سويسرا – 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”.

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: صحيفة المرصد الليبية

كلمات دلالية: تولید الکهرباء

إقرأ أيضاً:

تطوير تقنية لتحويل الإشارات الدماغية إلى كلام طبيعي بالذكاء الاصطناعي

العُمانية: تمكّن باحثون أمريكيون من تطوير تقنية جديدة تعتمد على تجميع الإشارات الدماغية المعقدة وتحويلها إلى كلام مسموع باستخدام الذكاء الاصطناعي، ممّا يمثّل قفزة نوعية في مجال واجهات التخاطب بين الدماغ والحاسوب، المعروفة باسم «BCIs».

وتمثّل التقنية الجديدة أملًا كبيرًا للأشخاص الذين يعانون من شلل حادّ يؤثّر في قدرتهم على التواصل اللفظي، حيث تمكنهم من استعادة القدرة على إنتاج كلام طبيعي من خلال تحليل نشاط الدماغ بشكل مباشر وتحويله إلى صوت. وكشف الباحثون أن هذه التقنية تعدّ خطوة واعدة نحو تمكين الأشخاص الذين فقدوا القدرة على الكلام، نتيجة أمراض أو إصابات خطيرة، من استعادة قدرتهم على التواصل، وتعتمد على أحدث تقنيات النمذجة بالذكاء الاصطناعي، التي تقوم بتحليل الإشارات العصبية وتحويلها إلى كلام مسموع في الوقت الحقيقي، مما يمنح تجربة تواصل طبيعية وسلسة بشكل غير مسبوق. واستخدم الباحثون خلال دراستهم مصفوفات دقيقة ومتقنة التصميم، تتألف من أقطاب كهربائية عالية الكثافة، تتيح تسجيل النشاط العصبي مباشرة من سطح الدماغ، مما يوفّر بيانات دقيقة وضرورية لتدريب نماذج الذكاء الاصطناعي.

مقالات مشابهة

  • جولة تفقدية لرئيس قطاعات الإنتاج لمحطة توليد كهرباء إسنا
  • الحوار الإجتماعي واستقرار أسعار الكهرباء.. الحكومة تفتح اعتمادات مالية “غير متوقعة”
  • “الموارد البشرية”: مخالفة 15 مكتب استقدام في الربع الأول لعام 2025م
  • “Insta360 X5”: كاميرا ثورية لعشاق المغامرة والتصوير بزاوية 360 درجة
  • مدير عام شركة كهرباء السودان يبحث مع شركة China XD Egypt دعم شبكة الكهرباء السودانية
  • فمك به 700 نوع بكتيريا.. أفضل طريقة طبيعية لتنظيف الفم والأسنان من البكتيريا
  • توليد الكهرباء من الأمطار بكفاءة أعلى من السدود
  • تطوير تقنية لتحويل الإشارات الدماغية إلى كلام طبيعي بالذكاء الاصطناعي
  • هاتف إكس 200 برو من فيفو.. تجربة تصوير ثورية قد تغير موازين المنافسة في 2025
  • أمير الحدود الشمالية يطّلع على مستهدفات صندوق “الموارد البشرية” بتمكين القطاع الخاص ودعم التوطين