باحثون ينجحون فى توليد الكهرباء النظيفة باستخدام ريش الدجاج | علوم سام نيوز اخبار

تولد صناعة الأغذية كميات هائلة مـن النفايات والمنتجات الثانوية، بما فى ذلك إنتاج الدواجن، التى يتم التخلص منها عَنْ طريق الحرق، ويقدر ما يتم إحراقه مـن ريش الدجاج فى كل عَامٌ بحوالي 40 مليون طن متري، مما يؤدي الي الاعلان كميات كبيرة مـن ثاني أكسيد الكربون، وإنتاج غازات سامة خطيرة وضارة بالصحة العامة مثل غازات ثاني أكسيد الكبريت.

ولتجاوز هذه الأزمة البيئية، توصل الباحثون فى المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا وجامعة نانيانغ التكنولوجية فى سنغافورة، لطريقة جديدة للتخلص مـن ريش الدجاج والاستفادة منه فى توليد الكهرباء النظيفة بواسطة خلايا وقود الهيدروجين، بدلا مـن حرق تلك المخلفات التى تعمل على تلويث البيئة.

غشاء لخلية الوقود مـن ريش الدجاج

يهدف الابتكار الذى توصل له الباحثون الي صناعة غشاء خلية وقود مـن ريش الدجاج.

تعرف خلية الوقود باسم خلية وقود الهيدروجين إذ تنتج الكهرباء بتفاعل كهربائي كيميائي باستخدام الهيدروجين والأوكسجين. وفكرتها تقوم على عكس فكرة تحليل الماء، فعند تحليل الماء بالكهرباء ينفصل الهيدروجين عَنْ الأكسجين بواسطة قطبي الكهرباء، وأما خلية الوقود فهي تجعل الهيدروجين يتفاعل مع الأكسجين مما ينتج التيار الكهربائي.

وبحسب الدراسة التى نشرتها دورية الجمعية الكيميائية الأميركية “أبلايد ماتيريلز آند إنترفيسيز” (Applied Materials & Interfaces)، استخدم الباحثون ريش الدجاج فى إنتاج الطاقة المستدامة والنظيفة، وذلك باستخدامها فى خلايا الوقود وجعلها  أكثر فعالية مـن حيـث التكلفة وأكثر استدامة، وقام النادي العلمي بتطوير غشاء لخلية إنتاج الوقود مصنوع مـن مادة الكيراتين الموجودة فى ريش الدجاج.

والكيراتين عبارة عَنْ بروتينات عديمة الذوبان توجد فى الزواحف والطيور والبرمائيات والثدييات وتدخل بشكل أساسي فى تكوين الشعر والصوف والأظافر والمخالب والجلد والأسنان والحوافر والقرون.

ويقول البيان الصادر مـن المعهد الفدرالي السويسري، إن العملية التى اتبعها الباحثون فى إنتاج الطاقة هى عملية قليلة وصديقة للبيئة، حيـث قاموا باستخراج بروتين الكيراتين مـن الريش وتحويله الي ألياف دقيقة للغاية تعرف باسم “ألياف الأميلويد”.

يتم استخدام ألياف الكيراتين فى غشاء خلية الوقود، ويؤدي ذلك الي ان تولد خلايا الوقود كهرباء خالية مـن ثاني أكسيد الكربون ومن الهيدروجين والأكسجين، ولا تطلق سوى الحرارة والماء.

ويضيف بيـان المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا، أنه يمكن ان يلعـب هذه الاكتشاف الجديـد دورا مهما كمصدر للطاقة المستدامة فى المستقبل، إذ يوجد فى قلب كل خلية وقود غشاء نصف نافذ، يسمح للبروتونات بالمرور لكنه يحجب الإلكترونات، مما يجبرها على التدفق عبر دائرة خارجية مـن الأنود سالب الشحنة الي الكاثود المشحون إيجابيا، وبالتالي إنتاج تيار كهربائي.

خلايا الوقود التقليدية تعتمد على أغشية خلايا مصنعة مـن مواد كيميائية شديدة السمية وباهظة الثمن ولا تتحلل بشكل طبيعي فى البيئة. إلا ان الغشاء الذى طوره باحثو المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا وجامعة نانيانغ التكنولوجية، مصنوع بشكل أساسي مـن الكيراتين البيولوجي، وهو متوافق بيئيا ومتوفر بكميات كبيرة، إذ يتكون ريش الدجاج مـن 90% مـن الكيراتين.

فوائد الغشاء الجديـد

هناك تحديات أخرى يجب التغلب عليها قبل ان يصبح الهيدروجين مصدرا مستداما للطاقة، وفي هذا الصدد يقول رافاييل ميزنغا، أستاذ الأغذية والمواد اللينة فى المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا بزيوريخ “كرست عددا مـن السنوات للبحث عَنْ طرق مختلفة يمكننا مـن خلالها استخدام مخلفات الطعام فى أنظمة الطاقة المتجددة بدون اى أضرار بالبيئة والصحة العامة”.

وأضاف ميزنغا “يمكن للغشاء الجديـد ان يخدم بشكل جيد فى المستقبل، لانه يمكن استخدامه ليس فقط فى خلايا الوقود، ولكن أيضًا فى تحليل الماء، ففي عملية تُعرف باسم التحليل الكهربائي، يتم تمرير تيار مباشر عبر الماء، مما يتسبب فى تكوين الأكسجين عند الأنود المشحون بشحنة موجبة، بينما يهرب الهيدروجين عند الكاثود سالب الشحنة، فالماء النقي ليس موصلًا بدرجة كافية لهذه العملية وغالبًا ما يتطلب إضافة الأحماض. ومع ذلك، فإن الغشاء الجديـد نافذ للبروتونات، وبالتالي يتيح انتقال الجسيمات بين الأنود والكاثود الضروري لتقسيم الماء بكفاءة، حتـى فى الماء النقي. وستكون الخطوة التالية للباحثين هى التحقق مـن مدى استقرار ومتانة غشاء الكيراتين لديهم، وتحسينه إذا لزم الامر”.