التمثيل الضوئي لمحطة الطحالب يولد الكهرباء لتشغيل أجهزة الكمبيوتر لمدة ستة أشهر

يمكن لعملية التمثيل الضوئي للطحالب توليد الكهرباء لأجهزة الكمبيوتر. (الصورة: الوثيقة باولو بومبيلي)

جاكرتا من المثير للدهشة أن مصنعا للطحالب الزرقاء والخضراء مختوما في حاوية صغيرة يمكنه تشغيل جهاز كمبيوتر لمدة ستة أشهر.

وذلك لأن التمثيل الضوئي للطحالب ينتج مولدات كهربائية يمكنها تشغيل الأجهزة الصغيرة ، دون الحاجة إلى المواد النادرة وغير المستدامة المستخدمة في البطاريات.

قام علماء من جامعة كامبريدج بإغلاق مستعمرات البكتيريا الزرقاء ، المعروفة باسم الطحالب الزرقاء والخضراء ، في صناديق صغيرة بحجم بطاريات AA المصنوعة من الألومنيوم والبلاستيك الشفاف.

ثم ترك الصندوق الصغير بجانب نافذة في منزل فريق العلماء باولو بومبيلي خلال إغلاق COVID-19 في عام 2021 ، وبقي هناك من فبراير إلى أغسطس.

وفقا للعلماء ، حيث تقوم الطحالب بالتمثيل الضوئي ، فإنها تولد تيارا كهربائيا صغيرا يشغل شريحة ARM Cortex-M0 +.

من هذا البحث ، يمكن للكمبيوتر أن يعمل في دورات مدتها 45 دقيقة لحساب عدد الأعداد الصحيحة المتتالية لمحاكاة عبء العمل الحسابي ، والذي يتطلب 0.3 ميكروواط من الطاقة في الساعة.

"لقد أعجبنا بمدى ثبات عمل هذا النظام على مدى فترة طويلة من الزمن - اعتقدنا أنه قد يتوقف بعد بضعة أسابيع ، لكنه يستمر في العمل" ، قال المؤلف الأول للورقة ، الدكتور باولو بومبيلي كما نقل عن The Verge ، الثلاثاء ، 17 مايو.

ثم يتم تخزين البيانات في السحابة للباحثين لتحليلها. لم تكن هناك اضطرابات كهربائية خلال الأشهر الستة من التجربة ، وفي الأشهر الستة منذ النهاية ، استمرت البكتيريا الزرقاء في توليد الكهرباء.

النظام هو مجرد دليل على المفهوم ، لكن مبدعيه يأملون في إمكانية استخدام رقائق تعمل بالطحالب في أجهزة إنترنت الأشياء (IoT) المستقبلية.

ويقولون إن ميزة استخدام الطحالب على البطاريات التقليدية أو الطاقة الشمسية هي أن لها تأثيرا بيئيا أقل ولديها القدرة على توفير طاقة مستدامة.

"يتطلب تطور إنترنت الأشياء كميات متزايدة من الطاقة ، ونعتقد أن هذا يجب أن يأتي من الأنظمة التي يمكنها توليد الطاقة ، بدلا من مجرد تخزينها مثل البطاريات" ، قال كبير مؤلفي الورقة ، البروفيسور كريستوفر هاو.

وأضاف: "جهاز التمثيل الضوئي لدينا لا يعمل مثل البطارية لأنه يستمر في استخدام الضوء كمصدر للطاقة".

يختلف الاستخدام العادي لطاقة الكمبيوتر بناء على عوامل مثل عبء العمل والعمر ، ولكنه جزء من الكهرباء المطلوبة لتشغيل الكمبيوتر العادي.

إذا كان جهاز كمبيوتر سطح المكتب النموذجي يستهلك ، 100 واط من الطاقة في الساعة ، فسيستغرق الأمر حوالي 333 مليون بطارية طحالب لتشغيلها. لا يزال هذا البحث بحاجة إلى تحسين.

لا تحتاج الطحالب التي يستخدمونها إلى التغذية ، لأنها تجمع جميع احتياجاتهم من الطاقة من أشعة الشمس الطبيعية ، وهي قادرة على الاستمرار في توليد الطاقة في الليل بناء على الطاقة المخزنة خلال النهار.

في حين أن استخدام الطحالب بهذه الطريقة أمر غير عادي بشكل واضح ، إلا أنه أيضا جزء من مجال متزايد من الأبحاث يعرف باسم الخلايا الكهروضوئية الحيوية.

الهدف هو تسخير الطاقة المولدة من الكائنات الحية الدقيقة البيولوجية التي تحول الضوء بشكل طبيعي إلى كهرباء من خلال التمثيل الضوئي.

وأخيرا، يتصور العلماء أيضا في المستقبل، أن يكونوا قادرين على استخدام الزنابق العملاقة التي تطفو على المياه المغطاة بالطحالب لتكون بمثابة محطات طاقة متنقلة إلى جانب مزارع الرياح البحرية.