يساعد الميكروب الموجود في حقول الأرز على تحويل غاز الميثان إلى وقود حيوي. صورة: ياماناكا تاماكي عبر فليكر

إن الإبداع في المختبرات حول العالم يستغل الميكروبات والماء والهواء الساخن لإنتاج أنواع مختلفة من الطاقة المتجددة من غازات الدفيئة.

وقد وجد العلماء السويسريون طريقة ل تحويل غاز الميثان الدفيئة القوي إلى ميثانول الوقود - بمساعدة من الماء وحافز بسيط.

في غضون ذلك ، اختبر باحثون أمريكيون طريقة لتحويل الميثان إلى وقود حيوي ، أو مواد كيميائية متخصصة ، أو حتى تغذية الماشية مساعدة من ميكروب واحد من حقول الأرز وآخر من بحيرة سيبيريا.

وفي النرويج ، يختبر المهندسون شيئًا يبدو أبسط: فهم يريدون ذلك استغلال الهواء كبطارية يمكنها تخزين فائض الطاقة المتجددة.

جميع الدراسات الثلاث هي أمثلة على مستويات مذهلة من الإبداع والاختراع أثبتت مرارا وتكرارا في مختبرات العالم كما الكيميائيين والمهندسين وعلماء الأحياء المجهرية التركيز على التحدي الكبير للطاقة.

انبعاثات غازات الاحتباس الحراري

انهم جميعا تسعى طرق للحد من انبعاثات غازات الدفيئة من احتراق الوقود الأحفوري، من خلال إعادة التدوير لهم ، من خلال كونها أكثر كفاءة ، من خلال القضاء على النفايات ، و تسخير ضوء الشمس والهواء والماء إلى تحسين الطبيعة.

يمكن لأي من هذه التقنيات أن تسهم في يوم من الأيام مساهمة قوية في كفاءة الطاقة ، وعلى الرغم من أن كل هذه الطرق بعيدة كل البعد عن الاستغلال الروتيني ، إلا أنها تثبت ، مرارًا وتكرارًا ، أن الباحثين جلب أفكار جديدة لمشكلة على الأقل قديمة قدم الثورة الصناعية.

يأتي مصدر إلهام واحد من الميثان ، وهو غاز دفيئة أكثر قصرًا في الغلاف الجوي من ثاني أكسيد الكربون ، ولكنه أيضًا أكثر كفاءة في مساهمته في الاحترار العالمي.

وهو معروف بالغاز "الطبيعي" ، ولكن الزراعة - من حقول الأرز إلى مراعي الماشية - تنتج كميات هائلة من الميثان، وكذلك مصادر الوقود الأحفوري.

"نأخذ منتج نفايات عادة ما يكون عبارة عن نفقات ورفعه إلى الكتلة الحيوية الميكروبية التي يمكن استخدامها لصنع الوقود والأسمدة والأعلاف الحيوانية والمواد الكيميائية وغيرها من المنتجات"

الباحثون من المعهد الاتحادي السويسري للتكنولوجيا، والمعروفة باسم ETH زيوريخ ، في تقرير في مجلة العلوم أنها ابتكرت نظام الحفاز على أساس احتواء النحاس الزيوليت، مع خاصية غير متوقعة.

يمكن أن يتحول الميثان ، مع الصيغة الكيميائية CH_4, في الميثانول السائل ، (CH₃OH ،) عن طريق استغلال الأكسجين في الماء ، ويمكن أن تفعل ذلك بكفاءة 97٪.

ويبقى ذلك فقط؟ ويقولون إنها عملية، وهي حتى الآن عملية مكلفة "فقط مجدية اقتصاديًا على نطاق واسع جدًا"، وهي ليست شيئًا يمكن للمهندسين الاستفادة منه، على سبيل المثال، في المحيط أو منصة حفر النفط في الصحراء، حيث لا يزال عمال النفط "يشعلون" النفايات. الميثان من الآبار.

