نیروگاه زنده در مقیاس میکروسکوپی!



فرارو- دنیای اطراف ما هنوز پر از چیزهایی است که هنوز نمی دانیم، و هر زمان که خبر یک کشف جدید منتشر می شود، بیشتر از عدم شناخت خود از دنیای اطراف شگفت زده می شویم. اکنون دانشمندان می گویند میکروب هایی را کشف کرده اند که گاز متان را استنشاق کرده و با عمر باتری عجیبی آن را به الکتریسیته تبدیل می کند.

به گزارش فرارو، این کشف جدید به طور قابل توجهی ما را به درک موضوع انتشار گازهای گلخانه ای سوق می دهد، زیرا به دلیل این گازها، متان مخرب ترین است و می تواند مخفیانه ما را به اعماق بحران آب و هوا بکشاند. در جو سیاره ما، متان حداقل 25 برابر موثرتر از دی اکسید کربن در به دام انداختن گرما است. همچنین این نوع گاز کارایی چندانی ندارد و در مقایسه با سوزاندن آن تنها 50 درصد گاز طبیعی از برق تولید می شود.

اکنون، محققان هلندی در تلاش برای کاهش اثرات این گاز، شکل نسبتاً غیرعادی یک نیروگاه را کشف کرده‌اند که برای دیدن آن به میکروسکوپ نیاز است. کورنلیا ولت، میکروبیولوژیست در دانشگاه رادبود، می گوید: «این کشف می تواند برای بخش انرژی بسیار مفید باشد. در نیروگاه‌های بیوگاز فعلی، متان توسط میکروارگانیسم‌ها تولید می‌شود و سپس سوزانده می‌شود که توربین را به حرکت در می‌آورد و در نتیجه نیرو تولید می‌کند. کمتر از نیمی از بیوگاز به نیرو تبدیل می شود و این بالاترین ظرفیتی است که می توان به آن دست یافت. ما می خواهیم آزمایش کنیم که آیا میکروارگانیسم ها می توانند در استفاده از این گاز کارآمدتر باشند یا خیر.

تمرکز تحقیقات دانشمندان بر روی یک باکتری باستانی است که به دلیل استعدادهای خارق العاده خود در زنده ماندن در شرایط عجیب و غریب و سخت از جمله توانایی تجزیه متان در محیط های بدون اکسیژن شناخته شده است. این نوع خاص که به عنوان باستان شناسی متانوتروف بی هوازی (ANME) شناخته می شود، این ترفند متابولیک را با تخلیه الکترون ها در زنجیره ای از واکنش های الکتروشیمیایی، استفاده از یک فلز یا متالوئید در خارج از سلول ها یا حتی ارائه آنها به گونه های دیگر در محیط خود مدیریت می کند. .

البته این نوع باکتری برای اولین بار در سال 2006 توصیف شد. جنس ANME Methanoperedens از مقدار کمی نیترات برای اکسیداسیون متان استفاده می کند و آن را در زیستگاه خود یعنی باتلاق های مرطوب حوضه کشاورزی هلند آغشته به کود دامی می سازد. تلاش‌ها برای استخراج الکترون‌ها از این فرآیند در سلول‌های سوختی میکروبی منجر به تولید ولتاژهای کوچک شده است، اگرچه هیچ تایید روشنی مبنی بر اینکه کدام فرآیند ممکن است پشت آن باشد وجود ندارد.

اگر این موجودات کوچک، مانند سلول‌های نیروگاه گاز متان، ما را به آینده امیدوار می‌کنند، باید واقعاً جریانی را به روشی واضح و بدون ابهام ایجاد کنند. اما این امر زمانی دشوارتر می شود که بدانیم Methanoperedens میکروبی نیست که به راحتی برای کشت آماده شود. بنابراین ولتا و همکارانش نمونه‌هایی از میکروب‌هایی را جمع‌آوری کردند که می‌دانستند تحت تأثیر متانیزاسیون آثار باستانی قرار دارند و آنها را در محیطی بدون اکسیژن که متان تنها دهنده الکترون است، پرورش دادند. در نزدیکی مستعمره، آنها همچنین یک آند فلزی با ولتاژ صفر قرار دادند که به طور موثر یک سلول الکتروشیمیایی آماده برای تولید جریان ایجاد می کند.

هلن اوبوتر، میکروبیولوژیست در دانشگاه رادبود، گفت: «ما در حال ایجاد نوعی باتری با دو پایانه هستیم، یکی پایانه بیولوژیکی و دیگری یک پایانه شیمیایی است. ما باکتری را روی یکی از الکترودها پرورش دادیم، جایی که باکتری از تبدیل متان الکترون اهدا کرد. پس از مطالعه تبدیل متان به دی اکسید کربن و اندازه گیری جریان های نوسانی که تا 274 میلی آمپر بر سانتی متر مربع افزایش می یابد، تیم به این نتیجه رسیدند که بیش از یک سوم جریان را می توان مستقیماً به تجزیه متان نسبت داد. به عبارت دیگر، تا آنجا که به کارایی مربوط می شود، 31 درصد از انرژی به متان به الکتریسیته تبدیل می شود که آن را با برخی از نیروگاه های واقعا مشابه قابل مقایسه می کند.

با تلاش‌های بیشتر برای بهبود این روش، این فرآیند همچنین می‌تواند منجر به باتری‌های زنده بهتری شود که روی بیوگاز کار می‌کنند. در این صورت، این فرآیند می تواند جرقه بیشتری از هر ذره گاز زده و نیاز به لوله کشی متان را در فواصل طولانی کاهش دهد. این موضوع دوم بسیار مهم است زیرا برخی از نیروگاه های متان به سختی بازدهی حدود 30 درصد را مدیریت می کنند. اگر خوش بینانه تر به موضوع نگاه کنیم، باید راه هایی برای رهایی از اعتیاد به تمام سوخت های فسیلی پیدا کنیم. جدای از کاربردهای این فناوری، یادگیری بیشتر در مورد روش های مختلف تجزیه این گاز مضر گلخانه ای به محیط زیست نیز می تواند به طور کلی برای محیط زیست ما مفید باشد. نتایج این تحقیق در یک مجله معتبر مرزهای میکروبیولوژی منتشر شده.

منبع: Sciencealert

ترجمه: مصطفی جرفی فرارو


تمامی اخبار به صورت تصادفی و رندومایز شده پس از بازنویسی رباتیک در این سایت منتشر شده و هیچ مسئولتی در قبال صحت آنها نداریم