گیاه مصنوعی برق تولید می‌کند تا دستگاه‌ها را تغذیه کند و هوا را تمیز کند
پژوهشگران نوع جدیدی از گیاه مصنوعی توسعه داده‌اند که قادر به تولید برق است.
تیم تحقیقاتی از دانشگاه بینگهمتون مطالعات خود در مورد باتری‌های زیستی باکتریایی را به ایده‌ای جدید برای گیاهان مصنوعی تبدیل کردند که بتوانند از دی‌اکسید کربن تغذیه کنند، اکسیژن بدهند، و حتی مقدار کمی برق تولید کنند.
با استفاده از پنج سلول خورشیدی زیستی و باکتری‌های فتوسنتز کننده، پروفسور سوک‌هون «شان» چوی و دانشجوی دکترا مریم رضایی یک برگ مصنوعی «برای تفریح» ساختند و سپس متوجه شدند که این مفهوم کاربردهای گسترده‌تری دارد.
آن‌ها اولین گیاه را با پنج برگ ساختند و سپس نرخ جذب دی‌اکسید کربن و قابلیت تولید اکسیژن آن را آزمایش کردند.
توانایی‌های تولید برق
در حالی که تولید برق کنونی حدود ۱۴۰ میکرووات یک فایده ثانویه است، چوی قصد دارد این فناوری را بهبود بخشد تا حداقل تولید بیش از یک میلی‌وات برق به‌دست آورد. او همچنین می‌خواهد سیستم ذخیره‌سازی انرژی، مانند باتری‌های لیتیومی یا سوپرخازن‌ها، را ترکیب کند.
چوی گفت: «می‌خواهم توانستم از این برق برای شارژ یک تلفن همراه یا کاربردهای عملی دیگر استفاده کنم.»
«با تنظیم دقیق، این گیاهان مصنوعی می‌توانند جزئی از هر خانه باشند. مزایای این ایده به‌راحتی قابل مشاهده است.»
به‌روزرسانی‌های دیگر می‌توانند شامل استفاده از چندین گونه باکتری برای اطمینان از دوام طولانی‌مدت و توسعه راه‌هایی برای کاهش نیاز به نگهداری، مانند سیستم‌های انتقال آب و مواد مغذی باشند، طبق یک خبر توسط دانشگاه بینگهمتون.
گیاهان مصنوعی دی‌اکسید کربن را به اکسیژن (O2) و برق زیستی تبدیل می‌کنند
این تحقیق همچنین نگهداری می‌کند که سطح دی‌اکسید کربن داخلی (CO2) اغلب به‌طور قابل توجهی بالاتر از عوامل محیطی خارجی است، که یک نگرانی رو به افزایش برای سلامت به ویژه در مناطق شهری است که مردم بیش از ۸۰٪ از زمان خود را در داخل ساختمان‌ها سپری می‌کنند.
پژوهشگران نیز ادعا کردند که گیاهان مصنوعی سیانوباکتریایی جذب دی‌اکسید کربن داخلی را تقویت می‌کنند و همزمان CO2 را به اکسیژن (O2) و برق زیستی تبدیل می‌کنند.
این گیاهان مصنوعی از نور داخلی برای انجام فتوسنتز استفاده می‌کنند، و به کاهش ۹۰٪ در سطح CO2 داخلی، از ۵۰۰۰ به ۵۰۰ ppm می‌رسند — که بسیار فراتر از کاهش ۱۰٪ با گیاهان طبیعی است. علاوه بر بهبود کیفیت هوا، سیستم به اندازه کافی برق زیستی برای پیشبرد الکترونیک قابل حمل تولید می‌کند.
«با اتصال پنج سلول خورشیدی زیستی به‌صورت سری در هر برگ، ما به یک OCV از 1.0 V و قدرت حداکثر 46 µW دست می‌یابیم. به‌طور قابل توجهی، وقتی این برگ‌ها به‌صورت سری در ساختار گیاه مصنوعی متصل می‌شوند، سیستم یک OCV از 2.7 V تولید می‌کند و حداکثر قدرت 140 µW تولید می‌کند، که برای قدرت‌دادن به الکترونیک‌های قابل حمل کافی است»، به گفته مطالعه‌ای که در Advanced Sustainable Systems منتشر شده است.
برگ مصنوعی برق تولید می‌کند در طول فتوسنتز
هر برگ مصنوعی برق تولید می‌کند در طول فتوسنتز، با تأمین آب و مواد مغذی از طریق تبخیر و جذب مویرگی، که سیستم‌های طبیعی گیاه را شبیه‌سازی می‌کند.
سیستم یک ولتاژ مدار باز از 2.7 V و خروجی قدرت حداکثر 140 µW تولید می‌کند. این رویکرد غیرمتمرکز یک راه‌حل پایدار و انرژی‌کافی برای چالش‌های محیط‌زیستی داخلی ارائه داده و کیفیت هوای بهبود یافته و برق قابل تجدیدپذیر را در میان سطوح بالای رو به افزایش CO2 جهانی فراهم می‌کند، طبق این مطالعه.
چوی گفت: «به‌ویژه پس از گذر از COVID-19، ما اهمیت کیفیت هوای داخلی را می‌دانیم. بسیاری از منابع می‌توانند مواد بسیار سمی تولید کنند، مانند مصالح ساختمانی و فرش‌ها. ما بازدم و دم کرده و این منجر به افزایش سطح دی‌اکسید کربن می‌شود. همچنین، خطراتی از پخت و پز و نفوذ از فضای بیرونی وجود دارد.»
