مشاريع رائدة لإنتاج الطاقة الكهروشمسية في السعودية

«النفط الجديد» الذي لا ينضب

منشأة لإنتاج الطاقة الكهربائية من الألواح الشمسية في العينية شمال العاصمة الرياض (أ.ف.ب)
منشأة لإنتاج الطاقة الكهربائية من الألواح الشمسية في العينية شمال العاصمة الرياض (أ.ف.ب)
TT

مشاريع رائدة لإنتاج الطاقة الكهروشمسية في السعودية

منشأة لإنتاج الطاقة الكهربائية من الألواح الشمسية في العينية شمال العاصمة الرياض (أ.ف.ب)
منشأة لإنتاج الطاقة الكهربائية من الألواح الشمسية في العينية شمال العاصمة الرياض (أ.ف.ب)

تتأهب السعودية لانطلاقة عالمية رائدة في مشاريع الطاقات البديلة بعد الإعلان عن توقيع الأمير محمد بن سلمان بن عبد العزيز، ولي العهد السعودي، مع «سوفت بنك» الياباني على مذكرة تفاهم للبدء بمشروع لإنتاج 200 غيغاواط من الطاقة الكهربائية المستمدة من الطاقة الشمسية بحلول عام 2030، بقيمة إجمالية تقدر بـ200 مليار دولار أميركي.
- مشروع ضخم
يعد هذا المشروع الأضخم في التاريخ لإنتاج الطاقة من الشمس وهو أكبر بمئات المرات من أي من المشاريع، وأكبر مشروع موجود حالياً يقدر بنحو 1.5 غيغاواط، أما أكبر الخطط التي بدأ تنفيذها حالياً فهي في اليونان وأستراليا بقدرة 2 غيغاواط لكل منهما.
وستكون أولى محطتين في هذا المشروع بقدرة 7.2 غيغاواط، وسيبدأ الإنتاج منهما في عام 2019 وفقا للخطط. وأشار الخبراء إلى المساحة الهائلة المطلوبة لإنتاج هذا المقدار من الطاقة باستخدام التكنولوجيا المتوفرة حالياً في حال تم البناء في موقع واحد، حيث ذكر موقع «كوارتز» أن المشروع في حال مقارنته مع واحدة من أكبر محطات توليد الطاقة من أشعة الشمس مثل المحطة الموجودة في الهند من ناحية «نسبة الإنتاج لمساحة المحطة» فسيكون بحاجة لنحو 5000 كلم مربع، مما يعني أنه سيكون أكبر من بعض كبرى مدن العالم مثل لندن ومدينة نيويورك؛ بينما بينت إحصاءات أخرى أن المساحة المطلوبة تقدَر بـ2023 كلم مربع، حتى مع هذا التقدير ما زال أكبر من كبرى المدن.
وتتميز السعودية بوجودها داخل نطاق ما يسمى الحزام الشمسي العالمي والمحصور بين 35 درجة شمالا و35 درجة جنوبا، وأغلب أيام السنة هي أيام مشمسة بمعدل 3000 ساعة سنويا.
- حزام شمسي
وتتميز أيضا بالمساحات الشاسعة ونسبة عالية من الإشعاع الشمسي تقدر بنحو 2450 «كيلوواط. ساعة» لكل متر مربع وهذا يجعلها قادرة على إنتاج كميات ضخمة من الطاقة قابلة للبيع، وثروات معدنية من الأرض مهمة في تصنيع الألواح الشمسية والمعدات مثل السيليكا والنحاس وغيرها، مما يجعلها في صدارة الدول للاستثمار في صناعة واستغلال الطاقة الشمسية. هذا غير الحاجة المتزايدة للاعتماد على مصدر آخر للطاقة غير النفط لتوليد الكهرباء مثلا، وخصوصاً إذا أخذنا بعين الاعتبار الارتفاع المتزايد للطلب على الطاقة الكهربائية والذي وصل لمعدل عال.
هذا وسيوفر المشروع كما هو متوقع نحو 100 ألف وظيفة وزيادة في الناتج المحلي بنحو 12 مليار دولار، إضافة لتوفير نحو 40 مليار دولار سنوياً.
وتعتبر الطاقة الشمسية نوعاً من أنواع الطاقة النظيفة، وعملية تحويلها إلى طاقة كهربائية لا تتخللها أي انبعاثات لأي مركب كيميائي للبيئة المحيطة، الأمر الذي يجعلها طاقة نظيفة تجنب الإنسان التلوث الذي يؤدي إلى الكثير من المشاكل الصحية ومشاكل المناخ مثل الاحترار الجوي بسبب تلك، وأثر أنواع الطاقة غير المتجددة أو غير النظيفة كبير جدا على البيئة.
كما أن الطاقة الشمسية لن تنضب إلا بزوال الشمس وهذا مستبعد، أضف لذلك أن وسائل التقدم العلمي والتكنولوجي رفعت فاعلية تحويل طاقة هذه الأشعة لطاقة كهربائية لتصل لنحو 40 في المائة، كما أن انخفاض تكلفة البنية التحتية في السنوات الأخيرة لبناء هذه المحطات وقلة الصيانة المطلوبة وطول العمر الافتراضي الذي يكون في الغالب 25 سنة لهذه الألواح بدأ بجعل هذه الطاقة منافسا حقيقيا من ناحية التكلفة أيضا لغيرها.
ولكن الأمور تصعب قليلا عند محاولة تخزين الكهرباء المنتجة. وهناك عامل مهم للكثير من الدول وهو تحقيق الاكتفاء الذاتي من الطاقة أو على الأقل تقليل الاعتمادية والحاجة للغير.



