تبدیل نان خشک به سوخت پاک؛ انقلابی در تولید انرژی با ضایعات غذایی
دانشمندان روشی نوآورانه ابداع کردهاند که با استفاده از نانهای دورریختهشده و باکتریها، هیدروژن پاک تولید میکند و میتواند وابستگی صنایع شیمیایی به سوختهای فسیلی را کاهش دهد.
بیشتر مردم وقتی با یک تکه نان خشک و مانده روبهرو میشوند، آن را زبالهای بیارزش میدانند که نهایتاً باید دور ریخته شود یا شاید خوراک پرندگان شود. اما پژوهشگران دانشگاهی نشان دادهاند همین نان دورریختنی میتواند به منبعی ارزشمند برای تولید انرژی پاک و مواد شیمیایی تبدیل شود. پژوهشی تازه نشان میدهد ضایعات غذایی نهتنها مشکل محیطزیستی نیستند، بلکه میتوانند به راهکاری برای کاهش انتشار کربن در صنعت تبدیل شوند.
تبدیل ضایعات نان به سوخت شیمیایی
به گزارش تجارت نیوز ، دانشمندان در دانشگاه ادینبورگ موفق شدهاند از نانهای دورریز برای تامین انرژی یک فرآیند حیاتی صنعتی به نام هیدروژناسیون استفاده کنند. این واکنش شیمیایی در تولید طیف گستردهای از محصولات، از داروها گرفته تا پلاستیکها، نقش اساسی دارد.
در این روش، یک سویه رایج باکتری E. coli از قندهای موجود در نان ضایعاتی تغذیه میکند. این تغذیه باعث میشود باکتری در محیط بدون اکسیژن گاز هیدروژن تولید کند. همین هیدروژن زیستی بهعنوان سوخت واکنش هیدروژناسیون به کار میرود و نیاز به هیدروژن حاصل از سوختهای فسیلی را بهطور چشمگیری کاهش میدهد.
به گفته پروفسور استفن والاس، هیدروژناسیون بخش بزرگی از تولیدات صنعتی مدرن را تشکیل میدهد، اما هنوز تقریبا بهطور کامل وابسته به هیدروژن تولیدشده از منابع فسیلی است.
مشکل روشهای سنتی
در فرآیندهای صنعتی رایج، تولید مواد شیمیایی معمولا به سوختهای فسیلی وابسته است؛ سوختهایی که انتشار کربن بالایی دارند. هیدروژناسیون نیز معمولا با استفاده از گاز هیدروژن فسیلی انجام میشود و برای انجام آن به دما و فشار بسیار بالا نیاز است؛ شرایطی که از نظر فنی با دمای کف اقیانوس قابل مقایسه توصیف شده است.
همچنین این واکنشها معمولا به کاتالیزورهای فلزی مانند نیکل، پالادیوم یا پلاتین وابستهاند که هزینهبر و انرژیبر هستند. در نتیجه، چرخه تولید نهتنها پرهزینه بلکه از نظر زیستمحیطی نیز آلاینده است.
تیم تحقیقاتی با طراحی یک روش «تکظرفی» موفق شد این مشکل را حل کند. در این روش، باکتریها در یک فلاسک دربسته و در دمای نزدیک به دمای اتاق، هیدروژن تولید میکنند. سپس همین هیدروژن با مقدار بسیار کمی کاتالیزور پالادیوم واکنش هیدروژناسیون را فعال میکند.
نکته مهم این است که این فرآیند بدون استفاده از حتی یک قطره سوخت فسیلی انجام میشود و در شرایطی بسیار ملایمتر از روشهای سنتی صورت میگیرد. نتایج نشان داد هیدروژن تولیدشده توسط میکروبها میتواند با موفقیت سوخت موردنیاز واکنشهای هدف را تأمین کند.
پیامدهای زیستمحیطی و صنعتی
این فناوری مزایای قابل توجهی دارد. از یک سو، نانهای دورریختهشده بهجای دفن در محلهای زباله و تولید گاز متان، به ماده اولیه ارزشمند تبدیل میشوند. از سوی دیگر، جایگزینی هیدروژن زیستی بهجای هیدروژن فسیلی میتواند میزان انتشار کربن را بهشدت کاهش دهد.
پروفسور والاس توضیح میدهد که این سیستم نشان داده سلولهای زنده میتوانند مستقیما با استفاده از زباله، هیدروژن تولید کنند و حتی این کار را به شکلی انجام دهند که از نظر تراز کربنی، منفی باشد؛ یعنی میزان کاهش انتشار کربن از میزان تولید آن بیشتر شود.
کاربردهای این روش محدود به صنایع غذایی نیست و میتواند در حوزههایی مانند داروسازی، تولید مواد شیمیایی تخصصی و دیگر صنایع نیز مورد استفاده قرار گیرد. توانایی انجام هیدروژناسیون با هیدروژن میکروبی، مسیرهای تازهای برای تولید پایدار در مقیاس بزرگ باز میکند.
گام بعدی پژوهش
محققان اکنون در حال برنامهریزی برای مرحله بعدی تحقیقات هستند؛ مرحلهای که هدف آن حذف کامل نیاز به کاتالیزورهای فلزی است. اگر این هدف محقق شود، فرآیند تولید مواد شیمیایی میتواند حتی پاکتر و ارزانتر شود.
این مطالعه در تاریخ ۲۳ فوریه در مجله علمی Nature Chemistry منتشر شده است و کارشناسان معتقدند چنین فناوریهایی میتوانند زمینهساز آغاز یک انقلاب صنعتی سبز در بریتانیا و سایر کشورها شوند.
پژوهش جدید نشان میدهد چیزی بهسادگی یک تکه نان خشک میتواند نقشی کلیدی در آینده صنعت شیمی ایفا کند. تبدیل ضایعات غذایی به منبع انرژی پاک نهتنها مشکل زباله را کاهش میدهد، بلکه وابستگی صنایع به سوختهای فسیلی را نیز کم میکند. اگر این فناوری در مقیاس صنعتی توسعه یابد، میتواند الگویی پایدار برای تولید مواد شیمیایی و کاهش انتشار کربن در جهان باشد؛ الگویی که ثابت میکند راهحل بسیاری از چالشهای زیستمحیطی، همین حالا در زبالههای روزمره ما پنهان شده است.