لكن فريق من المختبر الوطني شمال غرب المحيط الهادئ (PNNL) في ولاية واشنطن ، الولايات المتحدة ، لديها شيء يمكن أن يكون أكثر قابلية للحركة: مفاعل حيوي يمكنه تحويل الميتان الذي يتم التقاطه في حقول النفط وفي المزارع إلى مادة جيلاتينية عميقة وغنية بالطاقة يمكن استغلالها مجموعة من المنتجات.

هذه العملية تعتمد على اثنين من الميكروبات التي لا توجد عادة في نفس المكان ، فهي تكتب مجلة Bioresource التكنولوجيا.

واحد يعرف باسم Methylomicrobium alcaliphilum 20Z ويتغذى على الميثان في مواقع طمر النفايات وحقول الأرز. ويعرف الآخر فقط باسم Synechococcus 7002 ويعيش في بحيرة سيبيريا ، باستخدام الضوء وثاني أكسيد الكربون لإطلاق الأكسجين.

ويقول علماء واشنطن إنهم يشاركون معا في "اقتران الأيض الإنتاجي" لإنتاج شيء جديد.

يقول هانز بيرنشتاين ، المهندس الكيميائي والبيولوجي الذي هو عضو في: "نأخذ منتج نفايات عادة ما يكون عبارة عن نفقة ونقوم بترقيتها إلى الكتلة الحيوية الميكروبية التي يمكن استخدامها لصنع الوقود والأسمدة والأعلاف الحيوانية والكيميائية وغيرها من المنتجات". فريق البحث PNNL.

منصة التكنولوجيا الحيوية

"يكمل الكائنان بعضهما البعض ، ويدعم كل منهما الآخر. لقد أنشأنا منصة للتكنولوجيا الحيوية قابلة للتكيف مع الميكروبات التي يمكن تتبعها جينيا لتوليف الوقود الحيوي والكيمياء الحيوية. "

في النرويج ، المهندسين من مؤسسة الطاقة SINTEF لقد درسنا طريقة أخرى للعبة القوة. هم شركاء في المشروع الأوروبي لإيجاد طرق لتخزين الطاقة تحت الأرض.

ويريدون إعادة الطاقة إلى الدورة الدموية بواسطة بطارية تعتمد ببساطة على الهواء الساخن. يتم تسخين الهواء عن طريق فائض الطاقة من الرياح والطاقة الشمسية ، ثم يتم تخزينها في كهف تحت سطح الأرض.

يمر تدفق الهواء الساخن من خلال كهف بوابة مليء بالصخور المسحوقة ، ويسخن الصخرة. يتم تخزين الهواء المضغوط البارد في كهف ثانٍ ، وعند الحاجة ، يتم إطلاقه من خلال الصخور الساخنة.

ومن ثم يتم ضخها عبر التوربين لتوليد الكهرباء لتلبية الطلب في أوقات الذروة ، أو الطلب عند عدم قدرة خلايا الطاقة الشمسية على تحقيقها ، أو في أي وقت تنخفض فيه الريح وتسقط ريش التوربينات.

هناك صيد ، ولكن. لنفتيش التخزين تحت الأرض لمثل هذه البطارية سيكون مكلفًا للغاية.

لكن جيوفاني بيريلو ، وهو عالم أبحاث يعمل كمدير للمشروع ، يقول: "إننا نعتبر الأنفاق والألغام غير المستخدمة مواقع تخزين محتملة ، والنرويج لديها الكثير منها.

"كلما زادت حرارة الانضغاط التي احتفظ بها الهواء عند إطلاقه من المتجر ، كلما كان بإمكانه القيام بمزيد من العمل أثناء مروره عبر التوربين الغازي. ونعتقد أننا سنكون قادرين على الحفاظ على المزيد من هذه الحرارة مما يمكن لتكنولوجيا التخزين الحالية ، وبالتالي زيادة الكفاءة الصافية. "- شبكة أخبار المناخ