بحث

هل سيساعد التمثيل الضوئي الاصطناعي في مواجهة أزمة المناخ؟

النباتات هي رئة الكوكب ، لكنها جميعًاتحاول القوى مواجهة زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وإزالة الغابات. ومع ذلك ، يمد المهندسون يد العون لهم ، ويوسعون قدراتهم بمساعدة التقنيات الجديدة ويخلقون بدائل اصطناعية تساعدهم على تنظيف أجواءنا. في الآونة الأخيرة ، أعلنت كلية إمبريال في لندن ، والتي لديها واحدة من كليات الهندسة الرائدة في المملكة المتحدة ، أنها ، بالتعاون مع شركة أربوريا الناشئة ، تقوم بإنشاء المشروع الأول للنظام المتنامي BioSolar Leaf - الأوراق الاصطناعية.

أربوريا تطور هياكل ضخمة مماثلةعلى الألواح الشمسية التي توضع فيها النباتات المجهرية والتي يمكن تركيبها على المباني أو في المناطق المفتوحة. تمتص النباتات الضوء وثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي ، وتزيل غازات الدفيئة من الهواء وتنتج مواد عضوية يمكن إعادة تدويرها لاستخراج إضافات غذائية قيمة - على سبيل المثال ، أحماض أوميغا 3 الدهنية.

فكرة زراعة الطحالب للإنتاجالمواد المفيدة ليست جديدة ، لكن الهدف من عمل Arborea هو جعلها سهلة الوصول ومرنة. تتمثل الطريقة التقليدية في زراعة الطحالب في الأحواض المفتوحة ، والتي تكون أقل كفاءة وانفتاحًا للتلوث ، أو في المفاعلات الحيوية ، التي تتطلب عادة توفير ثاني أكسيد الكربون من الهواء ، وقد يكون تشغيله باهظ التكلفة.

تفاصيل حول كيفية حل هذه التكنولوجيامشاكل مع العرض المغذيات والحصاد قليلة. تدعي الشركة أنها تستطيع إزالة ثاني أكسيد الكربون بأسرع 100 شجرة باستخدام مساحة سطح شجرة واحدة فقط ، لكن لا توجد دراسات منشورة تؤكد ذلك ، ومن الصعب مقارنة مساحة سطح الألواح المسطحة بسطح كائن معقد مثل الخشب. إذا قمت بتنعيم كل شبر من سطح الشجرة ، فستكون المساحة كبيرة جدًا.

ومع ذلك ، فإن القدرة على تثبيت هذه اللوحاتمباشرة على المباني يمكن أن يكون وسيلة واعدة لاستيعاب كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون المنتجة في مدننا عن طريق النقل والصناعة. و Arborea ليس هو الوحيد الذي يحاول الوصول إلى النباتات.

التمثيل الضوئي الاصطناعي

منذ عقود ، كان العلماء يعملون على إيجاد طرقاستخدام المواد الحفازة المنشطة للضوء لتقسيم المياه إلى وقود الأكسجين والهيدروجين ، وقد بذلت محاولات في الآونة الأخيرة للجمع بين هذا مع العمليات الأخرى بحيث يمكن تصنيع جميع أنواع المنتجات من الهيدروجين والكربون من ثاني أكسيد الكربون.

على وجه الخصوص ، في عام 2016 ، علماء من جامعة هارفاردلقد أظهرت أنه يمكن استكمال المحفزات التي تقسم الماء بالبكتيريا التي تجمع الهيدروجين المنتج مع ثاني أكسيد الكربون وتنتج الأكسجين أو الكتلة الحيوية أو الوقود أو غيرها من المنتجات المفيدة. كان هذا النهج أكثر كفاءة من محطات تحويل ثاني أكسيد الكربون وتم بناؤه باستخدام مواد منخفضة التكلفة ، ولكن تحويله إلى تقنية قابلة للتطبيق تجاريًا سيستغرق بعض الوقت.

بيولوجيا التقليد

لا يريد الجميع تقليد البيولوجيا أو الاقتراضإنها تحاول امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الجو. في الآونة الأخيرة ، لقد كانوا يستثمرون في الشركات الناشئة التي تعمل على تقنية تعويض الهواء المباشر ، والتي لم يتم استخدامها سابقًا بسبب الاستهلاك الكبير للطاقة ومتطلبات المساحة. أزمة المناخ الوشيكة الحتمية تغير كل شيء.

معظم النهج تهدف إلى استخدامثاني أكسيد الكربون المركّز لإنتاج الوقود الصناعي أو غيره من المنتجات المفيدة لإنشاء تدفق دخل يزيد من الجدوى التجارية لهذه الأفكار. لكننا نميل إلى تجاوز غازات الدفيئة الآمنة ، لذلك ينتقل الانتباه أكثر إلى التقنيات غير الكربونية.

وهذا يعني حبس ثاني أكسيد الكربون من الهواء ولها تخزين على المدى الطويل لاحقا. تتمثل إحدى الطرق في زراعة كمية كبيرة من الكتلة الحيوية ، ثم تفريغها ، مما يقلد العملية التي أوجدت في الأصل الوقود الأحفوري. يتم ضخ ثاني أكسيد الكربون في آبار عميقة تحت الأرض.

الخيار الأول يتطلب كبير بلا داعمن الأرض ، والثاني - كميات ضخمة من مصادر الطاقة المتجددة النادرة والمكلفة بالفعل. يمكن للتمثيل الضوئي الاصطناعي التحايل على هذه المشاكل ، لأنه أكثر فاعلية بمقدار خمس مرات من نظيره الطبيعي ، ويمكن أن يكون أرخص من التنزيل.

ولكن هل يمكن أن تتطور هذه التكنولوجيا؟بسرعة كافية بحيث يمكن نشرها على نطاق واسع وفي الوقت المناسب والتخفيف من أسوأ آثار تغير المناخ لا يزال مجهولا. تخفيض الانبعاثات هو بالتأكيد وسيلة أكثر موثوقية لحل هذه المشكلة. ولكن قد نرى نباتات سيبورج في الحي.

قرأت عن ما هو وقت رهيب علينا أن نعيش فيه. وسوف نناقش في الدردشة في Telegram.