محمد طعاني
باحثون في جامعة كامبريدج يطورون آلية لتوليد الكهرباء من “الطحالب الزرقاء”
- استمر توليد الطاقة في هذه الآلية لمدة ستة أشهر
- الباحثون: النظام مصنوع من “مواد شائعة وغير مكلفة وقابلة لإعادة التدوير إلى حد كبير”
قالت جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة إن باحثين قاموا بتشغيل معالج دقيق-بحجم مماثل لبطارية AA، من خلال أنواع غير سامة من “الطحالب الزرقاء” تسمى synechocystis.، لأكثر من ستة أشهر.
واستطاع الباحثون من توليد الطاقة الكهربائي من خلال الاستعانة بهذا النوع من الطحالب، واستخدموا الطاقة المولدة في تطوير معالج دقيق يمكنه تشغيل أجهزة صغيرة لفترة متواصلة.
وقالت الجامعة إن الطحالب “تولد الطاقة بشكل طبيعي من أشعة الشمس من خلال عملية التمثيل الضوئي”.
وأوضح الباحثون أن النظام مصنوع من “مواد شائعة وغير مكلفة وقابلة لإعادة التدوير إلى حد كبير”.
وقال الفريق “هذا يعني أنه يمكن بسهولة تكراره مئات الآلاف من المرات لتشغيل عدد كبير من الأجهزة الصغيرة كجزء من إنترنت الأشياء”.
إنترنت الأشياء عبارة عن شبكة واسعة ومتنامية من الأجهزة الإلكترونية التي يستخدم كل منها قدرًا صغيرًا من الطاقة التي تجمع البيانات في الوقت الفعلي وتشاركها عبر الإنترنت ، مثل الساعات الذكية.
وقال كريستوفر هاو، الأستاذ بجامعة كامبريدج، والمؤلف الرئيسي المشترك للدراسة، إن إنترنت الأشياء المتنامي يحتاج إلى قدر متزايد من الطاقة، والتي يجب أن تأتي من أنظمة يمكنها توليد الطاقة، بدلاً من تخزينها ببساطة.
وأضاف: “جهاز التمثيل الضوئي الخاص بنا لا يعمل بالطريقة التي تعمل بها البطارية لأنها تستخدم الضوء باستمرار كمصدر للطاقة”.
من جهته، قال البروفيسور كريستوفر هاو، من قسم الكيمياء الحيوية بـ“جامعة كامبريدج“، وقائد فريق من البحث ”يحتاج إنترنت الأشياء إلى قدر متزايد من الطاقة. لذا، نعتقد أنه يجب أن يأتي من أنظمة يمكنها توليد الطاقة، بدلاً من تخزينها، مثل: البطاريات“.
وأضاف أن ”جهاز التمثيل الضوئي الخاص بنا لا يعمل بالطريقة التي تعمل بها البطارية لأنها تستخدم الضوء باستمرار كمصدر للطاقة“.
وفي التجربة، استخدم فريق البحث الجهاز لتشغيل معالج دقيق يتم الاستعانة به على نطاق واسع في أجهزة ”إنترنت الأشياء“، إذ تعمل هذه الأجهزة في بيئة منزلية وظروف شبه خارجية في ظل الضوء الطبيعي وتقلبات درجات الحرارة المرتبطة بها.
وخضعت التجربة للملاحظة لمدة ستة أشهر مع إنتاج الطاقة المستمر.
من جانبه، قال الدكتور باولو بومبيلي من قسم الكيمياء الحيوية بالجامعة والمؤلف الأول للورقة البحثية ”لقد تأثرنا بمدى استمرار عمل النظام على مدار فترة زمنية طويلة.. اعتقدنا أنه قد يتوقف بعد بضعة أسابيع ولكنه استمر“.
يذكر أن الطحالب لا تحتاج إلى تغذية؛ لأنها تفعل ذلك ذاتيّا من خلال عملية التمثيل الضوئي.
وعلى الرغم من أن العملية تتطلب الضوء، إلا أن الجهاز يمكنه الاستمرار في إنتاج الطاقة خلال فترات الظلام أيضًا، إذ إن الطحالب هذه تعالج بعض طعامها في الظلام؛ ما يجعل عملية توليد الطاقة مستمرة دائمًا.
وأشار الباحثون ،أيضًا، إلى أن تشغيل مئات الملايين من الأجهزة الصغيرة، مثل: الساعات الذكية، وأجهزة استشعار درجة الحرارة، باستخدام بطاريات ”أيونات الليثيوم“، شيء غير عملي تمامًا، إذ تحتاج إلى كمية أكبر بثلاث مرات مما يتم إنتاجه سنويّا، بالإضافة إلى أن تصنيعها يتم باستخدام مواد خطيرة على البيئة.
وذكر الباحثون أن الجهاز، الذي ينتج تيارًا نتيجة لعملية التمثيل الضوئي، يمكنه الاستمرار في إنتاج الطاقة في فترات الظلام لأن الطحالب تعالج بعض طعامها عندما لا يكون هناك ضوء.
في التجربة ، تم استخدام الجهاز لتشغيل Arm Cortex M0 + ، وهو معالج دقيق يستخدم على نطاق واسع في أجهزة إنترنت الأشياء.
تعاونت شركة Arm لتصميم المعالجات الدقيقة ومقرها كامبريدج مع باحثي كامبريدج في المشروع.
وقال الباحثون إن نظامهم الجديد -الذي يمكن مقارنته ببطارية من نوع AA في الحجم- يتمتع بقدرة على تشغيل أجهزة إلكترونية صغيرة في الوقت الحالي، حيث يتفاعل التيار الكهربائي الصغير الذي يتم توليده من عملية التمثيل الضوئي مع قطب كهربائي من الألمونيوم لتشغيل المعالج الدقيق.