منصة عائمة لبكتيريا تتخلص من السموم البيئية

نظام مبتكر لتنظيف المحيطات

منصة عائمة لبكتيريا تتخلص من السموم البيئية
TT

منصة عائمة لبكتيريا تتخلص من السموم البيئية

منصة عائمة لبكتيريا تتخلص من السموم البيئية

طوّر طلّاب في «جامعة هارفارد» الأميركية منصّة «تينا» المطبوعة بالأبعاد الثلاثية؛ لإزالة المعادن الثقيلة من البيئات الملوّثة.

بكتيريا تزيل السموم

في إطار برنامج «هارفارد» للماجستير في هندسة التصميم، تعاون رياض الصوفي مع زميلته كوني وانغ؛ لتطوير تصميمٍ بتقنية متواضعة يستكشف إمكانات المعالجة الحيوية، وهي عبارة عن عملية عضوية تعمل فيها المادّة الحيّة كالبكتيريا على التخلّص من السموم، وتفكيكها في البيئة المحيطة بشكلٍ طبيعي.

والمعروف أن التنقيب، وبقايا المبيدات الحشرية، والتلوّث الاصطناعي، تساهم في تلويث نحو 40 في المائة من البحيرات والأنهار حول العالم، دون أن ننسى أنّ التغيّر المناخي يُفاقم هذه الظاهرة.

وجاءت نتيجة جهود الفريق مؤخراً على شكل «تينا» TINA، منصّة خاصة لبكتيريا «بـ. بوتيدا» P. Putida (نوع من البكتيريا تتبع جنس الزائفة من فصيلة الزوائف)، حيث تنمو في ظروف مختبرية تحاكي مصبّ النهر، بفضل عيّنات المياه الحقيقية التي أُخذت من شاطئي «رومني مارش» و«ريفيري» في ماساتشوستس.

تستطيع هذه البكتيريا سحب المنغنيز من أيّ بيئة، وفصل المعدن بواسطة مرشح، ليُسحب لاحقاً ويُعاد تصميمه واستخدامه في بطاريات الأيون ليثيوم.

منصة عائمة للبكتيريا والنباتات

تتخذ «تينا» شكل الجزيرة العائمة، وتستقرّ أعلاها نباتات محليّة غير دخيلة، بعضها لا يشارك في عمليّة المعالجة الحيوية فحسب، بل يعيش في حالٍ من التكافل مع «بـ. بوتيدا».

وجدت إحدى الأوراق البحثية أنّ البكتيريا المذكورة، قوّت نبتة أرُز من نوع «أوريزا ساتيفا» بحمايتها من الأمراض الشائعة. تعيش «بـ. بوتيدا» في داخل المنصّة، حيث تنمو على ستار مصنوع من أسطح دورية ثلاثية مطبوعة. قد يبدو لكم الاسم معقّداً بعض الشيء، إلّا أنّ هذه الهياكل مهمّتها الأساسية تقليص مساحة السطح لبقعة معيّنة، ما يعزّز ازدهار البكتيريا وإنتاجها لغشاء بيولوجي رقيق.

تقول وانغ: «لقد تعلّمنا أنّ البكتيريا تحبّ النموّ في المساحات المسطّحة والطولية، وليس في الحوافّ والزوايا»، شارحةً أنّ هذه الهياكل كانت ضرورية جداً لتعزيز نمو «بـ. بوتيدا» في الوقت القصير الذي كانت تملكه وفريقها للاختبار.

بعدها، يسحب الغشاء الذي أنتجته «بـ. بوتيدا» المنغنيز من بيئته عن طريق الشفط، بعد استنفاد الغشاء البيولوجي للمساحة المتوفرة على الستار؛ ولحماية باقي المخلوقات البحرية من استهلاك الطحالب المتراكمة بفعل البكتيريا، وما تحتويه من تركيزات عالية ومضرّة من المعادن، استخدم الباحثون شبكات تحيط بالستار المطبوع.

