BBC - طوّر باحثون "أوراقاً اصطناعية" طافية تستطيع إنتاج وقود نظيف من ضوء الشمس والمياه.
وقال باحثون من جامعة كامبريدج إنهم استلهموا فكرة تلك الأوراق الاصطناعية -شديدة الرقّة والمرونة- من عملية التركيب الضوئي التي تحوّل فيها أوراقُ النبات ضوء الشمس إلى غذاء.
ولفت الباحثون إلى أن اختبارات أجريت على نهر كام في شرق إنجلترا أظهرتْ أن بإمكان تلك الأوراق الاصطناعية تحويل ضوء الشمس إلى وقود - تماماً كما تفعل أوراق النبات في عملية التركيب الضوئي.
ويأمل كثيرون في الاستفادة من هذا الكشف في الحدّ من استخدام الوقود الأحفوري في صناعة الملاحة والنقل المائي.
وقالت جامعة كامبريدج إنها المرة الأولى التي يتم فيها إنتاج وقود نظيف على المياه.
ورأت الجامعة أنه يمكن الاستفادة من التجربة على نطاق أوسع في القنوات المائية، أو في الموانئ أو حتى في البحار.
ومن شأن ذلك أن يساعد في الحدّ من اعتماد صناعة الملاحة عالميا على الوقود الأحفوري - وهو ما يعكف على دراسته منذ سنوات فريق بحثي بقيادة البروفيسور «إروين رايسنر» من جامعة كامبريدج.
وفي عام 2019، طوّر فريق الباحثين ورقة اصطناعية لكنها احتوت على مواد زجاجية وغلاف مضاد للرطوبة مما تركها تبدو سميكة الحجم.
لكن في عمليات التطوير الأخيرة هذه، عمد الباحثون إلى تخفيف حجم الورقة الاصطناعية بحيث تطفو على السطح ولا تغرق.
ويقول «فيرجيل أندري»، باحث الكيمياء في كامبريدج: "الأوراق الاصطناعية بإمكانها الحد بشكل كبير من تكلفة إنتاج الوقود المستدام. ولكن لأنها ثقيلة وهشّة، يصعب إنتاجها بشكل موسع، فضلاً عن صعوبة نقلها".
يقول البروفيسور رايسنر:
"لقد أردنا أن نرى إلى أيّ حد يمكننا التقليص من حجم تلك الورقة الاصطناعية من دون التأثير على أدائها. وإذا نجحنا في تخفيف وزنها بما يكفي لكي تطفو على سطح الماء، عندئذ نكون فتحنا باباً جديداً للاستفادة من هذه الأوراق الاصطناعية".
وحصل البحث على دعم من جهات عديدة بينها المجلس الأوروبي للبحوث، وصندوق كامبريدج الائتماني، وبرنامج وينتون لفيزياء الاستدامة، والأكاديمية الملكية للهندسة، ومجلس أبحاث العلوم الهندسية والفيزيائية.
وفي ظل التغير المناخي وأزمة الطاقة العالمية، تنعقد آمال عريضة على البحث العلمي لإنتاج بدائل طاقة نظيفة ومستدامة بدلاً من الوقود الأحفوري الذي تعتمد عليه بشكل كبير صناعة النقل سواء البرية أو البحرية أو الجوية.
وفي ضوء ما كشفته الحرب في أوكرنيا من ضرورة البحث عن بديل للغاز الروسي، رأت حكومات عديدة أن ثمة حاجة إلى تنويع مصادر الطاقة فضلا عن إزالة الكربون منها .
وتعكف شركات على إنتاج نوع جديد من الوقود خال من الكربون يُعرف بـ "الهيدروجين الأخضر".
والأخضر ليس وصفاً للون الغاز الذي قد يصبح مسالاً، لكنه يعني أن إنتاجه لن يؤدي إلى تلويث البيئة بالانبعاثات الضارة.
وينتَج الهيدروجين الأخضر من الماء، عبر فصل جزيئات الهيدروجين فيه عن جزئيات الأكسجين من خلال استخدام كهرباء تُوّلد من مصادر طاقة متجددة.
ويمكن للهيدروجين تخزين كميات هائلة من الطاقة، وأن يحل محل الغاز الطبيعي في العمليات الصناعية وخلايا وقود الطاقة في الشاحنات أو القطارات أو السفن أو الطائرات التي لا تنتج سوى بخار ماء الشرب.
