بحث من جامعة الملك عبدالله للعلوم عن توليد الكهرباء وإنتاج مياه نظيفة من خلايا الوقود الحيوية الدقيقة

تصدّر بحث طالبة الدكتوراه في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية، جوستين منك ومشرفها الدكتور محمد مصطفى حسين، أستاذ مشارك في الهندسة الكهربائية، عن خلايا الوقود الحيوية(MFCs) التي تعتبر مصدراً واعداً لطاقة بديلة يمكنها توليد الكهرباء وتنقية المياه في نفس الوقت، تصدر البحث مجلة ACS Nano العلمية الشهيرة عندما نشرت أخيراً ورقة بحثية تستعرض قيام الطالبة منك والدكتور حسين بإعادة تصميم خلايا الوقود الحيوية التقليدية بحيث تكون أصغر حجماً وذات أداء عال مع إمكانية نقلها وتسويقها تجارياً.
ونشأت الطالبة جوستين منك في ولاية فلوريدا وحصلت على البكالريوس من جامعة جون هوبكنز في أمريكا قبل أن تواصل دراساتها العليا في جامعة الملك عبدالله، أما مشرفها د.محمد حسين فقد حصل على درجة الدكتوراه من جامعة تكساس في الولايات المتحدة الأمريكية 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. حيث تتحلل هذه البكتيريا في المواد العضوية في هذه النفايات وبالتالي تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقه كهربائية.
وتوجد تطبيقات عديدة لبحث طالبة الدكتوراه منك والدكتور حسين والموجهة لحل المشاكل الرئيسية التي تواجه العالم مثل أزمة المياه التي بلغت مستويات مثيرة للقلق، حيث 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 والتي تقوم بتوليد الطاقة بدلاً من استهلاكها"، ويشار إلى أن هذه التقنية ما زالت في مراحلها المبكرة جدا.
وتقول طالبة الدكتوراه منك: "على الرغم من 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 والتي ستؤدي في نهاية المطاف إلى تطوير خلايا وقود حيوية دقيقة يمكن تسويقها تجارياً واستخدامها لزيادة كفاءة الأجهزة المهمة في المستقبل. وتضيف منك: لم أكن أتوقع اننا سنعمل على بحث نستطيع من خلاله توليد الكهرباء وإنتاج مياه نظيفة في نفس الوقت. بل إن الأعجب من ذلك أن نقوم به بمقياس المايكرو والنانو".
ويقول الدكتور حسين:" تحتاج التحديات العالمية إلى حلول علمية مثالية"، مشيراً إلى أن البحث الذي أجراه مع طالبة الدكتوراه منك أحرز تقدماً كبيراً من خلال استخدام مواد عامة لتصميم خلايا الوقود الحيوية الدقيقة الصديقة للبيئة والتي ستلعب دوراً كبيراً في مجال وحدات تجميع الطاقة الدقيقة مستقبلاً.