تحويل خردة الألومنيوم إلى هيدروجين لتوليد الكهرباء بعد الكوارث الطبيعية
بالعربي/يمكن للناجين من الكوارث الطبيعية ، التي ازدادت تواترًا بسبب الاحتباس الحراري ، أن يستفيدوا يومًا ما من الحطام والحطام المتبقي وراءهم. ابتكر بيتر جودارت نظامًا لتحويل خردة الألومنيوم إلى هيدروجين وبالتالي توليد الكهرباء.
بيتر جودارت (نيو جيرسي ، 1992) هو باحث ما بعد الدكتوراه وأستاذ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT ، الولايات المتحدة الأمريكية). يركز بحثه على إيجاد طرق جديدة للتخفيف من تغير المناخ والتكيف معه.
على وجه التحديد ، طورت نظامًا يسمح باستخدام خردة الألومنيوم – وهي مادة رخيصة جدًا ووفرة وحيوية – لتحويلها إلى هيدروجين ، والذي يمكن استخدامه لتحلية المياه وإنتاج الكهرباء. يأتي هذا الاختراق في الوقت الذي تتراكم فيه الألومنيوم في مدافن النفايات حول العالم بسبب التعقيدات في إعادة تدويرها.
هذه التكنولوجيا الجديدة ذات قيمة خاصة للمجتمعات الأكثر تضرراً من الكوارث الطبيعية (الأعاصير والفيضانات والحرائق) ، والتي تتزايد بسبب أزمة المناخ. يمكن للنظام أن يساعد في التعامل مع الكمية الكبيرة من النفايات الناتجة عن هذه الكوارث.
زار جودارت إسبانيا مؤخرًا للمشاركة في الندوة الدولية مستقبل الطاقة: معالجة تغير المناخ ، التي نظمتها مؤسسة Ramón Areces ، وأتيحت الفرصة لـ SINC للتحدث معه.
قبل التحقيق في تقنيات التخفيف والتكيف هذه ضد تغير المناخ ، كنت في مختبر الدفع النفاث (JPL) التابع لناسا. لماذا غيرت؟
أثناء تواجدي في مختبر الدفع النفاث ، قضيت نصف وقتي في العمل مع الفريق المسؤول عن تشغيل العربة الجوالة كيوريوسيتي ؛ والنصف الآخر لتشغيل أنظمة الهبوط على أوروبا ، أحد أقمار المشتري.
كانت إحدى التقنيات التي كنت أعمل عليها – والتي أصبحت فيما بعد أساس بحث الدكتوراه الخاص بي – هي استخدام الألمنيوم كناقل للطاقة. كانت الفكرة أن لدينا هذه الروبوتات التي ستهبط على أوروبا ، والتي هي في الأساس كرة كبيرة من الجليد ، ثم تبدأ في استهلاك أجزاء من نفسها لم تعد بحاجة إليها للحصول على الطاقة. إذا لم يعد بحاجة إلى معدات الهبوط الخاصة به ، فسيضعها في الجليد. سيبدأ هذا في التفاعل وإنشاء الهيدروجين ، والذي من شأنه أن يعمل على تشغيل الروبوت.
ثم بدأت أدرك أنني كنت أقضي كل وقتي في حل المشكلات على الكواكب الأخرى. كان هذا في نفس الوقت الذي كان فيه الناس (على الأقل في الولايات المتحدة) متحمسين لإمكانية إرسال البشر إلى المريخ و “إعادة تأهيل” الكوكب الأحمر. قضيت اليوم كله أبحث في عيون هذا الروبوت على المريخ ، وشعرت بالانفصال عن طموحات المجتمع لمغادرة كوكبنا: لقد دمرناه كثيرًا لدرجة أننا بحاجة للذهاب إلى كوكب آخر ، وهو أقل قابلية للسكن من الحالي. فجأة شعرت أنه يجب أن أفعل شيئًا وفكرت: ” لا بد لي من حل هذا السؤال والبدء في التفكير في المشاكل على الأرض “.
لذلك قمت بتطوير النظام الذي يستخدم الألمنيوم لتوليد الهيدروجين ، والذي يمكن بعد ذلك تحويله إلى كهرباء. كيف تعمل؟
يتفاعل الألمنيوم بشكل طبيعي مع الماء ، ويتأكسد وينتج الهيدروجين والحرارة. عندما يكون لديك كتلة من الألومنيوم (على سبيل المثال ، جزء من دراجتك) وتمطر ، لا تبدأ في التفاعل بشكل تلقائي. ذلك لأن هذا المعدن يكوّن طبقة أكسيد قوية من الخارج ، مما يمنعه من التفاعل مع الماء.
