ویرگول
ورودثبت نام
cs code (umz mag)
cs code (umz mag)گاهنامه علوم کامپیوتر دانشگاه مازندران
cs code (umz mag)
cs code (umz mag)
خواندن ۳ دقیقه·۱ سال پیش

گیاهان مصنوعی سیانوباکتری: نوآوری سبز برای تصفیه هوا و تولید انرژی

آلودگی هوا و افزایش سطح دی‌اکسید کربن، یکی از چالش‌های جدی جوامع مدرن است که سلامت انسان‌ها و محیط زیست را تحت تأثیر قرار داده است. این چالش به‌ویژه در محیط‌های بسته مثل دفاتر، منازل و ساختمان‌های تجاری، بحرانی‌تر می‌شود. در چنین شرایطی، محققان دانشگاه بینگهمتون به رهبری دکتر سئوک هیون چوی و همکاری مریم رضایی راه‌حل نوآورانه‌ای ارائه داده‌اند: گیاهان مصنوعی سیانوباکتری.

این فناوری نوین، با الهام از فرآیند طبیعی فتوسنتز، قادر است علاوه بر تصفیه هوا، انرژی پاک تولید کند. ترکیبی از زیست‌شناسی و فناوری‌های پیشرفته، این گیاهان مصنوعی را به ابزاری قدرتمند برای بهبود کیفیت هوا و کاهش اثرات تغییرات اقلیمی تبدیل کرده است.

ساختار و نحوه عملکرد گیاهان مصنوعی سیانوباکتری

این گیاهان با ترکیب سیانوباکتری‌ها (باکتری‌هایی که توانایی فتوسنتز دارند) و فناوری‌های مدرن ساخته شده‌اند. فرآیند کار آن‌ها شامل مراحل زیر است:

  1. جذب دی‌اکسید کربن و تولید اکسیژن:
    سیانوباکتری‌ها دی‌اکسید کربن (CO2) موجود در محیط را جذب کرده و طی فرآیند فتوسنتز، اکسیژن آزاد می‌کنند.
  2. تولید جریان الکتریکی:
    طی این فرآیند، سیانوباکتری‌ها الکترون‌هایی آزاد می‌کنند که توسط الکترودهای پیشرفته‌ای در ساختار گیاه جمع‌آوری شده و به جریان الکتریکی تبدیل می‌شود.
  3. استفاده از انرژی تولیدی:
    انرژی تولیدشده می‌تواند برای تامین برق دستگاه‌های کوچک مثل LED، دماسنج یا سایر تجهیزات کم‌مصرف استفاده شود.

اجزای اصلی گیاهان مصنوعی

  1. برگ‌ها:
    از هیدروژل متخلخل ساخته شده‌اند که نور و گاز را به طور مؤثر جذب می‌کنند. این برگ‌ها نقش اصلی در انجام فرآیند فتوسنتز مصنوعی دارند.
  2. ساقه مصنوعی:
    به‌عنوان کانال انتقال آب و مواد مغذی به برگ‌ها عمل می‌کند. این سیستم از طراحی طبیعی الهام گرفته اما به شیوه‌ای کاملاً مهندسی‌شده کار می‌کند.
  3. الکترودها:
    تقویت‌شده با نانوذرات پیشرفته مانند اکسید آهن و پالادیوم، الکترودها وظیفه جمع‌آوری الکترون‌ها و تولید جریان الکتریکی را بر عهده دارند.

مزایای گیاهان مصنوعی سیانوباکتری

  1. تصفیه هوا با کارایی بالا:
    این گیاهان قادر به جذب 90 درصد دی‌اکسید کربن محیط هستند، در حالی که گیاهان طبیعی تنها حدود 10 درصد CO2 را جذب می‌کنند.
  2. تولید اکسیژن:
    تولید مداوم اکسیژن، به بهبود کیفیت هوای داخلی و کاهش مشکلات تنفسی کمک می‌کند.
  3. انرژی پاک:
    جریان الکتریکی تولید شده توسط این گیاهان، منبعی برای تامین انرژی دستگاه‌های کوچک است.
  4. نگهداری آسان و کم‌هزینه:
    برخلاف گیاهان طبیعی، این سیستم نیازی به آبیاری، کوددهی یا مراقبت مداوم ندارد.
  5. نصب و استفاده آسان:
    طراحی کوچک و انعطاف‌پذیر این گیاهان، آن‌ها را مناسب برای هر نوع فضایی می‌کند.

آزمایش‌ها و نتایج اولیه

در محیط آزمایشگاهی، گیاهان مصنوعی سیانوباکتری توانستند سطح دی‌اکسید کربن را از 5000 ppm به 500 ppm کاهش دهند. این کاهش قابل توجه، نشان‌دهنده کارایی بالا در تصفیه هوا است. علاوه بر این، سطح اکسیژن نیز به طور چشمگیری افزایش یافت.

همچنین، انرژی تولید شده توسط این سیستم توانست یک LED رومیزی را به‌طور مداوم روشن کند. این نتایج نشان‌دهنده پتانسیل بالای این فناوری در کاربردهای روزمره است.

چالش‌ها و آینده فناوری

با وجود مزایای قابل توجه، گیاهان مصنوعی سیانوباکتری هنوز با چالش‌هایی روبرو هستند:

  • طول عمر سیانوباکتری‌ها: افزایش ماندگاری این باکتری‌ها برای استفاده طولانی‌مدت ضروری است.
  • بهبود تولید انرژی: برای تامین برق دستگاه‌های پیچیده‌تر، نیاز به بهبود کارایی الکترودها وجود دارد.
  • سیستم‌های ذخیره‌سازی: توسعه روش‌های ذخیره انرژی تولیدشده برای بهره‌وری بیشتر.

نقش مریم رضایی در این پروژه

مریم رضایی، یکی از پژوهشگران کلیدی این پروژه، در طراحی و توسعه این فناوری نقش برجسته‌ای ایفا کرده است. وی در مقاله علمی منتشرشده در این زمینه، جزئیات عملکرد این فناوری را به اشتراک گذاشته و به تیم تحقیقاتی برای رسیدن به این دستاورد یاری رسانده است.

چشم‌انداز آینده

گیاهان مصنوعی سیانوباکتری، با تلفیق علم زیست‌شناسی و فناوری‌های پیشرفته، راه‌حلی هوشمندانه برای تصفیه هوا و تولید انرژی ارائه می‌دهند. این فناوری می‌تواند در آینده‌ای نزدیک به بخش جدایی‌ناپذیر طراحی ساختمان‌های پایدار تبدیل شود.

اگر چالش‌های موجود حل شوند، این گیاهان می‌توانند انقلابی در کاهش آلودگی هوا، بهبود کیفیت زندگی و تامین انرژی‌های پاک ایجاد کنند. آینده‌ای سبزتر و پایدارتر، تنها یک گام تا تحقق فاصله دارد.

نویسنده : کسری دسترنج

منبع:

Cyanobacterial Artificial Plants for Enhanced Indoor Carbon

Capture and Utilization

تصفیه هوا
۳
۰
cs code (umz mag)
cs code (umz mag)
گاهنامه علوم کامپیوتر دانشگاه مازندران
شاید از این پست‌ها خوشتان بیاید