تقنية مجهرية متطورة لتتبّع تسلسل الحمض النووي والبروتينات داخل الخلية الحية

تقنية مجهرية متطورة نجحت في التعرف على اسباب متلازمة الشيخوخة المبكرة
تقنية مجهرية متطورة نجحت في التعرف على اسباب متلازمة الشيخوخة المبكرة
TT

تقنية مجهرية متطورة لتتبّع تسلسل الحمض النووي والبروتينات داخل الخلية الحية

تقنية مجهرية متطورة نجحت في التعرف على اسباب متلازمة الشيخوخة المبكرة
تقنية مجهرية متطورة نجحت في التعرف على اسباب متلازمة الشيخوخة المبكرة

أظهرت تقنية مجهرية متطورة أنها أداة قوية يمكنها تتبّع تسلسل الحمض النووي «دي إن إيه»، وتحديد مواقع البروتينات داخل الخلايا السليمة في وقت واحد.

وتسمح هذه التقنية - التي طوّرها باحثون في جامعة هارفارد - للعلماء بجمع صورة مفصلة حول كيفية تفاعل الحمض النووي والبروتينات، دون الحاجة إلى كسر الخلية، وهذا مهم بشكل خاص لفهم كيفية عمل البروتينات والجينات معاً داخل النواة، وكيف تؤثر هذه التفاعلات على الوظائف الخلوية.

ترتيب الحمض النووي داخل الجينوم

إن هذا النهج قد يكون مفيداً بشكل خاص للباحثين الذين يدرسون كيف يتم لفّ الحمض النووي حول البروتينات وحشره في نُوى الخلايا، وكيف يمكن لموقع الجينات داخل هذا «الخليط» أن يؤثر على نشاطها.

ويقول جيسون بوينروسترو عالم الوراثة في جامعة هارفارد في كمبردج بولاية ماساتشوستس الأميركية، في الدراسة التي قادها، ونُشرت على موقع «bioRxiv» في 10 أكتوبر (تشرين الأول) 2024، أن الحمض النووي بوصفه سلسلة خطية من المعلومات يتعيّن تنظيمها داخل نواة خلية امتدادها 5 ميكرومترات، وعلى العلماء معرفة كيفية انطواء كل هذه المعلومات داخل النواة. وعليه قام الباحثون باستخدام إنزيم ينسخ الحمض النووي، ودمج مكونات الحمض النووي التي تحمل علامات فلورية «fluorescent tags» (الصبغة الفلورية عبارة عن مركب كيميائي مُشِعّ يمكنه إعادة إصدار الضوء عند إثارة الليزر له، للمساعدة في اكتشاف جزيء حيوي مثل البروتين، أو الأجسام المضادة، أو الأحماض الأمينية)، ومن خلال تتبّع تسلسل العلامات الفلورية تمكّنوا من تحديد ترتيب قواعد الحمض النووي في الجينوم.

