ابتکار فی «الأوراق الاصطناعیه» بجامعه کامبریدج: جهاز یُنتج وقودًا نظیفًا باستخدام ضوء الشمس

وفقًا لوکاله ساعد للأنباء العلمیه، نقلاً عن وکاله الأنباء الإیرانیه (إیسنا)، تُسهم صناعه الکیمیاء بحوالی 6٪ من انبعاثات الکربون العالمیه. والآن، یستکشف فریق من جامعه کامبریدج أسالیب مبتکره قد تفصل هذا القطاع الحیوی عن الاعتماد على الوقود الأحفوری.

کما أفاد موقع Science Daily، یشمل اختراقهم جهازًا هجینًا یجمع بین البولیمرات الممتصه للضوء وإنزیمات بکتیریه لتحویل ضوء الشمس والماء وثانی أکسید الکربون إلى فورمات، وهو وقود نظیف یمکنه أیضًا تزوید الطاقه للتفاعلات الکیمیائیه اللاحقه.

تحاکی هذه "الورقه شبه الاصطناعیه" التمثیل الضوئی الطبیعی وتعمل بالکامل بطاقه ذاتیه. وعلى عکس النماذج السابقه التی اعتمدت على مواد سامه أو غیر مستقره، یستخدم هذا النظام البیو-هجین مکونات غیر سامه، ویحقق کفاءه أعلى، ویظل مستقرًا دون إضافات کیمیائیه.

أظهرت التجارب أن الفریق نجح فی تحویل ثانی أکسید الکربون إلى فورمات باستخدام ضوء الشمس، ثم استخدامه مباشره فی سلسله تفاعلات لإنتاج مرکب صیدلانی قیم بنسبه عالیه من العائد والنقاء.

وهذه هی المره الأولى التی تُستخدم فیها أشباه الموصلات العضویه کمکونات ممتصه للضوء فی نظام بیولوجی-هجین من هذا النوع، ما قد یمهد الطریق لجیل جدید من الأوراق الاصطناعیه الصدیقه للبیئه.

تعتبر صناعه الکیمیاء حجر الزاویه فی الاقتصاد العالمی، حیث تنتج مجموعه واسعه من المنتجات، من الأدویه والأسمده إلى البلاستیک والدهانات والإلکترونیات ومستحضرات العنایه الشخصیه. ویختص فریق البحث بتطویر أجهزه تحول ضوء الشمس إلى وقود ومرکبات کربونیه دون الحاجه إلى الوقود الأحفوری. ومع ذلک، اعتمدت العدید من تصامیمهم السابقه على محفزات اصطناعیه أو أشباه موصلات غیر عضویه تتدهور بسرعه، تهدر جزءًا کبیرًا من الطیف الشمسی، أو تحتوی على عناصر سامه مثل الرصاص.

فی الجهاز الجدید، تُدمج أشباه الموصلات العضویه مع إنزیمات من بکتیریا مختزله الکبریت لتقسیم الماء إلى هیدروجین وأکسجین أو لتحویل ثانی أکسید الکربون إلى فورمات.

کما تعامل الباحثون مع تحدٍ طویل الأمد: إذ تتطلب معظم الأنظمه إضافات کیمیائیه تسمى المخازن (Buffers) للحفاظ على نشاط الإنزیمات، ما یقلل من الاستقرار. وبدمج إنزیم مساعد، یعمل النظام فی محلول بسیط یشبه المیاه الفواره دون إضافات ضاره بالبیئه.

أظهرت الاختبارات أن الورقه الاصطناعیه تولد تیارات قویه، موجهه الإلکترونات نحو تفاعلات إنتاج الوقود بکفاءه شبه کامله، وعمل الجهاز بشکل مستمر لأکثر من 24 ساعه، أی أکثر من ضعف زمن التشغیل فی النماذج السابقه.

ویهدف الباحثون إلى زیاده متانه الجهاز وتکییفه لإنتاج أنواع أخرى من المرکبات الکیمیائیه.