Energy

تولد صناعة المواد الغذائية نفايات كبيرة، بما في ذلك كميات هائلة من ريش الدجاج، والتي يتم التخلص منها غالبًا من خلال الحرق الضار، ويتم حرق ما يقرب من 40 مليون طن متري من ريش الدجاج سنويًا، مما يؤدي إلى إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون والغازات السامة مثل ثاني أكسيد الكبريت، مما يضر بالبيئة والصحة العامة.

وابتكر باحثون من المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا وجامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة حلاً رائداً لمعالجة هذه الأزمة البيئية، ويهدفون إلى تحويل ريش الدجاج إلى مصدر طاقة نظيف باستخدام خلايا الوقود الهيدروجيني بدلاً من حرق النفايات الضارة بالبيئة.

ويتضمن جوهر ابتكارهم إنشاء غشاء لخلية الوقود باستخدام ريش الدجاج، وتقوم خلايا الوقود، وخاصة خلايا وقود الهيدروجين، بتوليد الكهرباء من خلال تفاعل كهروكيميائي يتضمن الهيدروجين والأكسجين، ويشبه هذا المفهوم العملية العكسية للتحليل الكهربائي للماء، حيث يتم فصل الهيدروجين والأكسجين باستخدام قطبين كهربائيين، وفي خلية الوقود، يتفاعل الهيدروجين مع الأكسجين، منتجًا تيارًا كهربائيًا.

وفي دراستهم التي نشرت في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية "المواد التطبيقية والواجهات"، قام الباحثون بتسخير ريش الدجاج لإنتاج طاقة مستدامة ونظيفة، وقاموا بتطوير غشاء لخلية الوقود باستخدام الكيراتين، وهو بروتين موجود في الريش، والكيراتين هو بروتين غير قابل للذوبان يوجد في العديد من الحيوانات ويلعب دورًا مهمًا في تكوين الشعر والأظافر والهياكل الأخرى.

والعملية التي ابتكرها الباحثون بسيطة وصديقة للبيئة، وقاموا باستخراج الكيراتين من الريش وتحويله إلى ألياف دقيقة تعرف باسم "ألياف الأميلويد"، والتي تم دمجها في غشاء خلية الوقود، ويمكّن هذا الغشاء الفريد خلية الوقود من توليد الكهرباء، وإصدار الحرارة والماء فقط مع التخلص من ثاني أكسيد الكربون.

وذكر المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا أن هذا الاكتشاف المبتكر يحمل إمكانات كبيرة كمصدر مستقبلي للطاقة المستدامة، ويسمح الغشاء شبه المنفذ لخلية الوقود، والذي يتكون أساسًا من الكيراتين البيولوجي، للبروتونات بالمرور أثناء حجب الإلكترونات، ودفعها عبر دائرة خارجية من القطب الموجب السالب إلى الكاثود المشحون إيجابيًا، مما ينتج تيارًا كهربائيًا.

وتعتمد خلايا الوقود التقليدية على أغشية مصنوعة من مواد كيميائية سامة وباهظة الثمن ولا تتحلل بشكل طبيعي، وفي المقابل، يتكون الغشاء المطور حديثًا بشكل أساسي من الكيراتين المتوافق مع البيئة، والموجود بكثرة في ريش الدجاج، والذي يتكون من 90٪ كيراتين.

ويحتوي غشاء الكيراتين على تطبيقات واعدة ليس فقط في خلايا الوقود ولكن أيضًا في تحليل المياه، ويمكن أن يعزز التحليل الكهربائي للمياه، مما يتيح تقسيم الماء بكفاءة دون الحاجة إلى أحماض إضافية، ويركز الباحثون الآن على اختبار استقرار الغشاء ومتانته، مع إمكانية إجراء المزيد من التحسينات.