جلوگیری از رسوب جلبک‌ها در فتوبیوراکتورها

مهندسان فناوری تازه ای را برای جلوگیری از رسوب در فتوبیوراکتورها برای جذب CO2 ابداع کرده اند.

جلبک هایی که در مخازن شفاف یا لوله های عرضه شده با دی اکسید کربن رشد می کنند می توانند گاز گلخانه ای را به ترکیبات دیگری مانند مکمل های غذایی یا سوخت تبدیل کنند. اما این فرآیند منجر به تجمع جلبک ها بر روی سطوح می شود که آنها را کدر می کند و کارایی را کاهش می دهد و هر دو هفته یکبار به روش های پاکسازی پر زحمت نیاز دارد. در واقع محققان MIT به فناوری ساده و ارزانی دست یافته اند که می تواند این رسوب را به میزان قابل توجهی محدود کند و به طور بالقوه راهی بسیار کارآمدتر و اقتصادی تر برای تبدیل گازهای گلخانه ای ناخواسته به محصولات مفید را فراهم کند.

در صورت چسبیدن جلبک های دریایی به خروجی دودکش نیروگاه زغال سنگ یا گاز، این جلبک ها می توانند بر روی دودکش ها رشد کرده و از گاز CO2 خارج شده از دودکش تغذیه کنند. بیش تر جلبک هایی که ارزش تجاری دارند در حوضچه های کم عمق کشت می شوند، درحالی که مابقی جلبک ها در لوله های شفافی به نام فتوبیوراکتورها رشد می کنند.اینوله ها ۷ تا ۱۰ برابر بیش تر از حوضچه ها بازده دارند. مهندسان فناوری ارزانی را ابدع کرده اند که رسوب جلبک ها را روی دیواره ی فتوبیوراکتورها محدود کرده و سبب تبدیل گازهای گلخانه ای و CO2 به مکمل های غذایی و سوخت می شود.

نکته کلیدی این است که ظروف شفاف را با ماده ای می پوشانند که بتواند بار الکترواستاتیکی را در خود نگه دارد و سپس ولتاژ بسیار کمی را به آن لایه اعمال کنند. چراکه سلول های جلبک روی غشا خود بارالکتریکی منفی دارند، می توان ازطریق دافعه ی الکتروستاتیکی چسبندگی سلول ها را کنترل کرد.

این سیستم در آزمایشات در مقیاس آزمایشگاهی به خوبی کار کرده است، و با توسعه بیشتر ممکن است ظرف چند سال در تولید تجاری استفاده شود. در نتیجه ی این فرآیند، علاوه بر ایجاد بار الکتریکی منفی بر سطح لوله های فتوبیوراکتورها، سلول جلبک ها نیز به علت دارا بودن بار منفی یک میدان الکتریکی ایجاد شده و جلبک ها را از دیواره لوله ها دور می کند.
می توان از همین سیستم برای دفع یا جذب سلول ها تنها با معکوس کردن ولتاژ استفاده کرد. طبق گفته ی دانشمندان به جای جلبک، می توان از یک ساختار مشابه در سلول های انسانی برای تولید اندام های مصنوعی استفاده کرد که می تواند برای جذب سلول ها به پیکربندی مناسب شارژ شود.

این یافته ها در مجله Advanced Functional Materials، در مقاله ای توسط ویکتور لئون، دکترای سال 23، استاد مهندسی مکانیک، کریپا واراناسی، فوق دکترای سابق باپتیست بلان، و دانشجوی کارشناسی سوفیا سونرت، گزارش شده است.
واراناسی خاطرنشان می کند، مهم نیست که تلاش ها برای کاهش یا حذف انتشار کربن چقدر موفقیت آمیز باشد، باز هم گازهای گلخانه ای اضافی وجود خواهد داشت که برای قرن های آینده در اتمسفر باقی می ماند و همچنان بر آب و هوای جهانی تأثیر می گذارد. هنگامی که مردم به رویکردهای بیولوژیکی برای کاهش دی اکسید کربن فکر می کنند، اولین فکر معمولاً کاشت یا محافظت از درختان است که در واقع یک منبع حیاتی برای کربن اتمسفر هستند. اما دیگران هستند. بنارس می گوید: جلبک های دریایی حدود 50 درصد از دی اکسید کربن جهانی را تشکیل می دهند که امروزه روی زمین جذب می شود. این جلبک ها بین 10 تا 50 برابر سریعتر از گیاهان زمینی رشد می کنند و می توان آنها را در حوضچه ها یا مخازنی که تنها یک دهم ردپای زمین گیاهان خشکی را اشغال می کنند، پرورش داد.