توليد الكهرباء النظيفة باستخدام ريش الدجاج.. عملية بسيطة صديقة للبيئة وتقليل البصمة الكربونية

بعدما شاهدنا قبل أيام الحديث عن استخدام قشر البيض في إنتاج البطاريات بما يسمح بطاقة تخزين أكبر وإعادة شحن متعدد المرات بأقل التكاليف، حاليا هناك دراسات جديدة عن إمكانية تولد الطاقة النظيفة باستخدام ريش الدجاج، خاصة وأن صناعة الأغذية كميات هائلة من النفايات والمنتجات الثانوية، بما في ذلك إنتاج الدواجن.

في كل عام، يتم حرق حوالي 40 مليون طن متري من ريش الدجاج، وهذا لا يؤدي إلى إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون فحسب، بل ينتج أيضًا غازات سامة مثل ثاني أكسيد الكبريت.

وقد وجد الباحثون في ETH زيورخ وجامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة (NTU) الآن طريقة لاستخدام هذا الريش بشكل جيد، وباستخدام عملية بسيطة وصديقة للبيئة، يستخرجون بروتين الكيراتين من الريش ويحولونه إلى ألياف دقيقة للغاية تعرف باسم ألياف الأميلويد، يتم استخدام ألياف الكيراتين هذه في غشاء خلية الوقود. وقد تم نشر دراستهم في مجلة ACS Applied Materials & Interfaces .

تولد خلايا الوقود كهرباء خالية من ثاني أكسيد الكربون من الهيدروجين والأكسجين، ولا تطلق سوى الحرارة والماء، ويمكن أن تلعب دورا هاما كمصدر للطاقة المستدامة في المستقبل، في قلب كل خلية وقود يوجد غشاء نصف نافذ، فهو يسمح للبروتونات بالمرور لكنه يحجب الإلكترونات، مما يجبرها على التدفق عبر دائرة خارجية من الأنود سالب الشحنة إلى الكاثود المشحون إيجابيا، وبالتالي إنتاج تيار كهربائي.

الإستفادة الجيدة من النفايات الصناعية

في خلايا الوقود التقليدية، تم تصنيع هذه الأغشية حتى الآن باستخدام مواد كيميائية شديدة السمية ، أو “مواد كيميائية للأبد”، وهي باهظة الثمن ولا تتحلل في البيئة. من ناحية أخرى، يتكون الغشاء الذي طوره باحثو ETH وNTU بشكل أساسي من الكيراتين البيولوجي، وهو متوافق بيئيًا ومتوفر بكميات كبيرة – ريش الدجاج يتكون من 90٪ من الكيراتين. وهذا يعني أن الغشاء المُصنّع في المختبر أرخص بثلاث مرات من الأغشية التقليدية.

يقول رافائيل ميزنجا، أستاذ المواد الغذائية والمواد اللينة في ETH زيورخ: “لقد كرست عددًا من السنوات للبحث عن طرق مختلفة يمكننا من خلالها استخدام مخلفات الطعام في أنظمة الطاقة المتجددة”، “يختتم تطورنا الأخير دورة: نحن نأخذ مادة تطلق ثاني أكسيد الكربون والغازات السامة عند حرقها ونستخدمها في بيئة مختلفة: مع تقنيتنا الجديدة، فإنها لا تحل محل المواد السامة فحسب، بل تمنع أيضًا إطلاق ثاني أكسيد الكربون، مضيفا”يؤدي ذلك إلى تقليل دورة البصمة الكربونية الإجمالية”.

تطبيق متعدد الاستخدامات

ومع ذلك، هناك تحديات أخرى يجب التغلب عليها قبل أن يصبح الهيدروجين مصدرًا مستدامًا للطاقة.

يقول ميزنجا: “الهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الكون، ولكن لسوء الحظ ليس على الأرض”، وبما أن الهيدروجين لا يوجد هنا في شكله النقي، فلا بد من إنتاجه، الأمر الذي يتطلب قدرا كبيرا من الطاقة، وهنا أيضًا يمكن للغشاء الجديد أن يخدم بشكل جيد في المستقبل، لأنه يمكن استخدامه ليس فقط في خلايا الوقود، ولكن أيضًا في تحليل الماء.

التحقق من مدى استقرار ومتانة غشاء الكيراتين

في عملية تُعرف باسم التحليل الكهربائي، يتم تمرير تيار مباشر عبر الماء، مما يتسبب في تكوين الأكسجين عند الأنود (هذه المرة) المشحون بشحنة موجبة، بينما يهرب الهيدروجين عند الكاثود سالب الشحنة.

الماء النقي ليس موصلًا بدرجة كافية لهذه العملية وغالبًا 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.