باحثون ينجحون في توليد الكهرباء النظيفة من ريش الدجاج

طقس العرب - صناعة الأغذية تنتج كميات هائلة من النفايات والمنتجات الثانوية، وهذا يشمل إنتاج الدواجن، وتقوم الصناعة بالتخلص من هذه النفايات عادةً عن طريق الحرق، ويُقدر أن حوالي 40 مليون طن متري من ريش الدجاج يتم حرقها سنويًا، وهذا الحرق يسبب إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون وإنتاج غازات سامة وضارة بالصحة العامة، مثل غازات ثاني أكسيد الكبريت.

من أجل التغلب على هذه الأزمة البيئية، قام الباحثون في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا وجامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة بتطوير طريقة جديدة للتعامل مع ريش الدجاج. حيث إنهم يهدفون إلى الاستفادة منه في توليد الكهرباء النظيفة باستخدام خلايا وقود الهيدروجين عوضا عن حرق هذه المخلفات، وذلك للحد من تلوث البيئة.

استخدام ريش الدجاج في توليد الكهرباء باستخدام غشاء لخلية الوقود

الباحثون قد نجحوا في تطوير غشاء لخلية وقود مستدامة باستخدام ريش الدجاج، وتعتبر خلية الوقود الهيدروجينية إحدى التقنيات الكيميائية التي تُمكن من تحويل الهيدروجين والأكسجين إلى كهرباء، وفي هذه العملية، يتم تفاعل الهيدروجين مع الأكسجين لإنتاج تيار كهربائي.

بناءً على دراستهم المنشورة في دورية "أبلايد ماتيريلز أند إنترفيسيز"، استخدم الباحثون ريش الدجاج كمصدر متجدد لإنتاج الطاقة النظيفة والمستدامة، وتم تحسين فعالية وتكلفة إنتاج الوقود باستخدام هذا النهج، حيث قام الفريق العلمي بتطوير غشاء لخلية الوقود مصنوع من مادة تسمى الكيراتين، والتي توجَد بكميات كبيرة في ريش الدجاج والكيراتين هو نوع من البروتينات غير القابلة للذوبان، ويوجد في مختلف أجزاء الكائنات الحية مثل الطيور والزواحف والثدييات، ويساهم بشكل كبير في تكوين الهياكل مثل الشعر والأظافر والجلد.

استخدام الكيراتين من ريش الدجاج في إنتاج الطاقة الصديقة للبيئة

وفقًا للبيان الصادر من المعهد الفيدرالي السويسري، اعتمد الباحثون على عملية بسيطة وصديقة للبيئة في إنتاج الطاقة. قاموا بخطوة أولية تتضمن استخراج بروتين الكيراتين من ريش الدجاج وتحويله إلى ألياف دقيقة جدًا تُعرف باسم "ألياف الأميلويد".

ألياف الكيراتين تم استخدامها في إنشاء غشاء خلية الوقود، مما أدى إلى توليد كهرباء بدون إنتاج ثاني أكسيد الكربون أو انبعاثات ضارة وبالإضافة إلى ذلك، تعمل هذه الخلايا على إنتاج الحرارة والماء فقط، ويشير المعهد السويسري إلى أن هذا  الاكتشاف قد يكون مهمًا كمصدر للطاقة المستدامة في المستقبل، وذلك لأن الغشاء المستخدم في خلايا الوقود هو نصف نافذ، ويسمح للبروتونات بالمرور، في حين يمنع الإلكترونات، مما يجبرها على التدفق من خلال دائرة خارجية من الأنود السالب إلى الكاثود المشحون إيجابيًا، مما ينتج عنه تيار كهربائي.

يتميز هذا الابتكار بصداقته للبيئة، حيث يختلف عن الأغشية التقليدية المصنوعة من مواد كيميائية سامة ومكلفة، والتي لا تتحلل بسهولة في البيئة وعوضا عن ذلك، يتميز الغشاء الجديد بأنه مصنوع بشكل رئيسي من الكيراتين البيولوجي، وهي مواد متوافقة بيئيًا ومتاحة بكميات كبيرة، حيث يشكل الكيراتين 90% من تركيبة ريش الدجاج.

تحديات تحويل الهيدروجين إلى مصدر مستدام للطاقة 

هناك تحديات إضافية يتعين التغلب عليها قبل أن يصبح الهيدروجين مصدرًا مستدامًا للطاقة، وفي هذا السياق، يعبر رافاييل ميزنغا، أستاذ الأغذية والمواد اللينة في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا بزيوريخ، عن جهوده التي استمرت عدة سنوات في البحث عن طرق متعددة لاستغلال بقايا الطعام بشكل صديق للبيئة وصحة العامة ضمن أنظمة الطاقة المتجددة.

ميزنغا يشير إلى أن هذا الغشاء الجديد يمكن أن يساهم بشكل كبير في المستقبل، حيث يُمكن استخدامه ليس فقط في خلايا الوقود، ولكن أيضًا في تحليل الماء، وفي عملية التحليل الكهربائي، يتم تمرير تيار كهربائي مباشر عبر الماء، مما يؤدي إلى تكوين الأكسجين عند الأنود المشحونة إيجابيًا، ويتحرر الهيدروجين عند الكاثود المشحونة سالبًا، ويشير إلى أن الماء النقي غالبًا ما يتطلب إضافة الأحماض لإجراء هذه العملية بكفاءة؛ بسبب عدم توصيله للجسيمات بالقدر الكافي ومع ذلك، يعتبر الغشاء الجديد نافذًا للبروتونات، مما يسمح بنقل الجسيمات بين الأنود والكاثود بكفاءة حتى في الماء النقي وخطوة المستقبل للباحثين ستكون التحقق من استقرار ومتانة هذا الغشاء المصنوع من الكيراتين وتحسينه إذا لزم الأمر.

اعرف أيضا:

أصغر نبات مزهر على الأرض قد يصبح غذاءً ومصدرًا للأكسجين لرواد الفضاء

موظفون في سويسرا يسبحون للذهاب إلى عملهم

المصادر:

aljazeera

pressbee