قام العلماء بتشغيل جهاز كمبيوتر أساسي باستخدام الطحالب فقط لأكثر من 6 أشهر

يبلغ طول هذه الخلية التي تعمل بالطاقة الطحالب 1 سم بالكاد. (P. Bombelli)

في رؤية مروعة لمستقبل معزول عن أشعة الشمس ، فإن الماكينة تتفوق في مصفوفة تحولت سلسلة الأفلام إلى أجساد الإنسان النائم كمصادر للكهرباء. إذا كان لديهم ضوء الشمس ، لكانت الطحالب بلا شك الخيار الأفضل.

قام مهندسون من جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة بتشغيل معالج دقيق لأكثر من ستة أشهر باستخدام لا شيء أكثر من التيار الناتج عن الأنواع الشائعة من البكتيريا الزرقاء. تهدف هذه الطريقة إلى توفير الطاقة لأسراب كبيرة من الأجهزة الإلكترونية.

'يحتاج إنترنت الأشياء المتنامي إلى قدر متزايد من الطاقة ، ونعتقد أن هذا يجب أن يأتي من أنظمة يمكنها توليد الطاقة ، بدلاً من تخزينها ببساطة مثل البطاريات ،' يقول كريستوفر هاو ، عالم الكيمياء الحيوية و (نفترض) الإنسان غير الميكانيكي.

على عكس جانب الإنترنت الذي نستخدمه للتغريد ومشاركة مقاطع TikTok ، فإن ملف انترنت الأشياء يربط الأشياء الأقل رأيًا مثل الغسالات ، قهوة صناع والمركبات وأجهزة الاستشعار البيئية عن بعد.

في بعض الحالات ، تعمل هذه الأجهزة بعيدًا عن شبكة الطاقة. غالبًا ما تكون بعيدة جدًا ، أو في مثل هذه الأماكن غير المريحة ، لا توجد طريقة سهلة لإدخال بطارية جديدة عند نفادها ، أو إصلاح مصدر الطاقة الخاص بها في حالة تدهورها أو تعطلها.

بالنسبة للتكنولوجيا التي تعمل بمجرد وميض التيار ، فإن الحل ببساطة هو امتصاص الطاقة من البيئة ، والتقاطحركاتوكربونوخفيفة، او حتىالحرارة المهدرةواستخدامها لدفع الجهد للخارج.

تعد الخلايا الكهروضوئية (الطاقة الشمسية) حلاً واضحًا في عالم اليوم ،نظرا للتقدم السريعتم صنعه في السنوات الأخيرة في عصر المزيد من الطاقة من كل شعاع من أشعة الشمس.

إذا كنت تريد الطاقة في الليل ، فستحتاج إلى إضافة بطارية إلى جهازك ، والتي لا تضيف كتلة فحسب ، بل تتطلب مزيجًا من المواد التي يحتمل أن تكون باهظة الثمن وحتى السامة.

إنشاء مصدر طاقة 'حي' يحول المواد في البيئة ،مثل الميثان، يجعل خلية طاقة أبسط وأكثر خضرة لن تضعف مع غروب الشمس. من ناحية أخرى ، سوف ينفد عصيرهم بمجرد نفاد إمداداتهم الغذائية.

يمكن أن تكون الطحالب هي الحل الذي يوفر خيارًا متوسطًا ، حيث تعمل كخلية شمسية وبطارية حية لتوفير تيار موثوق دون الحاجة إلى زيادة المغذيات.يجري استكشافها بالفعلكمصدر للطاقة لعمليات أكبر ، يمكن أن توفر الطحالب الطاقة لعدد لا يحصى من الأجهزة الصغيرة أيضًا.

'جهاز التمثيل الضوئي الخاص بنا لا يعمل بالطريقة التي تعمل بها البطارية لأنها تستخدم الضوء باستمرار كمصدر للطاقة ،' يقول هاو.

يستخدم نظام الطاقة الكهروضوئية الخاص بهم صوف الألمنيوم لأنود ، وذلك في المقام الأول لأنه من السهل نسبيًا إعادة التدوير وأقل مشكلة للبيئة مقارنة بالعديد من الخيارات الأخرى. كما أتاح للفريق فرصة للتحقيق في كيفية تفاعل الأنظمة الحية مع بطاريات الألمنيوم الهوائية المولدة للطاقة.

كان الجزء 'الحيوي' من الخلية عبارة عن سلالة من البكتيريا الزرقاء في المياه العذبة تسمى متزامن ، تم اختيارها لوجودها في كل مكان وحقيقة أنها تمت دراستها على نطاق واسع.

في ظل ظروف معملية مثالية ، تمكنت نسخة من الخلية بحجم بطارية AA من إنتاج ما يزيد قليلاً عن أربعة ميكرو واط لكل سنتيمتر مربع. حتى عندما كانت الأنوار مطفأة ، استمرت الطحالب في تحطيم احتياطيات الطعام لتوليد تيار أصغر ولكن لا يزال ملموسًا.

قد لا يبدو هذا كثيرًا ، ولكن عندما تحتاج فقط إلى قدر ضئيل من الطاقة للعمل ، يمكن أن تكون طاقة الطحالب مجرد تذكرة.

تم إعطاء معالج مجموعة تعليمات مخفض 32 بت قابل للبرمجة والمستخدم بشكل شائع في الميكروكونترولر مجموعة من المبالغ لمضغها لمدة 45 دقيقة ، تليها 15 دقيقة راحة.

ترك المعالج في الضوء المحيط للمختبر ، نفذ نفس المهمة لأكثر من ستة أشهر ، مما يدل على أن البطاريات البسيطة القائمة على الطحالب أكثر من قادرة على تشغيل أجهزة الكمبيوتر البدائية.

'لقد تأثرنا بمدى استمرار عمل النظام على مدار فترة زمنية طويلة - اعتقدنا أنه قد يتوقف بعد بضعة أسابيع ولكنه استمر ،' يقول عالم الكيمياء الحيوية باولو بومبيلي.

بالنظر إلى المعدل الذي نجد به طرقًا جديدة لبناء الإلكترونيات في العناصر اليومية ، فمن الواضح أننا لا نستطيع الاستمرار في إنتاج بطاريات الليثيوم أيون لتشغيلها جميعًا.

وبصراحة ، فإن استخدام أجسام بشرية نائمة لتشغيل أسراب هائلة من أجهزة الكمبيوتر هو مجرد مبالغة. أليس هذا صحيحا ، آلات؟

تم نشر هذا البحث في الطاقة وعلوم البيئة .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.