تولید سوخت از خورشید فتوسنتز گیاهی را با فناوری حاصل دست انسان‌ها ترکیب کنید. نتیجه آن دستیابی به چیزهای خارق‌العاده‌ای است. به گزارش سیناپرس نخستین بار شخصی به نام پیدونگ یانگ ارگانیسم‌های زنده را به سیم‌های سیلیکنی دارای جریان الکتریسیته متصل کرد. در ابتدا هیچ‌کس تصور نمی‌کرد سرانجام جالب توجهی در پی باشد اما حقیقتاً […]
تولید سوخت از خورشید
فتوسنتز گیاهی را با فناوری حاصل دست انسان‌ها ترکیب کنید. نتیجه آن دستیابی به چیزهای خارق‌العاده‌ای است.
به گزارش سیناپرس نخستین بار شخصی به نام پیدونگ یانگ ارگانیسم‌های زنده را به سیم‌های سیلیکنی دارای جریان الکتریسیته متصل کرد. در ابتدا هیچ‌کس تصور نمی‌کرد سرانجام جالب توجهی در پی باشد اما حقیقتاً این‌گونه شد. او می‌گوید: وقتی این ایده را مطرح کردم هیچ‌کس اعتقادی به آن نداشت. البته تنها این میکروب‌ها نیستند که در این ایده‌پردازی هیجان‌انگیز به‌کار گرفته شده‌اند. آزمایشات یانگ در دانشگاه کالیفرنیا واقع در برکلی به همراه چند آزمایش محدود دیگر در سایر نقاط جهان نشان داد که برخی ارگانیسم‌ها نه تنها توانایی چشمگیری در رویارویی با الکترون‌های پمپاژ شده در سیم‌های سیلیکنی دارند بلکه این قابلیت را هم دارند که برای هفته‌ها در این شرایط زنده بمانند. این فرایند برای دانشمندان دستاوردهای خیره‌کننده‌ای به همراه داشت زیرا حالا دریچه‌ای نوین به سویشان باز شده که نشان می‌دهد چگونه می‌توان به منابع پایدار انرژی دست یافت.
امید اینجاست که ترکیب زیست‌شناسی و الکتریسیته به حل یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های پیش روی علم شیمی منجر شود، یعنی این‌که چگونه بتوان نور خورشید را دریافت کرده و به منبع ارزان و سبز انرژی برای استفاده همگان تبدیل نمود؟ در اینجا صحبت از بهره‌گیری از میکروب‌هاست. قرار است آنها را با دسته‌ای از پیشرفته‌‌ترین فناوری‌های حاصل دست بشر هماهنگ کرده تا بتوان از انرژی هنگفت خورشید بهره برد. شاید بتوانیم ریز کارخانه‌های سبزی تولید کنید که مواد شیمیایی مورد نظرمان را پمپاژ کنند. توماس مور از دانشگاه آریزونا که درباره دریافت انرژی خورشیدی تحقیقات زیادی انجام داده می‌گوید: طبیعت به خوبی می‌داند که چگونه فعل و انفعالات شیمیایی را انجام دهد. همچنین بشر هم می‌داند که چگونه جریان برق تولید کند. کاملاً منطقی به نظر می‌رسد که این دو را با یکدیگر ترکیب کنیم.
واقعیت اینجاست که تمایل بشر برای استفاده از توان هنگفت خورشید ریشه در تاریخی طولانی مدت دارد. پل کینگ از آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر آمریکا در کلورادو دوست دارد به نام شیمیدان ایتالیایی یعنی جاکومو اشاره شود. او سال ۱۹۱۲ در مجله ساینس ایده هیجان‌انگیز استفاده از انرژی خورشیدی را به همراه روشی مطرح کرد که گیاهان در قالب فوتوسنتز انجام می‌دهند. وی این‌گونه نوشته بود: تاکنون تمدن انسانی مشغول استفاده از انرژی خورشیدی فسیلی بوده است. حالا این پرسش مطرح می‌شود که آیا زمان آن فرا نرسیده که استفاده بهتری از این منبع انرژی داشته باشیم؟
زمان به سرعت گذشته و اکنون این تصور ایجاد شده که شاید فاصله‌ای با دستیابی به این چشم‌انداز نداشته باشیم! باید نگاهی به آمار و ارقام انداخت. در حال حاضر، صفحات خورشیدی ساخته شده از کریستال‌های سیلیکنی به‌طور میانگین ۱۵ تا ۲۰ درصد از نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل می‌کند. همزمان پیشرفت‌هایی در سایر مدل‌ها دیده می‌شود. انواع دیگری از سلول‌های خورشیدی که قابلیت مهم انعطاف‌پذیری داشته و البته قیمت زیادی هم ندارند روز به روز مؤثرتر از قبل طراحی و تولید می‌شوند.
حالا نکته اینجاست که گیاهان در مقایسه با صفحات خورشیدی عملکرد ضعیف‌تری دارند. از بعد بیش‌ترین میزان بازدهی گیاهان در تبدیل نور خورشید به بیومس تنها ۴٫۵ درصد است. البته در دنیای واقعی این رقم در بهترین میزان ممکن به حدود ۱۱ درصد می‌رسد.
با این حال در این مقایسه یک نکته نادیده گرفته شده است و آن این‌که جذب انرژی خورشید در طول شبانه‌روز امکان‌پذیر نیست. تابش نور خورشید (برای زمین) در طول شبانه‌روز پایدار نیست. این پرتو‌ها تنها در طول روز به ما می‌رسند و البته نباید روزهای ابری را هم از یاد برد. اما چه خوب می‌شود که بتوان الکتریسیته حاصل از تبدیل انرژی خورشیدی را برای استفاده در مواقع مورد نیاز ذخیره‌سازی نمود.
طی سال‌های گذشته فناوری‌های موجود به هماهنگی بهتری با منابع الکتریسیته رسیده‌اند اما ما هنوز اتکای زیادی به باتری‌ها داریم. باتری‌ها گران‌قیمت و حجیم هستند و با گذشت زمان با افت راندمان مواجه می‌شوند. در نقطه مقابل گیاهان در یک فرایند تکاملی دیدنی توانسته‌اند خود را با ناپدیدشدن خورشید در شب‌هنگام تطابق دهند. آنها انرژی دریافت شده را نه در ذرات باردار بلکه در یک سری ساختارهای شیمیایی ذخیره‌سازی می‌کنند. به بیان بهتر می‌توان گفت گیاهان از این طریق سوخت تولید می‌کنند.
دن ناکر از دانشگاه هاروارد و یکی از پیشگامان ایده فوتوسنتز شیمیایی می‌گوید: سوخت‌ها در مقایسه با باتری‌ها قابلیت ذخیره‌سازی بیش‌تری دارند. البته طبیعت بیش از این برای ذخیره‌سازی انرژی همچون یک باتری ظرفیت ندارد و اینجاست که ایده تلفیق فناوری‌های ساخت دست بشر و قابلیت‌های چشمگیر طبیعت به بحث گذاشته می‌شود.
برای دسترسی به جدید‌ترین شماره مجله New Scientist فایل پیوست را ملاحظه فرمایید.
این مطلب بدون برچسب می باشد.
دیدگاه بسته شده است.