مجلة رؤى
مجلة رؤى
ثقف نفسك وتعلم ما يفيدك: أفكار منزلية وتعليمية وحيل علمية وتقنية وفوائد صحية
  • الرئيسية
  • فهرس المجلة
  • الخصوصية
  • من نحن
☲

☖ » علوم

تقنية جديدة تحاكي النباتات لتدوير إنبعاثات الكربون و إنتاج الطاقة

تقنية جديدة تحاكي النباتات لتدوير إنبعاثات الكربون و إنتاج الطاقة

التركيب الضوئي الإصطناعي
ترجمة: ابراهيم عبدالله العلو

يستلهم هذا النظام الفكرة من النباتات لتحويل الطاقة الشمسية و ثاني أكسيد الكربون إلى طاقة كيميائية بمعامل تحويل يبلغ 64% وهو أعلى معدل بالنسبة للوقود الكربوني المتجدد حتى الآن.

يقرب وسيط مُحفز جديد العلماء خطوة أقرب إلى التركيب الضوئي الإصطناعي وهو نظام يماثل النباتات التي تستخدم الطاقة المتجددة لتحويل ثاني أكسيد الكربون co2 إلى طاقة كيميائية مخزنة. ويقدم هذا الإكتشاف صفعة مزدوجة لتحدي التغير المناخي عن طريق إقتناص الإنبعاثات الكربونية وتخزين الطاقة من قوة الرياح أو الطاقة الشمسية في الوقت ذاته .

عملية البِناء الضوئي و تعرف أيضاً بالتمثيل الضوئي  أو التخليق أو التركيب الضوئي Photosynthesis , هي عملية كيميائية طبيعية تحدث في النباتات و الطحالب الخضراء و بعض أنواع البكتريا يتم فيها تحويل الطاقة الضوئية لضوء الشمس و بإستخدام ثاني أكسيد الكربون إلى طاقة كيميائية تخزن في روابط سكر الجلوكوز و التي يستخدمها النبات بدوره في التغذية و تخزين الطاقة. 

يقول فيل دولونا أحد مؤلفي الدراسة المنشورة في دورية Nature Chemistry

“ان حصاد الكربون من الهواء الجوي والطاقة المتجددة تقانات واعدة ولكن ثمة مصاعب هناك. إذ ان تقانة إحتجاز الكربون باهظة الكلفة كما أن طاقة الرياح والشمس متقطعة. وتستطيع إستخدام البطاريات لتخزين الطاقة ولكن البطارية لن تقدم الطاقة لتسيير طائرة عابرة للمحيط الأطلسي أو تدفئة منزل خلال الشتاء ولذلك نحتاج الوقود.”

ويهدف دولونا وزميليه زولي شنج و بو زانج اللذين أجروا دراستهم بإشراف البروفسور تيد سارجنت لمعالجة التحديين بنفس الوقت وينظرون للطبيعة بحثاً عن الإلهام. ويسعون لتصميم نظام إصطناعي يحاكي إستخدام النباتات (و كائنات التمثيل الضوئي الأخرى) لضوء الشمس عن طريق تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى جزيئات يستطيع البشر إستخدامها لاحقاً كوقود.

يتألف النظام – مثل النباتات-من تفاعلين كيميائين مترابطين: 

  1. أحدهما يشطر الماء إلى بروتونات (هيدروجين) و أوكسجين 
  2.  وأخر يحول ثاني أوكسيد الكربون CO2 إلى أحادي أوكسيد الكربون CO. 
  3.  يحول أول أكسيد الكربون لاحقاً إلى وقود هيدروكربوني عبر عملية صناعية معروفة تسمى فيشر-تروبش Fischer- Tropsch ).
يقول الدكتور زانج من جامعة فودان والذي ساهم بالدراسة

” قام فريقنا خلال العامين الماضيين بتطوير وسائط catalysts عالية الأداء للتفاعلين الأول والثاني. وبينما يعمل الوسيط الثاني في ظروف حيادية يتطلب الوسيط الأول مستويات معامل حموضة عالية PH كي يصبح نشطاً جداً.”

