نبات صناعي مبتكر يولد الكهرباء وينظف الهواء

طور فريق من الباحثين في جامعة بينغهامبتون الأمريكية نوعًا جديدًا من النباتات الصناعية القادرة على توليد الكهرباء وتنظيف الهواء من خلال عملية التمثيل الضوئي. يعتمد هذا الابتكار على تقنية البطاريات الحيوية التي تعمل بالبكتيريا، حيث أُعيد تصميم الفكرة لتكون قادرة على التغذية على ثاني أكسيد الكربون (CO2) وإطلاق الأكسجين (O2) مع إنتاج طاقة صغيرة.

فكرة البحث وتطبيقاتها

عمل البروفيسور سيوكهيون شون تشوي وطالبة الدكتوراه مريم رضائي على تطوير هذه النباتات الاصطناعية، حيث أنشأوا أول نموذج يحتوي على خمس وريقات. من خلال هذا التصميم، قاموا باختبار كفاءة النبات في احتجاز ثاني أكسيد الكربون وقدرته على توليد الأكسجين. وقد أشار تشوي إلى أنه يهدف إلى تحسين التكنولوجيا لتحقيق ناتج كهربائي يتجاوز الملي واط، مع إمكانية دمج نظام تخزين الطاقة مثل بطاريات الليثيوم أيون أو المكثفات الفائقة.

فوائد الاستخدام

أحد الأهداف الرئيسية لهذه النباتات هو استخدامها في البيئات المنزلية، حيث يمكن أن تسهم في تحسين جودة الهواء من خلال تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين وكهرباء حيوية. قال تشوي: “أريد أن أكون قادرًا على استخدام هذه الكهرباء لشحن الهاتف المحمول أو لأغراض عملية أخرى. مع بعض التعديلات، يمكن أن تصبح هذه النباتات جزءًا من كل منزل.”

التقنيات المستخدمة

النباتات الاصطناعية تعمل باستخدام الضوء الداخلي لدفع عملية التمثيل الضوئي، مما يؤدي إلى تقليل مستويات ثاني أكسيد الكربون في الأماكن المغلقة بشكل ملحوظ. أظهرت الدراسات أن هذه النباتات قادرة على تقليل مستويات CO2 بنسبة تصل إلى 90%، حيث تنخفض من 5000 جزء في المليون إلى 500 جزء في المليون، مما يعد تحسنًا كبيرًا مقارنةً بالنباتات الطبيعية، التي تحقق انخفاضًا قدره 10%.

الأداء الكهربائي

النظام الذي صممه الباحثون يعتمد على توصيل خمس خلايا شمسية حيوية على التوالي داخل كل ورقة، مما ينتج جهدًا خارجيًا يبلغ 1.0 فولت وقوة قصوى تبلغ 46 ميكرو واط. وعند توصيل هذه الأوراق معًا داخل هيكل النبات الاصطناعي، يمكن أن ينتج النظام جهدًا يصل إلى 2.7 فولت وقوة قصوى تبلغ 140 ميكرو واط، وهو ما يكفي لتشغيل الأجهزة الإلكترونية المحمولة.

تطورات مستقبلية

لتحقيق استدامة طويلة الأمد للنباتات الاصطناعية، يسعى الباحثون إلى استخدام أنواع متعددة من البكتيريا، كما يخططون لتطوير أنظمة تقليل الصيانة مثل توصيلات المياه والمغذيات. يعتبر هذا التطور خطوة هامة نحو تحسين جودة الهواء الداخلي وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في البيئات الحضرية، حيث يقضي معظم الناس أكثر من 80% من وقتهم في الأماكن المغلقة.

يمثل هذا الابتكار في النباتات الاصطناعية نقلة نوعية في مجال التكنولوجيا البيئية. من خلال دمج الوظائف البيئية مع توليد الطاقة، يمكن أن تساهم هذه النباتات في تحقيق بيئة أكثر نظافة واستدامة، مما يفتح آفاقًا جديدة لمستقبل التكنولوجيا الخضراء.