واستلهامًا من قدرة النبات على الاستفادة من ضوء الشمس، وفي محاكاة لعملية التركيب الضوئي، حقق مؤخرًا فريق من الباحثين البريطانيين والأمريكيين اختراقاً علميا في مجال الجينات التي تزيد قدرة المحاصيل الزراعية على الاستفادة من ضوء الشمس.
ويأمل الباحثون أن يساعد هذا الاختراق العلمي في تخفيف حدّة أزمة الغذاء، لا سيما مع ازدياد أعداد المتضررين من نقص الغذاء، وفي ظل ما تشير إليه التوقعات من حاجة ماسة إلى تغييرٍ في مستويات الإمداد الغذائي.
ومن شأن ذلك أن يساعد في الحدّ من اعتماد صناعة الملاحة عالميا على الوقود الأحفوري - وهو ما يعكف على دراسته منذ سنوات فريق بحثي بقيادة البروفيسور «إروين رايسنر» من جامعة كامبريدج.
وفي عام 2019، طوّر فريق الباحثين ورقة اصطناعية لكنها احتوت على مواد زجاجية وغلاف مضاد للرطوبة مما تركها تبدو سميكة الحجم.
لكن في عمليات التطوير الأخيرة هذه، عمد الباحثون إلى تخفيف حجم الورقة الاصطناعية بحيث تطفو على السطح ولا تغرق.
ويقول «فيرجيل أندري»، باحث الكيمياء في كامبريدج: "الأوراق الاصطناعية بإمكانها الحد بشكل كبير من تكلفة إنتاج الوقود المستدام. ولكن لأنها ثقيلة وهشّة، يصعب إنتاجها بشكل موسع، فضلاً عن صعوبة نقلها".
يقول البروفيسور رايسنر:
"لقد أردنا أن نرى إلى أيّ حد يمكننا التقليص من حجم تلك الورقة الاصطناعية من دون التأثير على أدائها. وإذا نجحنا في تخفيف وزنها بما يكفي لكي تطفو على سطح الماء، عندئذ نكون فتحنا باباً جديداً للاستفادة من هذه الأوراق الاصطناعية".
وحصل البحث على دعم من جهات عديدة بينها المجلس الأوروبي للبحوث، وصندوق كامبريدج الائتماني، وبرنامج وينتون لفيزياء الاستدامة، والأكاديمية الملكية للهندسة، ومجلس أبحاث العلوم الهندسية والفيزيائية.
وفي ظل التغير المناخي وأزمة الطاقة العالمية، تنعقد آمال عريضة على البحث العلمي لإنتاج بدائل طاقة نظيفة ومستدامة بدلاً من الوقود الأحفوري الذي تعتمد عليه بشكل كبير صناعة النقل سواء البرية أو البحرية أو الجوية.
وفي ضوء ما كشفته الحرب في أوكرنيا من ضرورة البحث عن بديل للغاز الروسي، رأت حكومات عديدة أن ثمة حاجة إلى تنويع مصادر الطاقة فضلا عن إزالة الكربون منها .
وتعكف شركات على إنتاج نوع جديد من الوقود خال من الكربون يُعرف بـ "الهيدروجين الأخضر".
والأخضر ليس وصفاً للون الغاز الذي قد يصبح مسالاً، لكنه يعني أن إنتاجه لن يؤدي إلى تلويث البيئة بالانبعاثات الضارة.
وينتَج الهيدروجين الأخضر من الماء، عبر فصل جزيئات الهيدروجين فيه عن جزئيات الأكسجين من خلال استخدام كهرباء تُوّلد من مصادر طاقة متجددة.
ويمكن للهيدروجين تخزين كميات هائلة من الطاقة، وأن يحل محل الغاز الطبيعي في العمليات الصناعية وخلايا وقود الطاقة في الشاحنات أو القطارات أو السفن أو الطائرات التي لا تنتج سوى بخار ماء الشرب.
واستلهامًا من قدرة النبات على الاستفادة من ضوء الشمس، وفي محاكاة لعملية التركيب الضوئي، حقق مؤخرًا فريق من الباحثين البريطانيين والأمريكيين اختراقاً علميا في مجال الجينات التي تزيد قدرة المحاصيل الزراعية على الاستفادة من ضوء الشمس.
ويأمل الباحثون أن يساعد هذا الاختراق العلمي في تخفيف حدّة أزمة الغذاء، لا سيما مع ازدياد أعداد المتضررين من نقص الغذاء، وفي ظل ما تشير إليه التوقعات من حاجة ماسة إلى تغييرٍ في مستويات الإمداد الغذائي.
COMMENTS