تقنية مجهرية متطورة نجحت في التعرف على اسباب متلازمة الشيخوخة المبكرة

تقنية المجهر التوسّعي

عرف الباحثون منذ فترة طويلة كيفية وضع علامات على البروتينات لتتبّع مواقعها، ولكن دقة المجهر الضوئي محدودة بطول موجة الضوء، ما يجعل من الصعب التمييز بين خيوط الحمض النووي ذات العلامات الفلورية، أو البروتينات القريبة جداً بعضها من بعض، وهذا يفرض مشكلة خاصة نتيجة الحدود الضيقة للنواة.

لذا أضاف الفريق طريقة أخرى تسمى المجهر التوسعي «expansion microscopy»، وتعتمد هذه التقنية على هُلام يخترق الخلايا، ثم ينتفخ عندما يمتصّ الماء، ومع تمدُّد الهُلام فإنه يدفع الجزيئات بعيداً بعضها عن بعض، ما يجعل من السهل التمييز بين جزيء بروتين واحد وبين الآخر.

والمجهر التوسعي أو علم المجهريات التوسعي هو أسلوب في علم المجهريات، يقوم على تضخيم العينة بدلاً من استخدام المجهر مباشرةً لمعاينتها. ويتم ذلك عبر استخدام شبكة من البوليمرات القابلة للانتفاخ، وهو ما يسمح بدراسة الكيانات الصغيرة داخل بعض الخلايا التي لا يمكن رؤيتها بطرق المجهريات العادية حتى عالية الدقة منها.

مرض الشيخوخة المبكرة

ومن خلال الجمع بين الطريقتين تمكّن العلماء من تصوّر تسلسلات الحمض النووي ومواقع البروتينات بدقة عالية، وقد تم تطبيق هذا النهج بالفعل على دراسة مرض الشيخوخة المبكرة (Progeria)، وهو نوع محدّد من متلازمة الشيخوخة المبكرة، والمعروفة أيضاً باسم متلازمة «هتشينسون - غيلفورد» (Hutchinson – Gilford syndrome)، (وهو اضطراب وراثي نادر يُسرع الشيخوخة لدى الأطفال).

ووجد الباحثون أن البروتينات الطافرة التي تسمى «اللامينات» (Lamins) (هي بروتينات ليفية في شكل خيوط توفر وظيفة هيكلية، وتنظيم النسخ في نواة الخلية)، التي توجد عادةً على محيط النواة تغزو الجزء الداخلي من النواة لدى مرضى المتلازمة، وتعمل هذه «اللامينات» الطافرة على تعطيل الترتيب المعتاد للكروموسومات، وقمع نشاط الجينات، على غرار ما يحدث في الشيخوخة الطبيعية.

وتؤدي الطفرة في الجين المسمى «LMNA» إلى تراكم بروتين سام يسمى «بروجيرين» (progerin)، وهو ما يؤدي إلى مجموعة من أعراض الشيخوخة، مثل تساقط الشعر وتيبّس المفاصل، والأهم من ذلك مشاكل القلب والأوعية الدموية، مثل قصور القلب، والسكتة الدماغية، وهي الأسباب الرئيسية للوفاة لأولئك الذين يعانون من هذا المرض، حيث يبلغ متوسط العمر المتوقع لمعظم مرضى المتلازمة من 6 إلى 20 عاماً فقط.

منجم المعلومات

ويحرص العلماء في مجالات مثل أبحاث السرطان على تبنّي هذه التقنية؛ لأنها توفر رؤى غير مسبوقة حول كيفية تنظيم الحمض النووي، وكيف يؤثر تفاعله مع البروتينات على نشاط الجينات، ومع ذلك فإن الطريقة تتطلّب خبرة فنية كبيرة لتنفيذها.

ويشير بعض الخبراء، مثل كيلي روجرز، التي تدرس المجهر المتقدم في معهد والتر وإليزا هول للأبحاث الطبية في ملبورن بأستراليا، والتي لم تشارك بالدراسة، إلى أن تعقيد التقنية قد يَحُدّ في البداية من استخدامها على نطاق واسع، على الرغم من وجود إمكانية لتبسيط وتسويق البروتوكولات في المستقبل.

كما يقدم هذا النهج ثروة من المعلومات، ما قد يؤدي إلى إحداث ثورة في كيفية دراسة الباحثين لتفاعلات الحمض النووي والبروتينات في الأمراض. وهذا يفتح إمكانيات جديدة لفهم البيولوجيا الأساسية للخلايا، وخصوصاً في سياقات الشيخوخة والمرض.