هل يمكن حصاد الكهرباء من النباتات ؟!

كتبت بتاريخ May 9, 2013 

ترجمة بتصرف: حسن اليافعي

راماراجا راماسامي (Ramaraja Ramasamy) على اليمين الصورة، و اماسنكر (Umasankar)
من جامعة جورجيا، يعملان على تطوير إنتاج الطاقة الكهربائية من عملية التمثيل الضوئي.

تشكل الشمس المصدر الأساسي للطاقة على الأرض. إلا أنه يتم الإستفادة من نسبة ضئيلة من إشعاعات الشمس الساقطة على الأرض.

لحل هذه المشكلة، قام باحثون من جامعة جورجيا (University of Georgia) بتأمل و إستلهام تقنيات الطبيعة في توليد الطاقة الكهربائية، و هم الأن بصدد تطوير تقنية جديدة تجعل من إستخدام النباتات في توليد الطاقة الكهربائية أمر ممكن.

 "الطاقة النظيفة هي ما يحتاجه هذا القرن" يقول راماراجا راماسامي (Ramaraja Ramasamy) مساعد بروفيسور في كلية الهندسة بجامعة جورجيا (UGA) و أضاف "هذا المنهج قد يغير قدرتنا في توليد طاقة أكثر نظافة عن طريق أشعة الشمس بإستخدام أنظمة تقوم على النباتات."

النباتات هي أفضل من أستغل الطاقة الشمسية بلا منازع. بعد بلايين السنين من التطور، معظم النباتات تعمل تقريبا بكفائة 100 في المئة من حيث إستغلال الطاقة، مما يعني أن لكل فوتون يلتقطه النبات من أشعة الشمس يتم تحويله إلى إلكترون. إن تحويل حتى جزء من تلك الطاقة إلى كهرباء سوف يجعل الكفاءة أعلى من كفاءة الألواح الشمسية التقليدية، التي تعمل على مستوى كفاءة بين 12 و 17 في  المئة.

في أثناء علمية التمثيل الضوئي (Photosynthesis)، تستخدم النباتات ضوء الشمس في عملية فصل ذرات الماء إلى اوكسجين و هايدروجين مما يولد الإلكترونات. هذه الإلكترونات المحدثة تذهب لتساعد في عملية إنتاج السكر الذي تستخدمه النباتات كغذاء للنمو و الإنتاج.

ذكر راماسامي "لقد قمنا بتطوير طريقة لقطع عملية التمثيل الضوئي و بالتالي نستطيع إلتقاط الإلكترونات قبل أن يستخدمها النبات في عملية إنتاج السكر."

تقنية راماسامي تتطلب فصل البنيات في الخلية النباتية تسمى الثايلاكويدات (Thylakoids) التي بدورها المسؤولة عن إلتقاط و تخزين الطاقة من أشعة الشمس. حيث أستطاع الباحثون أن يتلاعبوا بالبروتينات التي بداخل الثايلاكويدات، مما يمكنهم من قطع طريق تدفق الإلكترونات.

ثم يتم تثبيت تلك الثايلاكويدات المعدلة بشكل خاص بإستخدام أنابيب النانو الكربونية (Carbon NanoTubes)، إسطوانية الهيكل و التي في حجمها أدق من شعرة الإنسان ب 50,000 مرة. تلك الأنابيب الكربونية تعمل كموصل كهربائي، تلتقط الإلكترونات من النبات و تعمل على توصيلها إلى سلك خارجي.

في تجارب المستوى الصغير، تظهر نتائج التيار الكهربائي لهذه التقنية اكبر بوحدتين من غيرها من التقنيات.

نبه راماسامي إلى أنه هناك الكثير من العمل يجب أن يتم لتصل هذه التقنية لسوق الإستهلاك، لكنه هو و زملائه يعملون حاليا لتطوير استمرارية  إنتاجية الجهاز.

"في المدى القصير، قد يكون أفضل إستخدام لهذه التقنية في مجال الأجهزة الإلكترونية الصغيرة و المحمولة ، التي تتطلب طاقة منخفضة لتعمل." و أضاف راماسامي "إذا كنا قادرين على تطوير تقنيات مثل الهندسة الوراثية لتعزيز إستمرار عملية التمثيل الضوئي في الخلايا النباتية، عندها سأكون متفائل بأن هذه التقنية ستكون منافسة لتقنية الألواح الشمسية التقليدية في المستقبل."

"لقد اكتشفنا شيئا واعدا جدا، وهي بالتأكيد تستحق المزيد من الإستكشاف،"  يقول راماسامي، "طاقة الكهرباء الناتجة من الجهاز الأن متواضعة، لكن قبل 30 سنة تقريبا كانت بطاريات وقود الهيدروجين (Hydrogen Fuel Cells) ضعيفة، أما الأن فهي تستطيع أن تغذي السيارات، الباصات و حتى العمارات."

المصدر: Science Daily