وأوضح الفريق المطور لـ«تينا» أنّ الجهاز جاء ببساطة؛ ليسهّل عملية تحصل في الطبيعة أصلاً.

تصميم مبتكر

من جهته، قال أحد الباحثين المشاركين في الدراسة: «بالنسبة لنا، لم يكن الأمر مجرّد تفكير فيما سنستخدمه في التصميم الذي نبتكره، بل أيضاً في كيفية استخدام هذه الأنظمة الطبيعية القائمة أصلاً، وتسخيرها بطريقة تجعلها تعمل بشكلٍ توليدي».

وتجدر الإشارة إلى أنّ أعضاء الفريق ليسوا علماء، بل تعاونوا مع فريق من موظفي المختبر البيئي في «جامعة هارفارد» لتعلّم وسائل علمية عادية تتناسب مع وقت تجربتهم الضيّق؛ ولهذا السبب، اختُبرت منصّة «تينا» «بعقلية تركّز أكثر على المنتج والتقنية، حيث يُفضّل أن تكون محقاً بعض الشيء على أن تكون مخطئاً بالكامل»، على حدّ تعبير وانغ.

وقد أراد الفريق نتائج ملموسة لتقديمها، في نهاية فترة مشروعهم التي حصلوا خلالها على 12 أسبوعاً فقط، لقياس فعالية «تينا». أقرّ الباحثون المشاركون بأنّ أجزاء من العملية، وتحديداً الجزء المتعلّق بسحب المعدن من البيئة، ستخضع إلى مزيد من الاختبار، إلّا أنّهم شدّدوا أيضاً على أنّ «تينا» استفادت من التعاطي معها على أنها مشروع تصميمي، وليس تجربة علمية.

وختمت وانغ: «نحن لا ننفي الحاجة إلى المسار العلمي؛ لأنّه ذو قيمة عالية، من دون شكّ، ولكن أعتقد أنّ مزيدا من المرونة، يضفي قيمة أكبر على أنواع معيّنة من التصميم أو المشاريع الهندسية».

وأخيراً، صحيحٌ أنّ «تينا» اختُبرت في بيئة مختبرية استخدمت نوعاً محدّداً من البكتيريا لسحب نوعٍ محدّد من المعدن من بيئة محدّدة، ولكنّ المنصّة نفسها مصمّمة للعمل حتّى بعد تعديل هذه المتغيّرات.

* «فاست كومباني»، خدمات «تريبيون ميديا».


مقالات ذات صلة

سلوفينية تبلغ 12 عاماً تُنقذ مشروعاً لإعادة «الزيز» إلى بريطانيا

يوميات الشرق أحدثت الفارق وغيَّرت النتيجة (صندوق استعادة الأنواع)

سلوفينية تبلغ 12 عاماً تُنقذ مشروعاً لإعادة «الزيز» إلى بريطانيا

اختفى هذا النوع من الحشرات من غابة «نيو فورست» ببريطانيا، فبدأ «صندوق استعادة الأنواع» مشروعاً بقيمة 28 ألف جنيه إسترليني لإعادته.

«الشرق الأوسط» (لندن)
بيئة أظهرت الدراسة التي أجراها معهد «كلايمت سنترال» الأميركي للأبحاث أنّ الأعاصير الـ11 التي حدثت هذا العام اشتدت بمعدل 14 إلى 45 كيلومتراً في الساعة (رويترز)

الاحترار القياسي للمحيطات زاد حدة الأعاصير الأطلسية في 2024

أكدت دراسة جديدة، نُشرت الأربعاء، أن ظاهرة الاحترار المناخي تفاقم القوة التدميرية للعواصف، مسببة زيادة السرعة القصوى لرياح مختلف الأعاصير الأطلسية.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
أوروبا وزيرة البيئة الأوكرانية تلقي كلمة في مؤتمر الأمم المتحدة للتغير المناخي (كوب 29) في أذربيجان 20 نوفمبر 2024 (رويترز)

أوكرانيا تُقدّر الضرر البيئي نتيجة الحرب بـ71 مليار دولار

قالت وزيرة البيئة الأوكرانية إن الضرر البيئي بسبب العمليات العسكرية جراء الغزو الروسي لأوكرانيا منذ فبراير 2022 يقدّر بـ71 مليار دولار.

