توليد الطاقة باستخدام النباتات المزروعة لتعزيز الاستدامة.. الكتلة الحيوية الخيار الأفضل لمصدر طاقة صديق للبيئة

الضغط الفعال للكتلة الحيوية النباتية للوقود البديل والتطبيقات المضادة للفيروسات

لطالما جذبت الكتلة الحيوية النباتية الانتباه كبديل للوقود الأحفوري، مع القدرة على قيادة مستقبلنا المستدام، ولكن يجب تجفيفها بشكل مناسب قبل استخدامها.

طور باحثون تقنية جديدة تسمح بتجفيف الكتلة الحيوية للنبات دون الحاجة إلى التجفيف الحراري، وتوليد كريات مضغوطة ذات قيم حرارة عالية وسوائل مضغوطة بتركيزات عالية من اللجنين القابل للذوبان في الماء والذي له أنشطة قوية مضادة للفيروسات.

يتسبب الارتفاع المطرد في استهلاك الطاقة العالمي في استنفاد سريع لموارد الوقود الأحفوري، نظرًا لأن الوقود الأحفوري يستغرق آلاف السنين للتجديد، فهناك حاجة ملحة لتحديد مصادر بديلة للطاقة المتجددة، تعد الكتلة الحيوية مصدرًا متجددًا موثوقًا للطاقة نظرًا لأنها تشتمل على مواد عضوية من النباتات والحيوانات.

الكتلة الحيوية متاحة بسهولة في الطبيعة وتكوينها العضوي يجعلها الخيار الأفضل لمصدر طاقة صديق للبيئة، تحتوي الكتلة الحيوية للنبات على أكثر من 50٪ رطوبة، والتي يجب تقليلها بالطرق الميكانيكية أو من خلال التسخين والتوابل الطبيعية إلى حوالي 35٪ لزيادة كفاءة توليد الطاقة عند استخدامها كوقود، للحصول على الفوائد المثلى، يجب أن تكون عملية التجفيف سريعة واقتصادية وموفرة للطاقة.

النظام الحالي للضغط الميكانيكي غير فعال لأنه يحتاج إلى عملية تجفيف حراري لاحقة ، مما يجعل العملية تستغرق وقتًا طويلاً وقد تستغرق في كثير من الأحيان معدات مرهقة بتكلفة ملموسة، فالسائل المضغوط المنتج كمنتج ثانوي بمعظم هذه الطرق لا يحتوي على اللجنين القابل للذوبان في الماء – وهو بوليمر هيكلي مهم في الخلايا النباتية مع عدد لا يحصى من التطبيقات.

لمعالجة هذه القضايا، قام باحثون من اليابان بقيادة الدكتور توشياكي أوهارا، الأستاذ المساعد في قسم علم الأمراض والطب التجريبي بكلية الطب وطب الأسنان والعلوم الصيدلانية بجامعة أوكاياما، بتحديد نظام ضغط ميكانيكي فعال لتجفيف الكتلة الحيوية للنباتات. توليد الطاقة دون الحاجة إلى التجفيف الحراري.

يمكن تطبيق طريقتهم الجديدة على كل من النباتات الخشبية والعشبية وتنتج سائلًا مضغوطًا مع اللجنين القابل للذوبان في الماء وله خصائص أساسية مضادة للفيروسات ضد فيروسات الإنفلونزا والإسهال الوبائي.

في دراستهم ، التي نُشرت نتائجها في مجلة دورات المواد وإدارة النفايات، استخدم الباحثون لوح خشب الأرز ورقائق البطاطس ككتلة حيوية خشبية وأنواع عشب الزنجبيلAlpinia zerumbet ككتلة حيوية عشبية لاختبار الرواية الميكانيكية.

طريقة ضغط المتداول، ووجدوا أن ألواح خشب الأرز و Alpinia zerumbet كانت مضغوطة بشكل أكثر فاعلية من رقائق الأرز.

يوضح الدكتور أوهارا هذه الملاحظة، “باستخدام تقنيتنا، يمكن ضغط جميع النباتات؛ تم ضغط لوح خشب الأرز، وAlpinia zerumbet بشكل أكثر فاعلية من رقائق الأرز، التي تم ضغطها في اتجاه عشوائي، وهذا يشير إلى أن الضغط على طول أوعية النباتات ، مثل القش، ضروري للفعالية”، وهنا لا بد من الإشارة إلى أن الأوعية النباتية عبارة عن أنسجة في نباتات الأوعية الدموية مرتبطة بتوصيل المغذيات والمياه.

بعد الضغط، قام الباحثون بسحق البقايا وتكويرها لتحديد أداء الاحتراق، وهو مؤشر على إمكاناتها ككتلة حيوية لتوليد الطاقة، تم ترشيح السائل الذي تم الحصول عليه كمنتج ثانوي للضغط ، وتم تحديد محتواه من اللجنين وبنيته، وتقييم خصائصه المضادة للفيروسات باستخدام فحوصات قابلية الخلية للبقاء.

أظهرت كريات لوح خشب الأرز قيمة حرارة أعلى عند الاحتراق، والتي تطابقت مع معاييرISO ، مما يدل على أداء الطاقة العالي. أنتجت أنواع عشب الزنجبيل المزيد من اللجنين القابل للذوبان في الماء ، لكن قيمته الحرارية عند الاحتراق كانت أقل قليلاً ، عند 95 ٪ من معايير ISO ، فإن كلا من ألواح الأرز وسوائل ضغط Alpinia zerumbet تمنع بشكل كبير عدوى فيروس الإنفلونزا والإسهال الوبائي.

يلاحظ الدكتور يوتا نيشينا من مركز الأبحاث للعلوم متعددة التخصصات بجامعة أوكاياما ، وهو مؤلف مشارك في الدراسة، أن “اللجنين غير القابل للذوبان في الماء المستخرج كيميائيًا والذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة يمكن أن يجد تطبيقات في مجالات الطب ومستحضرات التجميل وتربية الماشية”، إلى جانب ذلك، قد يجد اللجنين ذو المحتوى العالي من الكربون القابل للذوبان في الماء فائدة في إنتاج المواد النانوية الكربونية ويساهم في تقليل التلوث الناتج عن الكربون.

يلخص الدكتور أوهارا فوائد تقنيتهم الجديدة، ويلاحظ أن “طريقتنا لا تتطلب وقتًا أو حظيرة أو تجفيفًا حراريًا إضافيًا، مما يسمح بالتشغيل في الموقع، يمكن لهذا الضاغط أن يضغط على كل من الخشب والأعشاب مما يسمح لنا بتعزيز طاقة الكتلة الحيوية توليد الطاقة باستخدام النباتات المزروعة محليًا، هذه الخصائص مفيدة لتعزيز الاستدامة المحلية