جهاز لتوليد الكهرباء باستخدام البكتيريا

طوّر علماء في جامعة ماساتشوستس أمهيرست الأميركية، الاكتشافات البحثية السابقة لقدرات بكتيريا «جيوباكتير» على توصيل الكهرباء، إلى منتج جديد سموه «مولد يعمل بالهواء» أو «Air - gen»، لتوليد الكهرباء من الرطوبة في الهواء، وهي تقنية جديدة يمكن أن تكون لها آثار مهمة على مستقبل الطاقة المتجددة وتغير المناخ.
ويوفر هذا الجهاز الذي نشرت دورية «نيتشر» بحثاً عنه أول من أمس، وعداً بحصاد دائم للطاقة، بشكل يجعله يتميز عن التقنيات المعروفة، مثل الخلايا الشمسية، والتي يتوقف عملها على متطلبات بيئية محددة، تجعل هناك شروطاً في الأماكن التي يمكن اختيارها لتعمل بها وتحدّ من قدرتها على الإنتاج المستمر للطاقة، بينما تتوفر الرطوبة بشكل مستمر في الغلاف الجوي، بما يجعل هناك إنتاج مستدام للكهرباء.
ويستخدم هذا الجهاز الأسلاك البروتينية النانوية الموصلة بالكهرباء التي تنتجها بكتيريا «جيوباكتير»، حيث يقوم بتوصيل الأقطاب الكهربائية بالأسلاك البروتينية بطريقة يتم بها توليد التيار الكهربائي من بخار الماء الموجود بشكل طبيعي في الغلاف الجوي.
وهذه البكتيريا تعيش في التربة والرواسب، واكتشف العلماء قبل نحو عامين القدرات الغريبة لها في توصيل الكهرباء، حيث وجدوا أنها تقوم بذلك من خلال ألياف بروتينية تشبه الأسلاك المعدنية، وتكون أصغر 100 ألف مرة من سماكة شعرة الإنسان، وهو ما دعاهم إلى تسميتها بـ«الأسلاك النانوية الميكروبية».
ويحتاج هذا الجهاز وفق الدراسة إلى طبقة رقيقة من الأسلاك النانوية الميكروبية، التي يقل سمكها عن 10 ميكرونات، ويوضع الجزء السفلي من هذه الطبقة على قطب كهربائي، بينما يوجد قطب كهربائي أصغر يغطي جزءاً آخر منها، وتمتص هذه الطبقة بخار الماء من الجو، ومن خلال مزيج من الموصلية الكهربائية والكيمياء السطحية للأسلاك النانوية للبروتين، إلى جانب المسام الدقيقة بين الأسلاك النانوية داخل الطبقة، يتم توليد تيار كهربائي بين القطبين.
ويقول د.جون ياو، الباحث الرئيس بالدراسة في تقرير نشره موقع جامعة ماساتشوستس أمهيرست بالتزامن مع نشر الدراسة: «نحن حرفياً ننتج الكهرباء من الهواء، بجهد ثابت يبلغ نحو 0.5 فولت عبر طبقة بسمك 7 ميكرومترات، وهذا هو التطبيق الأكثر إثارة لأسلاك البروتين النانوية المنتجة من بكتيريا (جيوباكتير)».
ويضيف: «الجيل الحالي من الجهاز قادر على تشغيل الإلكترونيات الصغيرة، ونتوقع أن يصل إلى النطاق التجاري قريباً، وسنعمل في خطوات تالية على تصغيره، بحيث يمكن دمجه مع الهواتف المحمولة للتخلص من الشحن الدوري». ومن التطبيقات الأخرى التي يشير إليها إمكانية دمج هذه التكنولوجيا في طلاء الجدران بما يساعد على تزويد المنزل بالطاقة.