يعكف باحثون بجامعة كاليفورنيا في مدينة بيركلي علي تقصي مصدر جديد للطاقة المتجددة بتسخيرهم لبكتيريا حية وغير ضارة لتوليد الطاقة الكهربائية.
وقال توني كينجزبري, مدير ما يعرف ببرنامج الحلول والمنتجات المستدامة في الجامعة المذكورة, إن مصدر الطاقة المعروف بخلايا الوقود الميكروبي ##يمكن أن يستعمل في مناطق نائية غير موصولة بشبكة كهرباء مثل أرياف أفريقيا جنوب الصحراء الكبري##.
وقال كينجزبري إن فريق الأبحاث يأمل في أن يستخدم خلايا الوقود الميكروبي لمولدات طاقة منزلية خلاقة تبدو كأحواض السمك,لكنها تملأ بالماء والبكتيريا المجهرية عوضا عن السمك. وحينما يجري تغذية البكتيريا في هذه
الأحواض فإن مولد الطاقة الذي يعرف بالمولد الأحيائي اوbiogenerator يولد طاقة كهربائية.
وجاء في حديث إريكا بارا وهي باحثة في جامعة كاليفورنيا-بيركلي: ##قد يكون بالإمكان توليد ما يكفي من الطاقة الكهربائية لتشغيل معدات طبية معينة مثل هواتف جوالة, أو آلات كهربائية منزلية مثل الأفران والبرادات, وذلك بواسطة مولد أحيائي منزلي صغير الحجم##. أما كينجزبري فأردف قائلا إن مصدر الطاقة الجديد يمكن أن يشعل أضواء للأطفال في المساء حينما يؤدون فروضهم المدرسية.
إلي ذلك أفادت بارا: ##في يوم ما إذا استطعنا تصميم خلية وقود ميكروبية ذات جدوي اقتصادية ومن حجم صغير قد يكون بمقدورنا أن نرفع مستوي حياة ملايين الناس.## كما قد يمكن تطوير وحدات صغيرة الحجم لمد آلات محمولة بالطاقة والتي تشغل بواسطة البطاريات مثل الهواتف النقالة والراديوات وأجهزة الكومبيوتر المحمولة والمصابيح.
مصدر الطاقة الضئيلة من البكتيريا
اكتشف العلماء بعض الخصائص المفيدة في سلالات معينة من البكتيريا التي تتواجد بصورة شائعة في البيئات المائية. وقالت بارا عنها: حينما تهضم هذه البكتيريا المغذيات فإنها تشرذم جزيئيات الغذاء الي قطع تنبعث منها بروتونات وإلكترونات تولد طاقة كيميائية. وتجمع خلايا الوقود الميكروبية بجمع هذه البروتونات والإلكترونات وتحول طاقتها الكيميائية إلي طاقة كهربائية من خلال إعادة مزج هذه الحبيبات بالأوكسجين, مما يفرز مقادير من الماء والكهرباء.
وأضافت بارا: ##أن مولدا أحيائيا من حجم ليتر واحد يمكن أن يولد كيلووات واحد من الكهرباء, كما أن بمقدور مولدات أحيائية ذات سعة أكبر أن تولد كمية أكبر من طاقة الكهرباء.##
وخلايا الوقود هذه تنبعث منها طاقة كهرباء شبيهة بطاقة البطاريات إلا أن خلايا الوقود لا تخزن طاقة حاليا بل تبث طاقة حينما يجري تغذية البكتيريا. وأشارت بارا إلي أنه حينما يحتاج الفرد للطاقة ##كل ما سيفعله هو إطعام البكتيريا غذاء مثل السكر##.
ويعكف الباحثون علي دراسة خلايا وقود ذات بكتيريا بمفردها التي يبلغ عرضها نسبة 100/1 من شعرة الإنسان. ويجري تصنيع خلايا الوقود الصغيرة الحجم من خلال استخدام أساليب تصنيع شبه الموصلات وهي شبيهة بتلك التي تستخدم في صنع رقائق الحواسيب. ويعتزم الباحثون طرح مولدات أحيائية أكبر حجما في المستقبل.
وتولد خلايا الوقود الميكروبية الكهرباء في تيار متواصل وهي نفس الطاقة التي تولدها البطاريات. ومن أجل انتاج تيار متردد تعتمد عليه غالبية الآلات الكهربائية المنزلية يجري استخدام محولات من التيار المتواصل الي التيار المتردد. وبالإضافة الي توليد الكهرباء تنتج المولدات الأحيائية ماء شرب نقية كحصيلة ثانوية.
توليد المزيد من الطاقة
ومن اجل توليد مصدر طاقة مفيد وزهيد التكلفة يعكف الباحثون علي توليد أكبر قدر ممكن من الطاقة من هذه العملية. وتقول بارا في هذا السياق: ##إننا نتدارس مسألة ما الذي يحفظ البكتيريا في حالة طيبة ومنعشة مثل الظروف البيئية المثلي## مضيفة إن البكتيريا في حرارة متوسطة او دافئة تؤدي فعلها المثالي.
ويبدو أن البكتيريا تولد قدرا أكبر من الطاقة لدي إطعامها خلا وكحولا والتي تنتج عن طريق التخمر. وقالت بارا إن فريقها يتدارس طرقا لدمج المولد الأحيائي مع عملية التخمير في نظام ذي مرحلتين بحيث يمكن إضافة فضلات الطعام وتخميرها في نهاية النظام,ومن ثم ستجمع الطاقة الكهربائية كمحصلة نهائية.
وفي المستقبل يتدارس فريق الأبحاث موضوع كيف يمكن للمولد الأحيائي أن يخزن طاقة كهربائية محولة لاستخدام لاحق. وقالت بارا عن ذلك: ##في الوقت الحالي يقدم غذاء للبكتيريا فقط فبل فترة وجيزة من وقت حاجتنا لها لإنتاج الطاقة##.
ومشروع الطاقة هذا هو جزء من برنامج الحلول والمنتجات المستدامة في جامعة كاليفورنيا وهو مشروع مولته شركة داو للكيميائيات بمبلغ مليوني دولار في .2008 وتنوي الشركة التبرع بأموال إضافية علي مدي السنوات الثلاث القادمة.
وقال بو ميلر رئيس شركة داو: ##تقدم داو هذه المبالغ لتأسيس برنامج الحلول والمنتجات المستدامة لغرض تشجيع التقصيات العلمية المتعددة الفروع لتقنيات جديدة ومستدامة تفي بالاحتياجات المجتمعية ويمكن أن تفيد الولايات المتحدة وسواها من بلدان, في مجال تطوير مصادر الطاقة البديلة والتكنولوجيات الإبداعية لتنقية المياه##.
ومن المشاريع الأخري القيام بأبحاث في تركيب وتصنيع وقود أحيائي بديل وأجهزة ضبط زهيدة الثمن وتعتمد علي الطاقة الشمسية, وإزالة مادة الزرنيخ السامة من مياه الشفه في بنجلاديش وتصنيع طباخات تستخدم الوقود بكفاءة لبلدان أفريقية والصين.
يو.إس.جورنال