ضوء جديد على البناء الضوئي وتخليق الوقود الحيوي
قد صقلته الطبيعة عبر بلايين السنين، فأعطى البناء الضوئي الحياة للكوكب موفرًا بيئة مناسبة للكائنات الحية من أصغرها وأكثرها بدائيةً حتى نوعنا نحن.
بينما يقوم العلماء بدراسة ومحاكاة الظاهرة الطبيعية في المختبرات لعدة سنوات، قد ظل فهم الكيفية التي تتكرر بها عملية البناء الضوئي لغزًا.. حتى الآن.
أتاحت تجارب قسم الطاقة بمختبر أرغون الوطني للباحثين فهمًا أكبر لكيفية التلاعب بالبناء الضوئي، ناقلًا الجنس البشري خطوة أقرب نحو الحصول على «الوقود الشمسي» مصدر طاقة نظيف من الممكن أن يساعد يومًا في استبدال الفحم والغاز الطبيعي.
تقول ليزا.م.اتشيج-Lisa M. Utschig اختصاصية الكيمياء الغير عضوية الحيوية «اختزان الطاقة الشمسية في روابط كيميائية كالتي توجد في الهيدروجين بإمكانها توفير مصدر طاقة قوي ومتجدد، حيث لا يخلف حرق الهيدروجين كوقود أي ملوثات، وهذا ما يجعله أقل ضررًا للبيئة من مصادر الوقود الحفري المعتادة»
تقول اوتشيج «نأخذ ضوء الشمس وهو متوفر بالطبع، ونستخدم المياه لنصنع وقودًا، وعلى عكس الطاقة الصادرة من الألواح الشمسية التي لا بد من استهلاكها سريعًا، فإن الهيدروجين يمكن تخزينه كوقود شمسي».
تقول سارة سولتو-Sarah Soltau وهي باحثة مابعد الدكتوراة في مختبر الأرغون والتي اجرت معظم البحث «الاكتشاف الرئيسي هو أننا سوف نكون قادرين على أن نشاهد عمليات انتقال الإلكترونات من جزيء ممتص للضوء إلى العامل الحفاز الذي ينتج الوقود الشمسي، هذا الجزء من المعرفة سوف يمكننا من تطوير نظام يعمل بفاعلية أكبر من التي تعمل أنظمتنا بها الآن، وبعد سنوات من الممكن استبدال زيت البترول والغاز الطبيعي».
قام باحثو الأرغون بإضافة بروتين الفيريدوكسين «Ferredoxin» 1 المستخرج من نبات السبانخ «Spinacia Oleracea» لكل من الجزيء الممتص للضوء والذي يسمى محسس الضوء «photosensitizer» والعامل الحفاز المنتج للهيدروجين –المكوّن للوقود الحيوي عند احتراقه- فساعد البروتين في استقرار كلًا من المحفز ومحسس الضوء مما أتاح للعلماء مراقبة سريان الإلكترونات بين الطرفين لأول مرة!
استخدم الباحثون التحليل الطيفي الضوئي للحالة الانتقالية (transient optical spectroscopy ) وهو وسيلة لاكتشاف التغيرات شديدة السرعة في امتصاص الضوء من قبل جزيء عرض لنبضة ليزر، واستخدموا أيضًا الرنين المغناطيسي الإلكتروني وهو نوع آخر من التحليل الطيفي، وذلك لدراسة انتقال الإلكترونات داخل الجزيء»
تقول اوتشيج «نحن لا نشاهد النتائج (الهيدروجين) فقط نحن نحاكي النظام أيضًا وذلك لأننا ندقق في ذلك النظام، ولدينا القدرة حقًا على أن نرى كيف يعمل وما هي أجزاؤه المهمة، فبمجرد أن تفهم كيف يعمل نظام ما سوف تحاول أن تصمم نظامًا شبيهًا به»
يدرس الأرغون عملية البناء الضوئي منذ عام 1960، ولكن تم بدء العمل على تلك التجربة الفريدة منذ العام الماضي، وتخبرنا سولتو بأن العلماء ممكن بعد سنوات عديدة يستخدمون تلك التقنيات لصناعة وقود شمسي قابل للتخزين لتشغيل السيارت أو المنازل وتختتم حديثها قائلةً «إن النظام الحالي غير ثابت لعدة أسابيع أو شهور، ولذلك فإن علينا البحث عن طرق تجعل هذه الطريقة اكثر فاعلية ».
إعداد: Enjy Hesham Elansary
مراجعة علمية : Hosny Ayman
تصميم: Bothaina Mahmoud
المصدر: http://goo.gl/85GMF8
#الباحثون_المصريون
- Soltau, S. R., J. Niklas, P. D. Dahlberg, O. G. Poluektov, D. M. Tiede, K. L. Mulfort, and L. M. Utschig. “Aqueous Light Driven Hydrogen Production by a Ru-Ferredoxin-Co Biohybrid.” Chemical Communications (Cambridge, England) 51, no. 53 (July 7, 2015): 10628–31. doi:10.1039/c5cc03006d.