«الشرق الأوسط» (كييف)
خاص قام أفراد المجتمع بزراعة أكثر من مليون شجيرة في متنزه ثادق السعودي لإصلاح الأراضي المتدهورة ومعالجة التصحر (برنامج الأمم المتحدة للبيئة)

خاص ثياو قبل «كوب 16»: العالم يحتاج 355 مليار دولار سنوياً لمكافحة التصحر

مع اقتراب انعقاد «كوب 16» يترقّب العالم خطوات حاسمة في معالجة أكبر التحديات البيئية التي تواجه كوكب الأرض.

آيات نور (الرياض)
بيئة ارتفاع مستويات الميثان من الأراضي الرطبة الاستوائية (أرشيفية - رويترز)

ارتفاع مستويات الميثان من الأراضي الرطبة الاستوائية يُهدد خطط المناخ

أظهرت أوراق بحثية أن الأراضي الرطبة الاستوائية حول العالم بات نبعث منها كميات من غاز الميثان أكبر من أي وقت مضى.

«الشرق الأوسط» (باكو)

برامج للتحكّم بأسراب الطائرات من دون طيار الضخمة

برامج للتحكّم بأسراب الطائرات من دون طيار الضخمة
TT

برامج للتحكّم بأسراب الطائرات من دون طيار الضخمة

برامج للتحكّم بأسراب الطائرات من دون طيار الضخمة

أعلنت وحدة الابتكارات الدفاعية، التابعة لوزارة الدفاع الأميركية، أن ثلاث شركات ستُنتج برامج نموذجية للتحكم في أسراب الطائرات من دون طيار (الدرون) الضخمة التي تطوّرها حالياً مجموعة مبادرة «ربليكيتر» Replicator للإنتاج السريع.

تنسيق آلي لطائرات «الدرون»

وقالت الوحدة، في بيان لها، الأربعاء، إن العقود الممنوحة لشركات «Anduril Industries»، و«L3Harris Technologies»، و«Swarm Aero» هي جزء من جهودها التي تسعى إلى «التنسيق الآلي لأسراب من مئات أو آلاف الأصول غير المأهولة عبر مجالات متعددة».

وكانت نائبة مدير وحدة الابتكارات الدفاعية للاستراتيجية والسياسة والشراكات الأمنية الوطنية، أديتي كومار، قالت في وقت سابق من هذا الشهر في حديث مع «ديفنس وان» إنه في حين تحظى أجهزة «ربليكيتر» بالكثير من الاهتمام، فإن برنامجها مهم بالقدر نفسه. وأضافت أن الجدول الزمني القصير لوحدة الدفاع الجوي لاختبار منصات وبرامج تكامل الطائرات دون طيار الجديدة يشكّل تحدياً آخر.

هياكل مملوكة للحكومة

وتابعت أديتي كومار: «نحن نشتري هذه القدرة بشكل مستقل عن أنظمة الأجهزة، وبالتالي نحتاج إلى أن نكون قادرين على الحصول على هياكل مفتوحة، وهياكل مملوكة للحكومة؛ لضمان أن البرنامج الذي نحضره تجري ترقيته ثم دمجه في جميع أنواع أنظمة الأجهزة التي قد تتطلّب بعد ذلك إصلاحات الأجهزة الخاصة بها لتمكين ذلك».