ويعني ذلك عند إجتماع الإثنين ان العملية الكلية ليست فعالة كما يجب لإن الطاقة تفقد عند نقل الجزيئات المشحونة بين طرفي النظام.

تغلب الفريق على هذه المشكلة من خلال تطوير وسيط جديد للتفاعل الأول – هذا الوسيط يشطر الماء إلى بروتونات وغاز الأوكسجين. وبعكس الوسيط السابق يعمل هذا الوسيط في معامل حموضة حيادي (متعادل) ويكون أداءه في هذه الظروف أفضل من أي وسيط مضى.

” يمتلك هذا الوسيط فرق جهد منخفض مما يعني طاقة كهربائية أقل لتحفيز التفاعل. علاوة على ذلك يخفض وجود وسيط يعمل بنفس معامل حموضة تحويل ثاني أوكسيد الكربون الحيادي الجهد الكلي للخلية” – زنج الآن

يذكر الفريق ان الجدوى الكلية لنظام تحويل الطاقة الكهربائية إلى كيميائية وصلت إلى 64% وبحسب دولونا فإن هذا أعلى معدل منجز لمثل ذلك النظام متجاوزاً نظامهم السابق الذي بلغ 54%.

يتكون الوسيط الجديد من النيكل والحديد والكوبالت والفوسفور وهي عناصر منخفضة الكلفة ولا تشكل مخاطر كبيرة على السلامة. ويمكن تركيبها بدرجة حرارة الغرفة بإستخدام جهاز رخيص نسبياً و بقيت مستقرة طوال فترة الإختبار التي تجاوزت 100 ساعة.

يستعد فريق مختبر سارجنت الآن لبناء نظام التركيب الضوئي الإصطناعي على المستوى التجريبي متسلحين بالوسيط المحسن. ويسعى لإقتناص ثاني أوكسيد الكربون من غاز المدخنة – مثلاً من معمل توليد كهرباء يستخدم الغاز الطبيعي- وإستخدام نظام الوسيط لتحويل ثاني أكسيد الكربون بنجاعة إلى وقود سائل.

” يتوجب علينا تحديد ظروف التشغيل المثالية مثل معدل التدفق وتركيز المحلول والجهد الكهربائي وبعد ذلك يصبح الأمر هندسياً”. –  فيل دولونا 

وصل الفريق وإكتشافه إلى نصف نهائيات تحدي جائزة الكربون كوسيا NRG COSIA Carbon XPRIZE البالغة قيمتها 20 مليون دولار لتطوير” تقانات متطورة لتحويل إنبعاثات ثاني أوكسيد الكربون من معامل توليد الطاقة والمنشأت الصناعية إلى منتجات قيمة”.

كان المشروع ثمرة تعاون دولي متعدد التخصصات. قدمت لايت سورس الكندية Light Source في ساسكاتشوان أجهزة الأشعة السينية x-raysعالية الطاقة التي أستخدمت لسبر الخصائص الكترونية للوسيط.

وقام المسبك الجزيئي Molecular Foundry في مختبر لورنس بيركلي القومي التابع لوزارة الطاقة الأمريكية بالنمذجة النظرية للعمل. وقدمت لجنة الأبحاث الهندسية والعلوم الطبيعية والمؤسسة الكندية للإبتكار وجامعة تيانجين وجامعة فودان ولايت سورس في بيجينغ الدعم المادي والمعنوي.

ويشير دولونا إلى ان الحافز الأكبر له طوال المشروع كان الفرصة في إحداث تأثير على أكبر التحديات البيئية التي تواجه المجتمع.