بما أنني أريده أن يتفاعل ، كان عليّ أن أتوصل إلى طرق لتحطيم طبقة الأكسيد تلك ، والطريقة التي اكتشفناها كانت إدخال سبيكة سائلة من الغاليوم والإنديوم.
ما هي مزايا هذه التكنولوجيا؟
الهيدروجين ناقل جيد للطاقة ، يوجد الكثير لكل كيلو. وعندما يتأكسد – أي عندما يحترق – فإنه ينتج الماء فقط ، لذلك لا توجد انبعاثات كربونية مرتبطة به. لا يوجد هذا الغاز على الأرض في صورة نقية لأنه شديد التفاعل ، ويتحول دائمًا إلى ماء ، لذلك نحتاج إلى توفير الطاقة للحصول عليه في الأنظمة. وهكذا نقوم بتخزين الطاقة على شكل هيدروجين.
ولكن بمجرد أن ننتج الهيدروجين كغاز ، “كيف نخزنه؟” يمكننا القيام بذلك في خزان كبير ، لكننا سنكون قادرين فقط على تحقيق كثافة تخزين فعالة تبلغ 5٪. يمكن زيادة ذلك بشكل كبير عن طريق تسييل الهيدروجين وتبريده وتعريضه لضغط مرتفع.
على الرغم من أن طريقة أخرى للحصول عليه هي تخزينه على شكل ماء ثم إنتاج الهيدروجين بالضبط عندما تحتاجه. هذا ما نفعله بالألمنيوم. بهذه الطريقة ، إذا كنت بحاجة إلى الهيدروجين ، يمكنني أن أعطيك الألمنيوم للتفاعل مع الماء وإنتاجه. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لهذا التفاعل تخزين الهيدروجين بكثافة طاقة أعلى بخمس مرات من كثافة الهيدروجين السائل.
ما هي التطبيقات الممكنة؟
يعد هذا مفيدًا جدًا عند حدوث كارثة طبيعية ، حيث قد تحتاج إلى تشغيل مولد. قد يكون هذا في منزلك وربما يكون لديك ماء في متناول اليد. إذا كنت تعيش في إحدى تلك الدول الجزرية (جزيرة في البحر الكاريبي ، على سبيل المثال) فأنت محاط بالمياه وهذا يعمل مع البحر أيضًا ، وهناك أيضًا فوائد مرتبطة باستخدام المياه المالحة.
ما هي أنواع الفوائد؟
كان من المعروف أن الألمنيوم يتفاعل مع الماء عند إدخال الغاليوم والإنديوم ، ولكن ليس في كيفية استعادتهما. لقد اكتشفت الطريقة الأولى لإنقاذ هذه المعادن ، مما يجعل هذه العملية ميسورة التكلفة لأول مرة. والمضاف الوحيد الضروري هو كلوريد الصوديوم ، وبالتالي الماء المالح. من خلال التفاعل مع مياه البحر والتحكم في المعلمات الفيزيائية الأخرى يمكنني استعادة أكثر من 99٪ من تلك المعادن السائلة.
في حالة حدوث كارثة طبيعية ، هل يمكننا استخدام هذا النظام ، أم أنه تم اختباره في المختبر فقط حتى الآن؟
يتم استخدامه حاليًا في المختبر فقط ، لكنني أنشأت للتو شركة حيث سنبدأ في صنع هذه الأجهزة. كانت العقبة الكبيرة الأخيرة هي معرفة كيفية استعادة المحفز ، وإلا فسيتم فقد الكثير من المال.
طريقنا إلى التسويق التجاري هو في الأساس إيجاد طرق لبيع الهيدروجين بسعر “ممتاز” أعلى للأشخاص الذين قد لا يحتاجون إليه في حالات الطوارئ. ومن ثم استخدام هذه الأرباح لتطوير التقنيات التي نرسلها إلى البلدان المتأثرة بتغير المناخ.
