكمبيوتر الشخصية من العمل على السبانخ؟ (مقالة من عام 2004)
תגובה אחת
كل هذا الهراء حول وقود الديزل الحيوي من النباتات والطحالب والبكتيريا... كان حلمًا غير واقعي لسنوات عديدة، ومن العار أن يستمر هدر الأموال عليه.
فقط الطاقة النووية أو الحرارية (في المستقبل) هي رخيصة الثمن ولا تضر بالبيئة وموثوقة وواقعية.