تقنية بسيطة ومستدامة لتوليد الكهرباء من النباتات
ابتكر باحثون من منظمة "أمريكان كيميكال سوسايتي" العلمية، تقنية بسيطة ومستدامة تستخدم النباتات لتوليد الطاقة الكهربائية النظيفة بوساطة التركيب الضوئي في الخلايا النباتية.
وعلى الرغم من كون النباتات مصدرا مهما للغذاء وإنتاج الأكسجين وإمكانية استخدامها للزينة، فإنها لم تُستخدم سابقا لتوليد الكهرباء.
وأشار الباحثون في دراستهم المنشورة في مجلة "إيه سي إس" إلى أنهم استطاعوا صناعة خلايا شمسية حيوية من النباتات، من خلال جمع الإلكترونات الموجودة بشكل طبيعي داخلها.
ونظرا لأن الإلكترونات تتحرك في جميع أنحاء أنواع الخلايا الحية، من البكتيريا والفطريات إلى النباتات والحيوانات، كجزء من العمليات الكيميائية الحيوية الطبيعية، فإن وجود أقطاب كهربائية يسمح للخلايا بتوليد كهرباء يمكن استخدامها خارجيا.
واعتمد باحثون سابقا على آلية مشابهة في توليد وقود حيوي من البكتيريا، ولكنها احتاجت للتغذية المستمرة بعناصر غذائية، ما دفع الباحثين للاعتماد على التركيب الضوئي في توليد الكهرباء.
وخلال عملية التركيب الضوئي، يتسبب الضوء في تدفق الإلكترونات من الماء، ما يؤدي إلى توليد الأوكسجين والسكر، ما يعني أن الخلايا الحية التي تقوم بالتركيب الضوئي وتنتج تدفقا مستمرا من الإلكترونات، يمكن استخدامها كتيار كهربائي لتشغيل دارة خارجية، بطريقة عمل الخلية الشمسية نفسها.
ولأن بعض النباتات؛ مثل الشوكيات الموجودة في البيئات القاحلة، تتمتع بقشرة سميكة للحفاظ على الماء والمواد المغذية داخل أوراقها، فإن الباحثين اختبروا إمكانية توليد الطاقة الشمسية من عصارة النباتات الداخلية، باستخدام المياه والمغذيات داخلها كمحلول كهربائي للخلية الكهروكيميائية الشمسية.
ونجح الباحثون في ابتكار خلية شمسية حية باستخدام عصارة نوع من النباتات الشوكية المدعوة "مصنع الجليد".
وحول الفريق إحدى أوراق النبات إلى خلية كهروكيميائية، من خلال إدخال قطب موجب حديدي وقطب سالب من البلاتينيوم إليها.
وبلغ توتر التيار الناتج 0.28 فولطا، وعند توصيله بدارة كهربائية وتعريضه للضوء، أنتج حوالي 20 ميكرو أمبير لكل سنتيمتر مربع، ويمكن أن يستمر في إنتاج التيار الكهربائي لأكثر من يوم.
ورغم أن الأرقام التي حصل عليها الباحثون أقل من الموجودة في البطاريات التقليدية، فإن تجربة الباحثين اقتصرت على ورقة نبات واحدة فقط.
وتشير الدراسات السابقة على الأجهزة العضوية المماثلة، إلى أن توصيل أوراق عديدة في سلسلة يمكن أن يزيد من الجهد الكهربائي المتولد؛ وفقا لموقع "تك إكسبلور".
وصمم الباحثون الخلية الشمسية الحية بطريقة تسمح بتكوين غاز الهيدروجين، وجمعه واستخدامه في تطبيقات أخرى.
وأشار الباحثون إلى أن طريقتهم يمكن أن تساعد في تطوير تقنيات جديدة من الطاقة الخضراء المستدامة متعددة الوظائف في المستقبل.
