عملية جديدة تحصد الهيدروجين من النفايات النباتية بسرعات قياسية

ستوفر

يعتبر الهيدروجين مصدرًا ممتازًا للطاقة لكل من خلايا الاحتراق والوقود ، لكن معرفة مكان الحصول عليه يعد سؤالًا معقدًا بشكل غير متوقع. الهيدروجين هو حرفياً العنصر الأكثر شيوعًا في الكون المعروف ، ومع ذلك فإن معظم الهيدروجين النقي الذي لدينا يأتي من الوقود الأحفوري. يعتقد فريق من العلماء في Virginia Tech أنهم توصلوا إلى طريقة أفضل - من خلال معالجة نفايات النباتات بطريقة مبتكرة.

تقليديا ، تحتاج إلى الكثير من الهيدروجين ، ما عليك سوى الذهاب إلى حيث يوجد الهيدروجين. الوقود الأحفوري (مثل الغاز الطبيعي) عبارة عن هيدروكربونات ، وهذا يعني أنه يمكنك حصاد ذرات الهيدروجين عن طريق تجريدها من العمود الفقري للكربون. لكن هذا يتعارض مع فكرة الطاقة النظيفة من الهيدروجين. ماذا عن الماء؟ هذا هو الأكسجين والهيدروجين ، لكن الأمر يتطلب الكثير من الطاقة لكسر ذرات الهيدروجين. يمكن استخدام الطاقة الشمسية لتقسيم المياه ، لكنها بطيئة جدًا. التحليل الكهربائي للماء أسرع ، لكنه غير فعال - في الواقع يستهلك طاقة أكثر مما تحصل عليه من الهيدروجين.



تستخدم عملية Virginia Tech عملية إنزيمية تسحب الهيدروجين من بقايا السيقان والكيزان وقشور الذرة. يشار إلى هذه الأجزاء غير الصالحة للأكل من نبتة الذرة مجتمعة باسم stover. بعد أن نزيل القطع اللذيذة من نبات مثل الذرة ، لا يزال هناك الكثير من المواد المتبقية. السليلوز هو أحد المكونات الهيكلية الرئيسية للنبات ، وهو عديد السكاريد يتكون من مئات أو آلاف جزيئات الجلوكوز المرتبطة. هناك الكثير من الطاقة في هذا الجزيء ، والكثير من ذرات الهيدروجين ليتم حصادها (10 منها لكل جزيء جلوكوز). تقوم هذه العملية أيضًا بتحويل سكر آخر في نباتات تسمى الزيلوز لإنتاج الهيدروجين بشكل أسرع.



السليلوز

الفريق تستخدم خوارزمية جينية والكثير من الرياضيات للتوصل إلى عملية إنزيمية دقيقة يمكنها سحب الهيدروجين بكفاءة من مادة النفايات هذه. هذا ما يميز عملية Virginia Tech في الواقع. تم استخدام العمليات الأنزيمية لتوليد الهيدروجين من السكريات من قبل ، لكنها كانت تعمل فقط مع المواد المكررة والمعالجة. يعمل هذا على القمامة المتبقية من زراعة الذرة ، ومعدل التفاعل الإجمالي أسرع بثلاث مرات من الطرق الأنزيمية القديمة ، وأكثر من 10 مرات أسرع من إنتاج الهيدروجين بالطاقة الشمسية من الماء.



المشكلة الوحيدة في هذه العملية هي أنها تؤدي إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى الهيدروجين. نظرًا لأن هذه الكتلة الحيوية للنبات ، لا تزال تعتبر محايدة للكربون. ومع ذلك ، قد يكون من الجيد التقاط هذا الغاز لعزله ، بدلاً من إضافته إلى المشكلة. الدراسةتم إجراؤه على أحجام صغيرة من الكتلة الحيوية ، لكن يعتقد الفريق أن نفس العملية يمكن توسيع نطاقها بقليل من العمل. يقولون إنه قد يكون قادرًا على مساعدة الهيدروجين في إزاحة الوقود الأحفوري. قد يستغرق ذلك بعض الوقت ، ولكن الأمر ليس كما لو أننا سنستنفد بقايا المواد النباتية في هذه الأثناء.

Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com