ميكروبات مهندسه حيويا تخزن ثاني اكسيد الكربون
ميكروبات مهندسه حيويا تخزن ثاني اكسيد الكربون
ايهاب محمد زايد-مصر
يمكن استخدام الميكروبات المهندسة بيولوجيًا يومًا ما لتخزين طاقة الشمس ، بالإضافة إلى امتصاص ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لتحويله لاحقًا إلى وقود. يعرض هذا الرسم التوضيحي صورًا لميكروبات التقطها باحثو ما بعد الدكتوراه يونغتشان بارك وبينغ فو في الكيمياء.
يتجه المهندسون إلى الميكروبات لتخزين الطاقة ، وعزل ثاني أكسيد الكربون
من خلال استعارة مخططات الطبيعة لعملية التمثيل الضوئي ، وجد مهندسو كورنيل الحيويون طريقة لامتصاص وتخزين الطاقة المتجددة على نطاق واسع ومنخفضة التكلفة من الشمس بكفاءة – مع عزل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لاستخدامه لاحقًا كوقود حيوي.
المفتاح: دع الميكروبات المهندسة حيويا تقوم بكل العمل.
قام بوز بارستو ، الأستاذ المساعد في الهندسة البيولوجية والبيئية في كلية الزراعة وعلوم الحياة ، ومرشح الدكتوراه فرشيد سليميجازي بتجميع الحلول النظرية والنماذج التي تحسب الكفاءة في الميكروبات ، والتي يمكن أن تستوعب الكهرباء وتخزن ثاني أكسيد الكربون على الأقل خمس مرات أكثر. بكفاءة من التمثيل الضوئي ، وهي العملية التي تحول من خلالها النباتات ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية.
قال بارستو: “قريبًا ، سنعيش في عالم به وفرة من الكهرباء المتجددة”. “ولكن من أجل جلب الطاقة الوفيرة إلى الشبكة ، سنحتاج إلى تخزين طاقة بسعة أكبر بآلاف المرات مما لدينا اليوم.”
نُشر البحث ، “قيود على كفاءة الإنتاج الكهروميكروبي الهندسي” ، في تشرين الأول (أكتوبر) في مجلة جول. Salimijazi هو المؤلف الرئيسي.
تدمج تقنيات الإنتاج الميكروبي علم الأحياء والإلكترونيات بحيث يمكن تحويل الطاقة المجمعة من الرياح والشمس والماء إلى كهرباء متجددة في شكل بوليمرات لتخزين الطاقة (ميكروبات هندسية). لحل مشكلة التخزين ، يمكن استخدام هذه الميكروبات عند الطلب أو لإنشاء وقود نقل منخفض الكربون.
وقال: “نحتاج إلى التفكير في كيفية تخزين الطاقة للأيام الممطرة أو عندما لا تهب الرياح” ، مشيرًا إلى أن تقنية البطارية أو خلايا الوقود يمكن أن تشغل مساحة كبيرة. “نحن بحاجة إلى حلول حول كيفية تخزين هذه الكمية الكبيرة من الطاقة بطريقة رخيصة ونظيفة.”
في الورقة البحثية ، يقترح الباحثون الاستفادة من التركيب الكهربائي الميكروبي ، حيث يتم تغذية الإلكترونات الواردة مباشرة إلى ميكروب مُعدّل هندسيًا ، والذي من شأنه تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى جزيئات غير كربونية. المزيد من البحث ضروري لتحديد الميكروبات الأفضل للوظيفة.
قالت أليكسا شميتز ، باحثة ما بعد الدكتوراه ، وهي عضو في مختبر بارستو ، إن الميكروبات المهندسة تخزن الطاقة وتمتص ثاني أكسيد الكربون. يمكن تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود هيدروكربوني – مما يؤدي إلى تحييد دورة الكربون بشكل فعال ، مما ينتج عنه صافي انبعاثات الكربون.
قال شميتز: “في حين أن الوقود الهيدروكربوني لن يكون سالبًا للكربون ، فإن حياد الكربون لا يزال جيدًا جدًا في هذه الحالة”. “بالنسبة إلى الكثير من الآلات أو في مجال الطيران ، قد لا يزال المجتمع بحاجة إلى وقود هيدروكربوني منخفض الكثافة لهذا القطاع.”
وقالت إن هذا السيناريو أفضل بكثير من التوسع في الكربون. قالت: “نريد أن نكون قادرين على إنتاج وقود منخفض الكربون دون التنقيب عن النفط أو إخراج الغاز من الأرض ، ثم إطلاق الكربون في الغلاف الجوي.
قال بارستو ، زميل جامعة كورنيل أتكينسون: “تعمل الميكروبات كخلية وقود مجهرية فعالة”. “لهذا السبب نقدم خريطة الطريق هذه لأفضل الطرق لاستغلال هذه الإمكانات. المزيد من البحث ضروري لتحديد أفضل الميكروبات للوظيفة ، حيث أن كل شيء يتحول إلى الكفاءة في نهاية اليوم. ”
بالإضافة إلى Salimijazi و Schmitz و Barstow ، فإن المؤلفين المشاركين الآخرين هم Jaehwan Kim ، طالب دكتوراه في الكيمياء. ريتشارد جرينفيل ، فيلادلفيا ميكسينج سوليوشنز ليمتد ، بالميرا ، بنسلفانيا ؛ وأندرو بوكارسلي ، أستاذ الكيمياء بجامعة برينستون.
