محققان دانشگاه بینگ همتون با استفاده از سلول‌های زیستی و باکتری‌های فتوسنتزی، یک گیاه مصنوعی با توانایی جذب دی‌اکسید کربن و تولید اکسیژن و برق ساخته‌اند.
به گزارش تکناک، این گیاه توانسته است در محیط داخلی، سطح CO2 را تا 90 درصد کاهش دهد و تولید برق به اندازه‌ای داشته باشد که وسایل الکترونیکی قابل حمل را تأمین نماید. این فناوری می‌تواند در بهبود کیفیت هوای داخل ساختمان‌ها و تولید برق تجدیدپذیر نقش مؤثری ایفا کند.
پروفسور سوکهون شان چوی و یک دانشجوی دکتری به نام مریم رضایی، با استفاده از پنج سلول خورشیدی زیستی و باکتری‌های فتوسنتزی، ابتدا برای اهداف سرگرمی یک برگ مصنوعی ایجاد کردند و سپس متوجه شدند که این برگ مصنوعی دارای کاربردهای گسترده‌تری است.
آنها اولین گیاه را با پنج برگ ساختند و سپس نرخ جذب دی‌اکسید کربن و قابلیت تولید اکسیژن آن را آزمایش کردند.
فهرست مطالب
قابلیت‌های تولید برق
در حالی که تولید برق فعلی این برگ مصنوعی که حدود ۱۴۰ میکرووات است، در نوع خود مناسب می‌باشد، پروفسور چوی به دنبال آن است که این فناوری را بهبود بخشد تا حداقل خروجی بیش از یک میلی‌وات را به دست آورد. او همچنین می‌خواهد یک سیستم ذخیره انرژی مانند باتری‌های لیتیوم-یونی یا ابرخازن‌ها را یکپارچه کند.
چوی در این باره گفت: «من می‌خواهم از این برق برای شارژ تلفن همراه یا استفاده‌های عملی دیگر استفاده کنم. با کمی تنظیمات دقیق، این گیاهان مصنوعی می‌توانند بخشی از هر خانه‌ای باشند. مزایای این ایده به وضوح قابل مشاهده است.»
به‌روزرسانی‌های دیگر می‌تواند شامل استفاده از گونه‌های مختلف باکتری برای اطمینان از دوام طولانی‌مدت و توسعه روش‌هایی برای به حداقل رساندن نگهداری، مانند: سیستم‌های تحویل آب و مواد مغذی باشد.
افزایش جذب کربن داخلی توسط گیاه مصنوعی
محققان این مطالعه همچنین بیان می‌کنند که سطح دی‌اکسید کربن (CO2) داخلی اغلب به طور قابل توجهی بالاتر از سطح خارجی است، که یک نگرانی رو به رشد برای سلامت می‌باشد، به ویژه در مناطق شهری که مردم بیش از ۸۰ درصد از زمان خود را در داخل خانه می‌گذرانند.
محققان همچنین ادعا کردند که گیاهان مصنوعی سیانوباکتریایی، جذب کربن داخلی را افزایش می‌دهند در حالی که CO2 را به اکسیژن (O2) و برق زیستی تبدیل می‌کنند.
این گیاهان مصنوعی از نور داخلی برای انجام فتوسنتز استفاده می‌کنند و به کاهش ۹۰ درصد سطح CO2 داخلی، از ۵۰۰۰ به ۵۰۰ ppm دست می‌یابند که بسیار بیشتر از کاهش ۱۰ درصدی مشاهده شده با گیاهان طبیعی است.
علاوه بر بهبود کیفیت هوا، این سیستم اکسیژن و برق زیستی کافی برای تغذیه الکترونیک‌های قابل حمل تولید می‌کند.
محققان بیان کردند که با اتصال پنج سلول خورشیدی زیستی به صورت سری در هر برگ، ما به یک ولتاژ مدار باز (OCV) 1.0 ولت و حداکثر توان ۴۶ میکرووات دست می‌یابیم.
به طور قابل توجهی، هنگامی که این برگ‌ها به صورت سری در ساختار گیاه مصنوعی متصل می‌شوند، سیستم یک OCV 2.7 ولت و حداکثر توان ۱۴۰ میکرووات تولید می‌کند، که برای تغذیه الکترونیک‌های قابل حمل کافی است.
برگ مصنوعی در طول فتوسنتز برق تولید می‌کند
هر برگ مصنوعی در طول فتوسنتز با تأمین آب و مواد مغذی از طریق تعرق و عمل موئینگی، که سیستم‌های گیاهی طبیعی را تقلید می‌کند، تولید برق دارد.
این سیستم، ولتاژ مدار باز، ۲.۷ ولت و حداکثر توان خروجی ۱۴۰ میکرووات تولید می‌کند. این رویکرد غیرمتمرکز یک راه‌حل پایدار و کارآمد از نظر انرژی برای چالش‌های محیطی داخلی ارائه می‌دهد، که کیفیت هوای بهبود یافته و برق تجدیدپذیر را در میان افزایش سطح دی‌اکسید کربن جهانی فراهم می‌آورد.
چوی تأکید کرد: «به ویژه پس از گذراندن دوران کووید-۱۹، ما اهمیت کیفیت هوای داخلی را می‌دانیم. بسیاری از منابع مانند: مصالح ساختمانی و فرش‌ها می‌توانند مواد بسیار سمی تولید کنند. ما نفس می‌کشیم و این باعث افزایش سطح دی‌اکسید کربن می‌شود. همچنین خطراتی در مورد پخت و پز و نفوذ هوای آلوده از بیرون وجود دارد.»
