توليد الكهرباء وإنتاج مياه نظيفة من خلايا الوقود الحيوية

تصدّر بحث طالبة الدكتوراه في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية جوستين منك، ومشرفها الدكتور محمد مصطفى حسين الأستاذ المشارك في الهندسة الكهربائية، عن خلايا الوقود الحيوية MFCs التي تعتبر مصدراً واعداً لطاقة بديلة يمكنها توليد الكهرباء وتنقية المياه في الوقت نفسه، مجلة ACS Nano العلمية الشهيرة، إذ نشرت أخيراً ورقة بحثية تستعرض قيام الطالبة منك والدكتور حسين بإعادة تصميم خلايا الوقود الحيوية التقليدية بحيث تكون أصغر حجماً وذات أداء عال مع إمكان نقلها وتسويقها تجارياً.
ونشأت الطالبة جوستين منك في ولاية فلوريدا وحصلت على البكالوريوس من جامعة جون هوبكنز في أميركا قبل أن تواصل دراساتها العليا في جامعة الملك عبدالله، أما مشرفها الدكتور محمد حسين فحصل على درجة الدكتوراه من جامعة تكساس الأميركية قبل أن يلتحق بجامعة الملك عبدالله كواحد من أعضاء هيئة تدريسها البارزين.
وتستخدم خلايا الوقود الحيوية النفايات السائلة مثل مياه الصرف الصحي والسوائل الطبية مثل الجلوكوز ومخلفات المصانع، كمصدر تغذية للبكتيريا التي تعيش بداخلها والمسؤولة عن توليد الكهرباء، إذ تتحلل هذه البكتيريا في المواد العضوية في هذه النفايات وبالتالي تحول الطاقة الكيماوية إلى طاقة كهربائية.
وتوجد تطبيقات عدة للبحث موجهة لحل المشكلات الرئيسة التي تواجه العالم مثل أزمة المياه التي بلغت مستويات مثيرة للقلق، إذ يقول الدكتور حسين: «جميع التقنيات السبعة المعروفة والمستخدمة في تنقية المياه تستهلك كميات هائلة من الطاقة، وأفضل خيار واعد لهذه المشكلة هو استخدام خلايا الوقود الحيوية الدقيقة التي تقوم بتوليد الطاقة بدلاً من استهلاكها». وهذه التقنية ما زالت في مراحلها المبكرة جداً.
وتقول طالبة الدكتوراه منك: «على رغم أننا في المراحل الأولى من البحث في هذه التقنية، إلا أننا تمكنا عبر المقارنة بين المواد المختلفة من رؤية مدى فائدة ما نقوم به في التجارب المستقبلية التي ستؤدي في نهاية المطاف إلى تطوير خلايا وقود حيوية دقيقة يمكن تسويقها تجارياً واستخدامها لزيادة كفاءة الأجهزة المهمة في المستقبل».
وأضافت: «لم أكن أتوقع أننا سنعمل على بحث نستطيع من خلاله توليد الكهرباء وإنتاج مياه نظيفة في الوقت نفسه، بل إن الأعجب من ذلك أن نقوم به بمقياس المايكرو والنانو».