اختبارات ميدانية متكاملة

وكانت منصة «لاتيس» Lattice من شركة «أندوريل» Anduril واحدة من الجهات الفائزة. وقالت الشركة، في بيان، إنها أكملت مجموعة متنوعة من الاختبارات في العالم الحقيقي مع الشركاء العسكريين:

* تمرين «مسائل المعارك المتكاملة 24.1»، Integrated Battle Problem 24.1 لأسطول المحيط الهادئ الأميركي؛ حيث استخدم مشغلو البحرية منصة «لاتيس» لدمج أكثر من اثني عشر نظاماً غير مأهول وموجزات بيانات.

* «حارس الصحراء 1.0» Desert Guardian 1.0، البرنامج التابع للقيادة المركزية الأميركية هو أيضاً من الأمثلة الأخرى؛ حيث دمجت الشركة 10 فرق استشعار مختلفة في «لاتيس»، كما دمجت تبادل البيانات في الوقت الفعلي، ونفّذت الاندماج وتعيين المهام عبر أنظمة استشعار متنوعة للكشف بشكل أسرع عن التهديدات المحمولة جواً وغيرها.

* اختبار «الحافة 23» EDGE23 للجيش، سمحت «لاتيس» لجندي واحد «بإدارة فريق متكامل من الطائرات غير المأهولة المتعددة لتحديد موقع صاروخ أرض - جو وتحديده وتدميره».

كما منحت وحدة الابتكارات الدفاعية عقوداً إلى شركات، بهدف تطوير نظم لضمان الاتصالات للطائرات دون طيار في بيئة حرب كهرومغناطيسية ثقيلة.

هل يمنع «ربليكيتر» الحرب العالمية الثالثة؟

أطلقت وزارة الدفاع «ربليكيتر» Replicator خصوصاً لردع العمل العسكري الصيني في المحيط الهادئ. وفي حدث لمؤسسة بالاس يوم الأربعاء، ناقش رئيس القيادة البحرية الأميركية في المحيط الهادئ، الأدميرال سام بابارو، الدور الذي يمكن أن تلعبه الأنظمة المستقلة في الردع؛ أي مثل الدور الذي تقدمه الطائرات من دون طيار البحرية الأوكرانية في البحر الأسود.

وقال بابارو: «لا يحتاج المرء في الواقع إلى تحقيق التفوّق الجوي والبحري الكامل على مساحة عندما يحاول الخصم الحصول عليها. ربما يحتاج المرء فقط إلى حرمان الطرف الآخر من ذلك، ويمكنه القيام بذلك بتكلفة منخفضة... لقد رأينا ذلك بالفعل في الممارسة العملية، وتعلمنا ذلك من أوكرانيا في البحر الأسود، حيث تم تدمير طرّاد (سلافا) وإغراقه -بواسطة طائرة من دون طيار بحرية أوكرانية- ومن المهم أن نتعلّم هذا الدرس من ذلك ومن البحر الأسود».

مهمات الردع والهجوم

كما أوضح بابارو كيف يمكنه استخدام مستويات مختلفة من الاستقلالية لمهام مختلفة بصفتها جزءاً من جهود الردع هذه. وقال إنه بالنسبة إلى المهام الهجومية، فإن الحفاظ على السيطرة البشرية أمر بالغ الأهمية. ولكن بالنسبة إلى الدفاع عن الأسطول، فإن مزيداً من الاستقلالية يمكن أن يساعد في تسريع وقت رد الفعل.

وأضاف: «على سبيل المثال، إذا كانت غارة من الصواريخ الباليستية تقترب من وحدتك، فهذا هو الوقت الذي قد ترغب فيه في تشغيل نظامك بالكامل، وحمل تلك الأسهم التي تُوجه نحوه من ناحية أخرى. أما إذا كنت تنفّذ هجوماً معقداً على نظام عدو، فهذه هي الحالة التي قد ترغب فيها في القيام بذلك بحذر شديد، لأنك بذلك تقتل أرواحاً».

* مجلة «ديفنس وان»: خدمات «تريبيون ميديا».