” كانت التطورات السريعة في هذا الحقل مثيرة للغاية. كنا نشاهد خلال كل إجتماع أسبوعي أو شهري ضمن مختبرنا تحطيم الأرقام القياسية ولا يزال هناك فسحة كبيرة للنمو ولكنني أستمتع بالأبحاث. إذ ان إنبعاثات الكربون قضية مهمة للغاية وأي تحسن يبدو انجازاً عظيماً.” – فيل دولونا

Artificial photosynthesis gets big boost from new catalyst
November 20, 2017
University of Toronto

مقالات قد تهمك

ماهو الجاثوم : ما سبب الجاثوم وما علاجه؟

إذا كان الهيدروجين وقود المستقبل، فلماذا لا نستخدمه؟

إعصار القنبلة : ما هي قنبلة الطقس التي ضربت أمريكا وكندا وما أسبابها ؟

لماذا يزرع دوار الشمس حول محطات الطاقة النووية ؟

جزيئات بلاستيك دقيقة في الدم ، كيف وصلت هناك ؟

تنمية العظام بالخلايا الجذعية والموجات الصوتية !

اختراق جديد : تقنية التحكم في الجسم البشري بالموجات الصوتية !

تقنيات العلاج بالمعنى للتخلص من القلق والكآبة – ترجمة سهام محجوبي

Share on Twitter Share on Facebook Share on Pinterest Share on Email Share on SMS Share on WhatsApp Share on Telegram
  • علوم
رابط المقال : https://wp.me/pazaUR-3s

اترك تعليقاً إلغاء الرد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

سبعة عشر − خمسة =

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

تصفّح المقالات

← لماذا عليك أن تتجنب العملات الرقمية مثل البيتكوين كمخزن للقيمة ؟
اصنع بنفسك المجهر الفوسفوري باهظ الثمن بإستخدام هاتفك الذكي و عدسة طابعة →
  • رائج

    ماهي شفرة مورس وكيف ترسل استغاثة بشفرة مورس ؟

    less than 1 min read No comments 69694 views

    أيهما أفضل مصابيح الإضاءة البيضاء أم الصفراء ؟

    less than 1 min read 2 تعليقان 35913 views

    أُرجوزة التشريح : بالعربي الفصيح 1000 بيت موزون في علم التشريح

    less than 1 min read No comments 26721 views

    فوائد نبات الجوجوبا أو الذهب الأخضر – Jojoba tree

    less than 1 min read 4 تعليقات 26230 views

    فيديو : طريقة تفريغ أي خزان بدون مضخة

    less than 1 min read No comments 24713 views

    ما هو الكربون النشط وكيف تحول الفحم العادي إلى فحم منشط ؟

    less than 1 min read 4 تعليقات 23884 views
  • أحدث المقالات في هذا القسم

    ماهو الجاثوم : ما سبب الجاثوم وما علاجه؟

    5 أيام ago less than 1 min read

    إذا كان الهيدروجين وقود المستقبل، فلماذا لا نستخدمه؟

    3 أسابيع ago less than 1 min read

    إعصار القنبلة : ما هي قنبلة الطقس التي ضربت أمريكا وكندا وما أسبابها ؟

    شهر واحد ago less than 1 min read

    هل علم النفس حقيقي أم زائف ؟

    3 أشهر ago less than 1 min read

    لماذا يزرع دوار الشمس حول محطات الطاقة النووية ؟

    3 أشهر ago less than 1 min read

    جزيئات بلاستيك دقيقة في الدم ، كيف وصلت هناك ؟

    10 أشهر ago less than 1 min read
  • اشترك في نشرتنا البريدية

    • اقتصاد وأعمال (63)
    • تعليم (42)
    • تقنية (278)
    • تنمية (111)
    • حقائق و شائعات (27)
    • صحة (432)
    • علوم (226)
    • فنون (38)
    • مقالات-الكتاب (32)
    • منوعات (188)
    • Facebook
    • Twitter
↑
© 2023 مجلة رؤى
مجلة رؤى