ساخت آسمان خراش هایی برای باکتری ها!
پژوهشگران ˮدانشگاه کمبریجˮ، آسمان خراش های کوچکی را برای باکتری ها ساخته اند تا از آنها برای تولید انرژی استفاده کنند.
به گزارش شاه بلاگ به نقل از ایسنا و به نقل از وب سایت رسمی "دانشگاه کمبریج"(University of Cambridge)، پژوهشگران، آسمان خراش های کوچکی را برای گروهی از باکتری ها ساخته اند که به آنها کمک می کنند تا از نور خورشید و آب، برق تولید کنند.
پژوهشگران دانشگاه کمبریج از فناوری چاپ سه بعدی برای ایجاد شبکه هایی از محفظه های نانویی بلند استفاده کردند که در آنها، باکتری های مشتاق خورشید می توانند به سرعت رشد کنند.
سپس، پژوهشگران توانستند الکترون های زائد باکتری را که از فتوسنتز باقی مانده بودند، استخراج کنند. از این الکترون ها می توان برای تامین انرژی تجهیزات الکترونیکی کوچک بهره برد.
سایر گروههای پژوهشی، انرژی را از باکتری های فتوسنتزکننده استخراج کرده اند اما پژوهشگران دانشگاه کمبریج دریافته اند که تامین خانه مناسب برای باکتری ها، میزان انرژی را که می توانند استخراج کنند، می افزاید. این یک روش رقابتی در مقابل روش های سنتی تولید انرژی تجدیدپذیر بشمار می رود و می تواند با خیلی از روش های فعلی تولید سوخت زیستی رقابت کند.
نتایج این پژوهش، راه های جدیدی را در تولید انرژی زیستی باز می کند و نشان میدهد که منابع بیوهیبریدی انرژی خورشیدی می توانند بخش مهمی در ترکیب انرژی با کربن صفر باشند.
فناوری های تجدیدپذیر فعلی، مانند سلول های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون و سوخت های زیستی، از نظر انتشار کربن بسیار برتر از سوخت های فسیلی هستند اما محدودیت هایی نیز دارند. همچون این محدودیت ها می توان به تکیه کردن بر معادن، چالش هایی در بازیافت و تکیه کردن بر کشاورزی و زمین اشاره نمود که به از دست دادن تنوع زیستی منجر می شود.
"دکتر جنی ژانگ"(Jenny Zhang)، سرپرست این پژوهش اظهار داشت: روش ما، گامی به سمت ساخت دستگاه های پایدارتر تولید انرژی تجدیدپذیر برای آینده است.
ژانگ و همکارانش در بخش بیوشیمی و علوم مواد دانشگاه کمبریج تلاش می کنند تا انرژی زیستی را بصورت گزینه ای پایدار و مقیاس پذیر عرضه کنند.
باکتری های فتوسنتزکننده یا "سیانوباکتری ها"(cyanobacteria)، فراوان ترین موجودات روی زمین هستند. پژوهشگران طی چندین سال تلاش نموده اند تا مکانیسم های فتوسنتز سیانوباکتری ها را باردیگر تنظیم کنند تا بدین صورت از آنها انرژی بگیرند.
ژانگ افزود: از نظر میزان انرژی که می توان از سیستم های فتوسنتزکننده استخراج کرد، یک تنگنا وجود دارد اما هیچ کس متوجه نشده که این تنگنا کجاست. بیشتر دانشمندان تصور می کردند که این تنگنا در بخش بیولوژیکی باکتری ها است اما ما دریافتیم که تنگنای قابل توجهی در بخش مربوط به ماده قرار دارد.
سیانوباکتری ها برای رشد، به مقدار قابل توجهی نور خورشید نیاز دارند؛ مانند سطح دریاچه در تابستان. همچنین، آنها برای استخراج انرژی که بوسیله فتوسنتز تولید می کنند، باید به الکترودها متصل شوند.
گروه پژوهشی دانشگاه کمبریج، الکترودهای چاپ سه بعدی را از نانوذرات اکسید فلز که برای کار با سیانوباکتری ها در حین انجام دادن فتوسنتز طراحی شده اند، ساختند. الکترودها بصورت ساختارهای ستونی بسیار منشعب و متراکم مانند یک شهر کوچک چاپ شدند.
گروه ژانگ، این روش چاپ را ابداع کردند که امکان کنترل مقیاس های طولی گوناگون را فراهم می آورد و ساختارها را بسیار قابل تنظیم می کند. این روش می تواند برای طیف وسیعی از زمینه ها مفید باشد.
ژانگ اظهار داشت: الکترودها دارای خواص بسیار خوبی در کنترل نور هستند؛ مانند یک آپارتمان بلند با تعداد زیادی پنجره. سیانوباکتری ها به چیزی نیاز دارند که بتوانند به آن متصل شوند و با همسایگان خود، جامعه ای را تشکیل دهند. الکترودهای ما مانند یک آسمان خراش شیشه ای، امکان برقراری تعادل بین سطح و نور زیاد را فراهم می کنند.
پژوهشگران دریافتند هنگامی که سیانوباکتری ها در خانه جدید خود قرار گرفتند، کارآمدتر شدند. این روش، مقدار انرژی استخراج شده را نسبت به روش های دیگر تولید انرژی زیستی افزایش داد.
ژانگ اظهار داشت: سیانوباکتری ها، کارخانه های شیمیایی همه کاره هستند. این روش به ما امکان می دهد که در مراحل ابتدایی مسیر تبدیل انرژی بهره ببریم. این کار به ما کمک می نماید تا بفهمیم که آنها چگونه تبدیل انرژی را انجام می دهند و بتوانیم از مسیرهای طبیعی آنها برای تولید سوخت تجدیدپذیر یا مواد شیمیایی استفاده نمائیم.
این پژوهش، در مجله "Nature Materials" به چاپ رسید.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب