نیروگاه برق زنده در ابعاد میکروسکوپی!
به گزارش وبلاگ من، دنیای اطراف ما هنوز پر از چیز هایی است که ما هنوز از وجود آن ها بی خبر هستیم و هر بار که خبر کشف جدیدی منتشر می گردد بیشتر از کمبود دانسته های خود از دنیای اطراف متحیر می شویم. اکنون دانشمندان می گویند میکروب هایی را کشف نموده اند که گاز متان را تنفس می نمایند و آن را در یک باتری زنده عجیب به برق تبدیل می نمایند.
به گزارش وبلاگ من، این کشف تازه تا مقدار قابل توجهی ما را به درک موضوع انتشار گاز های گلخانه ای راهنمایی می نماید، زیرا در میان این گازها، متان از همه مخربتر است و می تواند پنهانی ما را به عمق بحران آب و هوا بکشاند. در جو سیاره ما، متان حداقل 25 برابر بیشتر از دی اکسید کربن در به دام انداختن گرما موثر است. بعلاوه این نوع گاز چندان کارآمد نیست و در مقایسه فقط 50 درصد گاز طبیعی می توان با سوزاندن، از آن برق فراوری کرد.
اکنون در کوشش برای کم کردن اثرات این گاز، محققان هلندی شکل نسبتاً نامتعارفی از نیروگاه را کشف نموده اند که برای تماشا آن به میکروسکوپ احتیاج دارید. کورنلیا ولته، میکروبیولوژیست دانشگاه رادبود، می گوید: این کشف می تواند برای بخش انرژی بسیار مفید باشد. در تاسیسات بیوگاز فعلی، متان به وسیله میکروارگانیسم ها فراوری می گردد و متعاقباً سوزانده می گردد، که توربین را به حرکت در می آورد و در نتیجه نیرو فراوری می نماید. کمتر از نیمی از بیوگاز به نیرو تبدیل می گردد و این حداکثر ظرفیت قابل دستیابی است. ما می خواهیم ارزیابی کنیم که آیا می توان با استفاده از میکروارگانیسم ها، بهره وری بیشتری از این گاز بدست آورد.
تمرکز تحقیقات این دانشمندان بر نوعی باکتری باستانی است که به علت استعداد های خارق العاده خود برای زنده ماندن در شرایط عجیب و غریب و سخت، از جمله توانایی تجزیه متان در محیط های فاقد اکسیژن، شناخته شده است. این نوع خاص که به عنوان باستان شناسی متانوتروف بی هوازی (ANME) شناخته می گردد، این ترفند متابولیک را با تخلیه الکترون ها در زنجیره ای از واکنش های الکتروشیمیایی، استفاده از نوعی فلز یا متالوئید در خارج از سلول ها یا حتی اهدای آن ها به گونه های دیگر در محیط خود مدیریت می نماید.
این نوع باکتری البته برای اولین بار در سال 2006 توصیف شد. جنس ANME Methanoperedens برای اکسیداسیون متان از میزان کمی از نیترات ها استفاده می نماید که آن را درست در محل زندگی خود یعنی باتلاق های مرطوب آبریز های کشاورزی هلندی که آغشته به کود است، می سازد. کوشش ها برای بیرون کشیدن الکترون ها از این فرآیند در سلول های سوختی میکروبی منجر به فراوری ولتاژ های کوچکی شده است، هرچند هیچ تایید واضحی در خصوص اینکه دقیقاً کدام فرآیند ممکن است در پشت آن باشد، وجود نداشت.
اگر قرار باشد این موجودات کوچک باستانی به عنوان سلول های نیروگاهی گاز متان، ما را به آینده امیدوار نمایند، واقعاً باید جریانی را به شکلی واضح و بدون ابهام ایجاد نمایند. اما ماجرا وقتی سخت تر می گردد که بدانیم Methanoperedens میکروبی نیست که بتوان آن را به سادگی برای کشت آماده سازی کرد؛ بنابراین ولته و همکارانش نمونه ای از میکروب ها را جمع آوری کردند که می دانستند تحت سلطه این باستانی های متان ریز هستند، و آن ها را در محیطی فاقد اکسیژن که متان تنها دهنده الکترون بود، پرورش دادند. در نزدیکی این مستعمره، آن ها بعلاوه یک آند فلزی را با ولتاژ صفر قرار دادند و به طور موثر یک سلول الکتروشیمیایی را ایجاد کردند که برای فراوری جریان آماده شده بود.
هلین اوبوتر، میکروبیولوژیست دانشگاه رادبود، می گوید: ما نوعی باتری با دو پایانه ایجاد می کنیم که یکی از آن ها یک پایانه بیولوژیکی و دیگری یک پایانه شیمیایی است. ما باکتری ها را روی یکی از الکترود ها رشد می دهیم که باکتری ها الکترون های حاصل از تبدیل متان را به آن اهدا می نمایند. پس از تجزیه و تحلیل تبدیل متان به دی اکسید کربن و مقدار گیری جریان های نوسانی که تا 274 میلی آمپر بر سانتی متر مربع افزایش می یابد، تیم به این نتیجه رسید که کمی بیش از یک سوم جریان را می توان مستقیماً به تجزیه متان نسبت داد. به عبارت دیگر، تا آنجا که راندمان نشان می دهد، 31 درصد از انرژی موجود در متان به نیروی الکتریکی تبدیل شده بود که آن را تا حدودی با بعضی از نیروگاه های واقعی برق مشابه، قابل مقایسه می نماید.
با کوشش بیشتر در ارتقای این روش، این فرآیند می تواند منجر به ایجاد باتری های زنده بسیار کارآمدتری نیز گردد که با بیوگاز کار می نمایند. در این صورت این فرآیند می تواند جرقه های بیشتری را از هر ذره گاز بکوبد و احتیاج به لوله کشی متان را در فواصل طولانی کاهش دهد. این موضوع دوم بسیار مهم است، زیرا بعضی از نیروگاه های متان به سختی بازدهی حدود 30 درصد را مدیریت می نمایند. اگر خوش بینانه تر نیز به موضوع نگاه کنیم، ما باید راه هایی پیدا کنیم تا خود را از اعتیاد به تمام سوخت های فسیلی رها کنیم. به غیر از کاربرد های فناوری، بعلاوه یادگیری بیشتر در خصوص روش های مختلف تجزیه این گاز گلخانه ای موذی در محیط، می تواند به طور کلی برای محیط زیست ما نیز مفید باشد. نتایج این تحقیق در نشریه معتبر Frontiers in Microbiology منتشر شده است.
منبع: sciencealert
ترجمه: مصطفی جرفی-وبلاگ من
منبع: فرارو