يمكن للبكتيريا الأرجواني تحويل النفايات البشرية إلى طاقة الهيدروجين النظيفة

بالعربي / الطريقة الجديدة تقلل من انبعاثات الكربون وتحول محطات معالجة المياه العادمة إلى مولدات خضراء.الجانب السلبي الكبير لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي هو البصمة الكربونية.

 الآن ، وجد الباحثون طريقة للحد من انبعاثات الكربون من مياه الصرف الصحي وإنتاج طاقة الهيدروجين في نفس الوقت. تستخدم طريقتهم البكتيريا الأرجواني والتيارات الكهربائية للاستفادة من المواد العضوية التي نسحبها في المرحاض كل يوم. تحدثنا مع أحد مؤلفي الدراسة ، دانييل بويول من جامعة الملك خوان كارلوس في إسبانيا ، لمعرفة المزيد. 

ما هي البكتيريا الأرجواني ، وأين تجدها في الطبيعة؟ 

دانيال بويول:تنتمي البكتيريا الضامة الأرجواني إلى أكبر مجموعة من البكتيريا وأكثرها تنوعًا. كلهم عبارة عن مادة ضوئية ، ولكن على عكس النباتات والطحالب ، يستخدمون ضوء الأشعة تحت الحمراء كمصدر للطاقة لعملية الأيض لديهم. هذا يعطيهم لونًا من اللون البني إلى اللون الأحمر – بما في ذلك اللون الأرجواني. 

السمة الرئيسية لهذه الكائنات الحية الرائعة هي عملية الأيض المتعددة. يمكن أن تؤدي مجموعة من ردود الفعل الأيضية ، مما يجعلها نوعًا من سكين الجيش السويسري الأيضي. 

لهذا السبب ، هذه الكائنات موجودة في كل مكان في الطبيعة. ومع ذلك ، فإن البيئة المفضلة لديهم في المسطحات المائية ، لا سيما البحيرات. توجد أيضًا بشكل متكرر في محطات معالجة المياه العادمة ، مما يعطينا فكرة عن تطبيقاتها. 

كيف حصلت على فكرة لاستخدامها لحصد الطاقة من النفايات لدينا؟ 

بويول:حين كنت أدرس مع داميان Batstone و تيم Hülsen ، استخدمنا هذه الكائنات لمعالجة مياه الصرف الصحي. كنا نظن أنه يمكننا ضبط عملية الأيض لشيء آخر. أحد الاحتمالات هو إنتاج الهيدروجين ، وهو غاز نشط للغاية. نستكشف حاليًا هذا الخيار في جامعة راي خوان كارلوس. 

كيف تنتج البكتيريا غاز الهيدروجين؟ 

بويول: على جميع الكائنات الحية أن تحافظ على التوازن ، الذي يسميه علماء الأحياء المجهرية والتكنولوجيا الحيوية التوازن. البكتيريا الأرجواني لديها مشكلة الإلكترونات الزائدة من عملية التمثيل الغذائي الخاصة بهم. تتمثل إحدى طرق إطلاق هذا الفائض في تثبيت ثاني أكسيد الكربون ، كما تفعل النباتات. والآخر هو إطلاق الإلكترونات كغاز الهيدروجين.

هل يهم ما هو في النفايات؟ 

بويول: نعم ، يلعب تكوين النفايات دورًا رئيسيًا في قدرة البكتيريا الأرجواني على إنتاج الهيدروجين. يتم تثبيط هذه العملية بشدة في وجود الأمونيوم ، الذي يأتي أساسا من البروتينات في النفايات. يجب أن نكون متأكدين تمامًا من أن الأمونيوم يتم التخلص منه قبل العملية ، لذا فإن اتباع نظام غذائي منخفض البروتينات من شأنه أن يساعد على إنتاج المزيد من الهيدروجين بسهولة أكبر. 

ما مقدار الطاقة التي يمكنك حصادها من أنبوب؟ 

بويول:التحدي الرئيسي في محطات معالجة مياه الصرف الصحي الحديثة هو الذهاب إلى حياد الطاقة ، والحفاظ على محطة معالجة مع عدم وجود طاقة خارجية. مع استخدام البكتيريا الأرجواني ، نحاول تجاوز ذلك ، ونحول محطة معالجة مياه الصرف الصحي إلى مصفاة حيوية حقيقية. بالنسبة لمحطة معالجة مياه الصرف الصحي متوسطة الحجم ، فإن التحول المباشر للتلوث العضوي إلى هيدروجين بواسطة البكتيريا الأرجواني يمكن أن ينتج طاقة من 43 إلى 107 منازل. بالطبع ، يذهب معظم هذه الطاقة عادة إلى الاحتياجات المباشرة للمصنع. 

ما هي آخر ما توصلت إليه من نتائج؟ هل شخص ما يضعهم موضع التنفيذ؟ 

بويول:تشير النتائج الأولية التي توصلنا إليها إلى أننا قادرون على ضبط عملية التمثيل الغذائي للبكتيريا الضامة الأرجواني لزيادة تثبيت ثاني أكسيد الكربون ، مع الحفاظ على نفس إنتاجية الهيدروجين. هذا يعني أساسا انبعاثات الكربون صفر. لقد حصلنا مؤخرًا على تمويل لتصميم العملية وبراءات الاختراع للتكنولوجيا. مع التكنولوجيا التي تظهر على نطاق المختبر ، سنحاول إقناع قطاع المياه حول جدوى التكنولوجيا لدينا. لدينا اتصال وثيق مع بعض شركات المياه التي ستكون مهتمة. 

ما هو الهدف النهائي لبحثك؟ 

بويول:نحن طموحين ، لأننا نعرف أن الاحتمالات حول استخدام البكتيريا الضوئية الأرجواني واسعة. نحن نهدف إلى تجاوز معالجة مياه الصرف الصحي ، مباشرة في الصناعة الحيوية. نحن نعلم أن الطريقة الوحيدة لتحقيق النجاح باستخدام تقنية تركز على استرداد الموارد هي تسويق هذه الموارد. لذلك نحن نعمل على خلق جو حول تكنولوجيا البكتيريا الأرجواني ، بما في ذلك الصناعات الحيوية ، وشركات إدارة المياه ، وشركات إدارة النفايات. 

استعادة الموارد من النفايات ومياه الصرف الصحي ليست جديدة. نحاول أن نفعل ما تفعله الطبيعة منذ ملايين السنين. لقد اختارت الطبيعة ، بحكمتها ، التمثيل الضوئي كآلية لهذه التحولات. نحن فقط تسريع لهم.

ResearchGate هي الشبكة المهنية لعالم العلوم. على ResearchGate ، يتصل 15 مليون باحث وعلماء بأقرانهم ، ويشاركون ويكتشفون العلم كما يحدث. وتوفر الشبكة  الدعاية  و  التجنيد العلمي  حلول للشركات، ومعاهد البحوث، والمنظمات العلمية الأخرى.