قام باحثون من وزارة الطاقة الأمريكية بتطوير نظام هجين حيوي لتحويل الضوء إلى هيدروجين - وهو نظام يعتمد على التفاعل بين البروتينات النباتية الضوئية والبوليمرات الاصطناعية.
عملية التمثيل الضوئي، وهي العملية الطبيعية التي تقوم بها النباتات والطحالب وبعض سلالات البكتيريا، تمكن من تحويل طاقة ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية، وتدعم معظم أشكال الحياة الموجودة على الأرض. لفترة طويلة، استلهم الباحثون عملية التمثيل الضوئي من أجل تطوير مواد جديدة تستخدم طاقة الشمس لإنتاج الكهرباء والوقود.
يقتربنا الباحثون من وزارة الطاقة الأمريكية خطوة واحدة من تطوير نظام تحويل الطاقة الشمسية الاصطناعية. لقد تمكنوا، بمساعدة طريقة مختبرية متقدمة (تشتت النيوترونات ذات الزاوية الصغيرة، SANS)، من إثبات أن بروتينات اقتران حصاد الضوء من النوع الثاني (LHC-II) قادرة على التنظيم بشكل مستقل مع البوليمرات للحصول على البنية. من غشاء اصطناعي والسماح بإنتاج الهيدروجين.
ويتصور الباحثون تطوير أنظمة تحويل الضوء المنتجة للطاقة على غرار الطريقة التي تحول بها النباتات والكائنات الضوئية الأخرى الضوء إلى طاقة، على غرار الخلايا الكهروضوئية التي تنتج وقود الهيدروجين.
"إن تطوير نظام تحويل الضوء الاصطناعي الذي يصلح نفسه ليس تحديًا سهلاً. "إن القدرة على التحكم في بنية وتنظيم هذه المواد للإصلاح الذاتي أمر مهم لأن الأنظمة المماثلة تتعطل بمرور الوقت وتفقد فعاليتها"، يوضح الباحث هيو أونيل من مختبر البيولوجيا الجزيئية الهيكلية.
"هذا هو المثال الأول على الإطلاق في التاريخ العلمي لبروتين يغير نشاط البوليمر الاصطناعي. ويضيف الباحث: "سيكون من الممكن الاستفادة من هذه القدرة من أجل تنفيذ آليات الإصلاح الذاتي في الأنظمة المستقبلية لتحويل الضوء إلى كهرباء".
وأظهر الباحثون أنه عند وضع أدوات التوصيل في بيئة دهنية تحتوي على البوليمرات، يحدث تفاعل بينها مما يؤدي إلى الحصول على أسطح رقيقة تشبه الصفائح مماثلة لتلك الموجودة في أغشية التمثيل الضوئي الطبيعية.
إن قدرة الاقتران المحدد (LHC-II) على فرض تنظيم البوليمرات الهيكلية في حالة منظمة ومتعددة الطبقات - بدلاً من حالة مشتتة وغير منتظمة - يمكن أن تؤدي إلى احتمال تطوير أنظمة هجينة حيوية لتحويل الضوء. وستمكن هذه الأنظمة من تطوير نظارات مستقبلة للضوء ذات مساحة سطحية عالية تستخدم البروتينات الممزوجة بمحفز (مثل البلاتين) من أجل تحويل ضوء الشمس إلى هيدروجين، والذي يمكن استخدامه كوقود. ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية الطاقة وعلوم البيئة.
تعليقات 2
لا يمكن أن يكون هناك إجابة واحدة على هذا السؤال للأسباب التالية:
هناك ما لا يقل عن 4 أنواع من الوقود الأحفوري والغاز والفحم والنافتا والقار.
ولن نستبدلها كلها في العقود المقبلة، لأنه لا توجد بنية تحتية يمكن الاستفادة منها
لا بديل آخر. على الأكثر سنستبدل الغاز بالفحم في محطات الطاقة
(أو العكس) والغاز (بطريقة جزئية جداً) في الشمس أو سنبدأ بالتقطير
البيتومين. ببساطة لا توجد بنية تحتية أخرى وسيستغرق بناؤها بعض الوقت
ابحث عن العامل الذي يمكن أن يحل محل الوقود الأحفوري.
مصطلح "جدير" هو أيضا إشكالية. البنزين (أو الديزل) في السيارات موجود
تم العثور على الحل الوسط الأكثر ملاءمة حتى الآن. أي بديل آخر هو
أكثر تكلفة أو سامة أو أقل ملاءمة من الناحية التكنولوجية. لكن اذا
وستنخفض إمدادات النفتا، التي يتم تقطير البنزين والديزل منها، بشكل كبير
وسوف يرتفع سعر ("برميل النفط") كثيراً. سيجد بديلاً "يستحق أقل قليلاً"
التي من شأنها نقل السيارات - مثل الغاز أو الميثانول أو الكهرباء، وكلها لها ميزة متفوقة
البنزين والديزل من حيث تلوث الهواء.... وكلها مستعملة
وحتى اليوم، وعلى الرغم من عيوبهم، فإن هذا يعد أيضًا عزاءً لهم.
انتهى سؤالك ..
من واحد إلى عشرة (حيث يشير الواحد إلى البعد عن الهدف والعشرة تعني أننا وصلنا إلى الهدف)، ما مدى بعد الجنس البشري حاليا عن إيجاد بديل مناسب للطاقة للوقود الأحفوري؟