هل يمكن استخدام نفايات أخرى غير الألمنيوم بنفس الطريقة؟
هناك أطنان من الهيدروجين في البلاستيك ، لذا ما أود القيام به ، على الرغم من أنها تقنية مختلفة تمامًا ، هو البدء في معرفة كيف يمكننا تحويل البلاستيك إلى هيدروجين أيضًا.
بصفتك شخصًا يبحث عن حلول للتخفيف من آثار تغير المناخ ، ما رأيك في الوضع الحالي؟
لقد تغير المناخ بالفعل ، إنه ليس شيئًا سيحدث في المستقبل. من ناحية ، هذا يخيفني لأنني لا أرى أننا نبذل الكثير من الجهد لحلها. لهذا السبب ، يركز جزء من بحثي على ما إذا كانت التقنيات التي نطورها يمكن استخدامها أيضًا للتكيف مع تغير المناخ.
سبب آخر لاهتمامي الشديد بالطاقة من النفايات هو أن المجتمعات التي تعاني من أسوأ آثار تغير المناخ والتلوث هي أيضًا تلك التي يتعين عليها التعامل مع جميع النفايات. ربما يمكن لهذه التكنولوجيا أن تمنحهم دفعة اقتصادية ، لأنهم لن يساعدوا فقط في حل مشكلة التلوث المحلية الخاصة بهم ، ولكن يمكنهم أيضًا الاستفادة من جمع هذه النفايات والتخلص منها بشكل أفضل. ولكن لا يزال لدينا طريق طويل لنقطعه.
هل تعتقد أن الوقت ينفد لدينا للتعامل مع هذه المشكلة العالمية؟
نفد الوقت لدينا قبل 20 عاما. لقد عانينا بالفعل من الخسائر ، لكن علينا أن نمنعها من أن تزداد سوءًا. أعتقد أننا نتحرك أخيرًا في اتجاه وبسرعة يمكننا من خلالها منع تغير المناخ من التدهور. حتى ما يحدث مع روسيا وأوكرانيا … آمل أن يقنع هذا أوروبا بالتخلي عن الوقود الأحفوري بشكل أسرع.
بالإضافة إلى كونك باحثًا ، فأنت تشارك أيضًا في العديد من أنشطة التوعية. هل من المهم توصيل العلم للمواطنين؟
من المهم توصيل العلم بشكل عام ، ولكن الأهم من ذلك هو القيام بذلك في سياق اجتماعي. أعتقد أنه يتعين علينا الوصول إلى الطلاب مبكرًا وتعليمهم الأخلاقيات جنبًا إلى جنب مع المحتوى. نريدهم أن يبدأوا في سؤال أنفسهم عما سيفعلونه بهذه المعرفة بمجرد حصولهم عليها. سيكونون هم الذين يعملون في Exxon و Shell ، على سبيل المثال ، ويمكن أن يكونوا هم من يقرر التقنيات التي ستمضي قدمًا وأيها لا يتم تمويلها. إذا لم يتعلم هؤلاء الأشخاص عن تداعيات هذه التقنيات ، فلا يمكن إلقاء اللوم عليهم لعدم اختيارهم الأفضل للعالم.
أنت أيضًا موسيقي جاز ، هل تعتقد أن العلم والموسيقى مرتبطان؟
نعم ، على الأقل من ناحية الجوانب الإبداعية ، لأنها تستخدم نفس أجزاء الدماغ. عندما تعزف الجاز مع أشخاص آخرين ، فإن الأمر يتعلق بإنشاء ارتباطات في الوقت الفعلي واللعب مع ما يفعله الآخرون. في العلم ، يتم القيام بنفس الشيء: يتم الحصول على المعلومات ، ويتم تصنيعها في الوقت الحالي والتوصل إلى استنتاجات جديدة.
في الواقع ، فإن البحث الذي أجريته خلال درجة الماجستير جاء عندما ذهبت إلى بورتوريكو في جولة مع عازف الساكسفون ميغيل زينون. أثناء وجودي هناك ، رأيت نفايات الألمنيوم وهذا ما ألهمني. أعتقد أنه سيكون من الجيد للمجتمع أن يشارك المزيد من العلماء والمهندسين في الأنشطة الفنية أو الثقافية ، حتى يتمكنوا من التفاعل مع الأشخاص الذين قد يستخدمون ابتكاراتهم.
المصدر/ ecoportal.netالمترجم/barabic.com
يجب أنت تكون مسجل الدخول لتضيف تعليقاً.