من ريش الدجاج.. باحثون ينجحون في توليد الكهرباء النظيفة
توصل باحثون في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا وجامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة لطريقة جديدة تسهم في توليد الكهرباء باستخدام ريش الدجاج وبالتالي التخلص منه في توليد الكهرباء النظيفة بواسطة خلايا وقود الهيدروجين بدلاً من حرق تلك المخلفات التي تعمل على تلويث البيئة.
غشاء لخلية الوقود من ريش الدجاج
ويهدف الابتكار الذي توصل له الباحثون إلى صناعة غشاء خلية وقود من ريش الدجاج.
حيث تعرف خلية الوقود باسم خلية وقود الهيدروجين إذ تنتج الكهرباء بتفاعل كهربائي كيميائي باستخدام الهيدروجين والأوكسجين.
وتقوم فكرتها على عكس فكرة تحليل الماء فعند تحليل الماء بالكهرباء ينفصل الهيدروجين عن الأكسجين بواسطة قطبي الكهرباء وأما خلية الوقود فهي تجعل الهيدروجين يتفاعل مع الأكسجين مما ينتج التيار الكهربائي.
وبحسب الدراسة التي نشرتها دورية الجمعية الكيميائية الأميركية “أبلايد ماتيريلز آند إنترفيسيز” استخدم الباحثون ريش الدجاج في إنتاج الطاقة المستدامة والنظيفة وذلك باستخدامها في خلايا الوقود وجعلها أكثر فعالية من حيث التكلفة وأكثر استدامة وقام الفريق العلمي بتطوير غشاء لخلية إنتاج الوقود مصنوع من مادة الكيراتين الموجودة في ريش الدجاج.
كما أن الكيراتين هو عبارة عن بروتينات عديمة الذوبان توجد في الزواحف والطيور والبرمائيات والثدييات وتدخل بشكل أساسي في تكوين الشعر والصوف والأظافر والمخالب والجلد والأسنان والحوافر والقرون.
عملية بسيطة وصديقة للبيئة
ويقول البيان الصادر من المعهد الفدرالي السويسري إن العملية التي اتبعها الباحثون في إنتاج الطاقة هي عملية بسيطة وصديقة للبيئة حيث قاموا باستخراج بروتين الكيراتين من الريش وتحويله إلى ألياف دقيقة للغاية تعرف باسم “ألياف الأميلويد”.
ويتم استخدام ألياف الكيراتين في غشاء خلية الوقود ويؤدي ذلك إلى أن تولد خلايا الوقود كهرباء خالية من ثاني أكسيد الكربون ومن الهيدروجين والأكسجين ولا تطلق سوى الحرارة والماء.
كما أن هذا الاكتشاف الجديد يمكن أن يلعب دوراً مهماً كمصدر للطاقة المستدامة في المستقبل إذ يوجد في قلب كل خلية وقود غشاء نصف نافذ يسمح للبروتونات بالمرور لكنه يحجب الإلكترونات مما يجبرها على التدفق عبر دائرة خارجية من الأنود سالب الشحنة إلى الكاثود المشحون إيجابياً وبالتالي إنتاج تيار كهربائي.
وتعتمد خلايا الوقود التقليدية على أغشية خلايا مصنعة من مواد كيميائية شديدة السمية وباهظة الثمن ولا تتحلل بشكل طبيعي في البيئة.
إلا أن الغشاء الذي طوره باحثو المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا وجامعة نانيانغ التكنولوجية مصنوع بشكل أساسي من الكيراتين البيولوجي وهو متوافق بيئياً ومتوفر بكميات كبيرة إذ يتكون ريش الدجاج من 90 بالمئة من الكيراتين.
فوائد الغشاء الجديد
ولكن هناك تحديات أخرى يجب التغلب عليها قبل أن يصبح الهيدروجين مصدراً مستداماً للطاقة وفي هذا الصدد يقول رافاييل ميزنغا أستاذ الأغذية والمواد اللينة في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا بزيوريخ.. كرست عدداً من السنوات للبحث عن طرق مختلفة يمكننا من خلالها استخدام مخلفات الطعام في أنظمة الطاقة المتجددة بدون أي أضرار بالبيئة والصحة العامة.
وأضاف ميزنغا يمكن للغشاء الجديد أن يخدم بشكل جيد في المستقبل لأنه يمكن استخدامه ليس فقط في خلايا الوقود ولكن أيضاً في تحليل الماء ففي عملية تُعرف باسم التحليل الكهربائي يتم تمرير تيار مباشر عبر الماء مما يتسبب في تكوين الأكسجين عند الأنود المشحون بشحنة موجبة بينما يهرب الهيدروجين عند الكاثود سالب الشحنة فالماء النقي ليس موصلاً بدرجة كافية لهذه العملية وغالباً ما يتطلب إضافة الأحماض.
ومع ذلك فإن الغشاء الجديد نافذ للبروتونات وبالتالي يتيح انتقال الجسيمات بين الأنود والكاثود الضروري لتقسيم الماء بكفاءة حتى في الماء النقي وستكون الخطوة التالية للباحثين هي التحقق من مدى استقرار ومتانة غشاء الكيراتين لديهم وتحسينه إذا لزم الأمر.