طريقة ثورية لتحويل الفضلات البشرية إلى كهرباء "نظيفة"!
تاريخ النشر: 11th, September 2023 GMT
تمكّن مهندسو إلكترونيات حيوية من إنتاج سلالة من بكتيريا الإشريكية القولونية القاتلة التي يمكنها توليد الكهرباء مع ازدهار الميكروب في مياه الصرف الصحي الخام.
وتعرف الإشريكية القولونية بأنها مجموعة واسعة ومتنوعة من البكتيريا الموجودة في أمعاء الإنسان والحيوان، وكذلك في الطبيعة، حيث تتغذى على المواد العضوية المتحللة.
ومن المتوقع أن يُحدث هذا الاختراق ثورة في جهود الطاقة المستدامة، ويمكن أن يحوّل ما يزيد عن 640 مليار رطل من الفضلات البشرية المنتجة كل عام، إلى منجم ذهب حقيقي لشركات المرافق.
وغالبا ما يتم توليد الكهرباء من تدفق المياه عبر توربينات، كما هو الحال مع السدود الكهرومائية، أو البخار الساخن المتدفق عبر توربينات، كما يحدث مع الطاقة النووية وبعض محطات الفحم والغاز الطبيعي.
لكن هذه الطريقة الجديدة، التي تغمس قطبين كهربائيين في تيار من المياه الملوثة، تستخدم نسخة جديدة ذات طاقة زائدة من النشاط الكهروكيميائي المعتاد لبكتيريا الإشريكية القولونية، لتوليد تيار كهربائي من مياه الصرف الصحي إلى الأسلاك.
وأفاد الباحثون أن بكتيريا الإشريكية القولونية المُعدلة بيولوجيا كانت أفضل بثلاث مرات في توليد تيار كهربائي من البكتيريا التقليدية.
وعلى عكس الطرق السابقة، يمكن لهذه السلالة الجديدة إنتاج الكهرباء من خلال هضم أو استقلاب مجموعة متنوعة من المواد العضوية، وليس فقط البراز البشري.
ويمكن لهذا الابتكار أن يقلل بشكل كبير من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون التي أدت إلى ارتفاع درجة حرارة المناخ بسبب توليد الكهرباء من حرق النفط والفحم والغاز الطبيعي.
وقالت أرديميس بوغوسيان، أستاذة الهندسة الكيميائية في كلية الفنون التطبيقية الفيدرالية في لوزان (EPFL): "على الرغم من وجود ميكروبات غريبة تنتج الكهرباء بشكل طبيعي، إلا أنها لا تستطيع القيام بذلك إلا في وجود مواد كيميائية محددة".
إقرأ المزيد
واستخدمت بوغوسيان وفريقها عملية تُعرف باسم نقل الإلكترون خارج الخلية (EET) لهندسة البكتيريا بهدف جعلها ميكروبات كهربائية عالية الكفاءة.
وأدى إنشاء مسار EET الكامل هذا داخل الإشريكية القولونية، إلى بكتيريا تنتج التيار الكهربائي بمعدل 3 أضعاف إنتاج الاستراتيجيات التقليدية للبكتيريا الكهربائية الحيوية.
وتحقق ذلك من خلال دمج مكونات من نوع من البكتيريا المشهورة بتوليد الكهرباء، Shewanella oneidensis MR-1، مع بكتيريا الإشريكية القولونية.
وكانت النتيجة ميكروبا بمسار كهربائي يمتد على الأغشية الداخلية والخارجية لكل كائن حي وحيد الخلية، ما يؤدي إلى توسيع إنتاجه الكهربائي.
وأثبتت سلالة الإشريكية القولونية الجديدة قدرتها على إنتاج الكهرباء مع استقلاب مجموعة متنوعة من الركائز العضوية.
وتقول بوغوسيان: "لم تكن الميكروبات الكهربائية الغريبة قادرة حتى على البقاء على قيد الحياة، في حين كانت البكتيريا الكهربائية المهندسة بيولوجيا قادرة على الازدهار بشكل كبير عن طريق تغذية الفضلات".
وقال فريق EPFL إن الآثار المترتبة على دراستهم تمتد إلى ما هو أبعد من معالجة النفايات. كما يعتقدون أن البكتيريا القولونية المهندسة يمكن أن تساعد في تشغيل خلايا الوقود الميكروبية وتشغيل أجهزة الاستشعار الحيوية الخاصة.
