به گزارش قدس آنلاین به نقل از IE، «مریم رضایی» پژوهشگر دوره دکتری دانشگاه بینگهمتون و همکارش، تحقیقات خود را در مورد زیست باتری‌هایی که با باکتری کار می‌کنند به ایده جدیدی برای گیاهان مصنوعی تبدیل کرده اند که می‌توانند دی اکسید کربن، جذب؛ اکسیژن، تولید و حتی مقدار کمی برق تولید کنند.

رضایی با استفاده از پنج سلول خورشیدی زیستی و باکتری‌های فتوسنتزی آنها، «برای سرگرمی» یک برگ مصنوعی ساخت و سپس متوجه شد این مفهوم، نتایج گسترده تری دارد.

آنها اولین گیاه را با پنج برگ ساختند و سپس میزان جذب دی اکسید کربن و قابلیت تولید اکسیژن آن را آزمایش کردند.

قابلیت تولید برق

در حالی که تولید برق فعلی در حدود ۱۴۰ میکرووات، یک مزیت ثانویه محسوب می‌شود، اما پژوهشگران قصد دارند این فناوری را برای دستیابی به حداقل خروجی بیش از یک میلی وات بهبود بخشیده و یک سیستم ذخیره سازی انرژی مانند باتری‌های لیتیوم یون یا ابرخازن‌ها را در آن ادغام کند.

این محققان قصد دارند از این برق برای شارژ کردن تلفن همراه یا سایر کاربردهای عملی استفاده کنند. با برخی تنظیمات دقیق، این گیاهان مصنوعی می‌توانند بخشی از هر خانه باشند. مزایای این ایده به راحتی قابل مشاهده خواهد بود.

بر اساس بیانیه مطبوعاتی دانشگاه بینگهمتون، سایر ارتقاها می‌تواند شامل استفاده از گونه‌های متعدد باکتری برای اطمینان از زنده ماندن طولانی مدت و توسعه راه‌هایی برای به حداقل رساندن تعمیر و نگهداری از جمله سیستم‌های آب رسانی و مواد مغذی باشد.

تولید اکسیژن و برق زیستی با گیاه مصنوعی

این مطالعه حاکی از آن است سطح دی اکسید کربن (CO۲) در داخل خانه و فضاهای سربسته اغلب به طور قابل توجهی بالاتر از سطوح بیرونی است، که یک نگرانی بهداشتی رو به رشد تلقی می‌شود، به ویژه در مناطق شهری که مردم بیش از ۸۰ درصد از زمان خود را در داخل خانه می‌گذرانند.

بر اساس ادعای این دانشمندان سیانوباکتری گیاهان مصنوعی، جذب کربن در محیط داخلی را افزایش داده و در عین حال CO۲ را به اکسیژن (O۲) و برق زیستی تبدیل می‌کنند.

این گیاهان مصنوعی از نور داخل خانه برای انجام فتوسنتز استفاده می‌کنند و به کاهش ۹۰ درصدی سطح CO۲ فضای داخلی، از ۵۰۰۰ به ۵۰۰ ppm دست می‌یابند که بسیار بیشتر از کاهش ۱۰ درصدی گیاهان طبیعی است. این سیستم علاوه بر بهبود کیفیت هوا و تولید اکسیژن، برق زیستی کافی برای تامین انرژی الکترونیک قابل حمل تولید می‌کند.

رضایی اظهار داشت: «با اتصال پنج سلول زیست خورشیدی به صورت سری در هر برگ، به ۱.۰ ولت و حداکثر توان ۴۶ میکرووات دست می‌یابیم. به طور قابل توجهی، هنگامی که این برگ‌ها به صورت سری در ساختار گیاه مصنوعی به هم متصل می‌شوند، سیستم ۲.۷ ولت و حداکثر توان ۱۴۰ میکرووات تولید می‌کند که برای تامین انرژی الکترونیک قابل حمل کافی است.»

هر برگ مصنوعی در طول فتوسنتز، برق تولید می‌کند و آب و مواد مغذی از طریق تعرق و عملکرد مویرگی تامین می‌شود که تقلیدی از سیستم‌های طبیعی گیاهی است.

این سیستم یک ولتاژ مدار باز ۲.۷ ولت و حداکثر توان خروجی ۱۴۰ میکرووات تولید می‌کند. بر اساس این مطالعه، این رویکرد غیرمتمرکز راه حلی پایدار و کم مصرف برای چالش‌های محیطی داخلی، بهبود کیفیت هوای محیط و برق تجدید پذیر در بحبوحه افزایش سطح جهانی CO۲ ارائه می‌کند.

این دانشمندان می‌گویند: «به ویژه پس از همه گیری COVID-۱۹، اهمیت کیفیت هوای داخل خانه را بیشتر درک می‌کنیم. بسیاری از منابع مانند مصالح ساختمانی و فرش می‌توانند مواد بسیار سمی تولید کنند. ما دم و بازدم می‌کنیم و این باعث ایجاد سطح دی اکسید کربن می‌شود. همچنین خطرات ناشی از پخت و پز و نفوذ از فضای باز وجود دارد.»