نشرت نتائج البحث في مجلة Joule العلمية الخاضعة لمراجعة النظراء.
المصدر: ديلي ميل
المصدر: RT Arabic
كلمات دلالية: كورونا الطاقة الكهربائية بحوث تولید الکهرباء
إقرأ أيضاً:
دراسة لقرية معزولة.. التواصل الاجتماعي يغير بكتيريا الأمعاء
يميل الأصدقاء إلى مشاركة اهتمامات مشتركة، وأذواق، وأنماط حياة، وسمات أخرى، لكن دراسة جديدة بقيادة جامعة ييل أظهرت أن أوجه التشابه بين الأصدقاء يمكن أن تشمل أيضاً تكوين الميكروبات التي تعيش في الأمعاء.
في الدراسة، جمع الباحثون بين رسم خرائط شاملة للشبكات الاجتماعية لـ 1787 بالغاً، يعيشون في 18 قرية معزولة في هندوراس، مع بيانات ميكروبيوم مفصلة من كل مشارك.
وبحسب "مديكال إكسبريس"، تضمنت قاعدة البيانات الضخمة 2543 نوعاً ميكروبياً و339137 سلالة مختلفة، ذات متغيرات جينية وثيقة من نفس النوع تشترك في بعض السمات غير الموجودة في أعضاء آخرين من النوع.
وفحص الباحثون العلاقة بين بنية الشبكات الاجتماعية للأشخاص، وتكوين الميكروبيوم والبكتيريا والكائنات الحية الدقيقة الأخرى التي تسكن الجهاز الهضمي للأفراد.
ووجدوا أن الأشخاص المتصلين من خلال مجموعة متنوعة من أنواع العلاقات، بما في ذلك الروابط غير العائلية وغير المنزلية، يُظهرون أوجه تشابه في ميكروبيوم الأمعاء تتجاوز ما قد يتوقعه المرء بالصدفة.
وقال الدكتور فرانسيسكو بيجيني، الباحث المشارك،: "لقد وجدنا أدلة قوية على حدوث تقاسم الميكروبيوم بين أشخاص ليسوا من العائلة، ولا يعيشون معاً، حتى بعد مراعاة عوامل أخرى مثل النظام الغذائي ومصادر المياه والأدوية".
وأضاف: "في الواقع، كان تقاسم الميكروبيوم أقوى مؤشر للعلاقات الاجتماعية للأشخاص في القرى التي درسناها، إلى جانب خصائص مثل الثروة أو الدين أو التعليم".
تقاسم الروابطوحدثت أعلى كمية من تقاسم الميكروبات بين الأزواج والأشخاص الذين يعيشون في نفس الأسر.
لكن الباحثين لاحظوا أيضاً معدلات مرتفعة من التقاسم بين الروابط الأخرى، بما في ذلك الأصدقاء، أو حتى الروابط الاجتماعية من الدرجة الثانية (مثل أصدقاء الأصدقاء).
وعلاوة على ذلك، كان الأشخاص في مركز الشبكات الاجتماعية أكثر تشابهاً مع بقية القرويين من الأشخاص في المحيط الاجتماعي، بما يتماشى مع التدفق الاجتماعي للميكروبات عبر الروابط الشبكية داخل القرى.
كما ارتبط تكرار قضاء الأشخاص للوقت معاً، بما في ذلك عدد المرات التي يتشاركون فيها وجبات الطعام أو كيفية تحية بعضهم البعض - سواء بالمصافحة أو العناق أو القبلات - بزيادة في المشاركة الميكروبية.
روابط أقلفي الوقت نفسه، لاحظ الباحثون مشاركة ميكروبية أقل بين الأشخاص المقيمين في نفس القرية الذين يفتقرون إلى العلاقات الاجتماعية مع بعضهم البعض. ورأوا مشاركة أقل بين الأفراد الذين يعيشون في قرى منفصلة.
وبعد عامين من جمع البيانات الأولية، أعاد الباحثون قياس الميكروبات لمجموعة فرعية من 301 مشارك من 4 قرى.
ووجدوا أن الأفراد من هذه المجموعة الفرعية الذين كانوا متصلين اجتماعياً أصبحوا أكثر تشابهاً ميكروبياً من الذين لم يكونوا متصلين.
أمير منطقة نجران يدشّن جمعية مناسبات للثقافة والترفيه بمحافظة شرورة