الخلايا الشجرية.. أمل "نظيف" لصناعة الاتصالات

تقدم خلايا الوقود الميكروبية القائمة على الأشجار حلاً واعداً للطلب المتزايد على الطاقة في قطاع الاتصالات.

ومع استمرار العالم في كفاحه مع الطلب المتزايد على الطاقة، لا سيما في قطاع الاتصالات السلكية واللاسلكية، يتجه العلماء إلى الطبيعة من أجل حلول مستدامة، أحد هذه الحلول التي أظهرت وعداً كبيراً هو خلية الوقود الميكروبية القائمة على الأشجار (MFC)، وهي تقنية جديدة تسخر الطاقة الطبيعية للأشجار لتوليد الكهرباء، وتوفر بديلاً مستداماً وصديقاً للبيئة لمصادر الطاقة التقليدية، فبينما يواصل العلماء البحث عن طرق للتخفيف من آثار تغير المناخ، يمكن أن تلعب خلايا الوقود الميكروبية الشجرية دوراً حاسماً في تعزيز الطاقة الخضراء والتنمية المستدامة.

خلايا الوقود الميكروبية الشجرية.. ما هي؟

تعد خلايا الوقود الميكروبية القائمة على الأشجار نوعاً من الأنظمة البيولوجية الكهروكيميائية التي تولد الكهرباء عن طريق البكتيريا الموجودة في التربة حول جذور الأشجار؛ حيث تتغذى خلايا الوقود الميكروبية من عملية التمثيل الضوئي للشجرة، وتحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية.

تختلف خلايا الوقود الميكروبية عن خلايا الوقود الكيميائية، لأنها تعتمد على الكائنات الحية الدقيقة كمحفزات حيوية لأكسدة المواد الأولية الغنية العضوية للإلكترونات والبروتونات والمنتجات الثانوية الأخرى.

• تحويل الهواء إلى كهرباء.."العين الإخبارية" تكشف تفاصيل "بديل الطاقة الشمسية" (حوار)
• بكتيريا بديلة للأسمدة.. فكرة مصرية لمواجهة تغيرات المناخ

هل خلايا الوقود الميكروبية الشجرية مستدامة؟

تُعّد التكنولوجيا المبتكرة لخلايا الوقود الميكروبية ليست مستدامة فحسب، بل إنها أيضا لديها القدرة على تغيير قواعد اللعبة في صناعة الاتصالات، علاوة على ذلك فإن الخلايا متعددة الوظائف القائمة على الأشجار ليست مستدامة فحسب، بل صديقة للبيئة أيضا، على عكس مصادر الطاقة التقليدية فإنها لا تنبعث منها غازات دفيئة ضارة مثل (أكاسيد النيتروجين وأكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون) أو تتضمن أجهزة محمولة، وتسبب تلوثا صوتيا، أو تسهم في ظاهرة الاحتباس الحراري، وبدلاً من ذلك فإنها ذات كفاءة أعلى وتعزز نمو الأشجار، وتسهم في عزل الكربون والحفاظ على التنوع البيولوجي. وهذا يجعلها حلاً مثاليًا لشركات الاتصالات التي تتطلع إلى تقليل بصمة الكربون الخاصة بها وتحقيق أهداف الاستدامة الخاصة بها.

اللافت في هذا الصدّد أن خلايا الوقود الميكروبية لا تحتاج إلى إجراءات صيانة معقدة، بل يتم تعزيز الخلايا المستندة إلى الأشجار من خلال متطلبات الصيانة البسيطة، حيث إنه بمجرد تثبيت الأجهزة يمكن أن تعمل بشكل مستقل لفترات طويلة، مما يتطلب الحد الأدنى من التدخل البشري، وهذا يجعلها مناسبة بشكل خاص للمناطق النائية، حيث يمكن أن يكون الوصول إليها وصيانتها أمراً صعباً.

خلايا الوقود الميكروبية الشجرية وقطاع الاتصالات

في السنوات الأخيرة، اعتمدت صناعة الاتصالات اعتمادا كبيرا على الطاقة، حيث تستحوذ عمليات الشبكات على جزء كبير من إجمالي استهلاك الطاقة، وبالتالي مع استمرار النمو في خدمات الاتصالات يزداد النمو في احتياجات الطاقة، في هذا الإطار جاءت تقنيات جديدة من خلايا الوقود الميكروبية القائمة على الأشجار (MFCs) لتُحدث ثورة في إمدادات طاقة قطاع الاتصالات بصورة هائلة؛ حيث أصبحت شبكات الاتصالات لا مركزية بشكل متزايد، مع إنشاء عدد متزايد من المحطات القاعدية النائية في مدن الجنوب العالمي والمناطق الريفية والغابات.

ففي الوقت الحالي، فإن الحصول على الكهرباء في مدن الجنوب العالمي محدود للغاية، حيث تظل الكهرباء منخفضة في المناطق الريفية. ما لم يتم التعامل معها بشكل صحيح، فإن ثلث مدن العالم ستعاني من ندرة الطاقة. ومن ثمَّ أدى ظهور تقنية خلايا الوقود الميكروبية (MFC) إلى تسريع نشر حلول الطاقة اللامركزية والمستدامة التي يمكنها معالجة نقص الطاقة الذي يلوح في الأفق. وتوفير مصدر موثوق ومستدام للطاقة لمعدات الاتصالات السلكية واللاسلكية، مما يقلل الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية غير المتجددة.

علاوة على ذلك، يمكن أن تلعب خلايا الوقود الميكروبية القائمة على الأشجار أيضاً دوراً حاسماً في التعافي من الكوارث؛ حيث إنه في أعقاب الكوارث الطبيعية -عندما تتعطل شبكات الطاقة في كثير من الأحيان- يمكن أن توفر خلايا الوقود هذه مصدراً موثوقاً للطاقة لمعدات الاتصالات في حالات الطوارئ. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحسين جهود الاستجابة للكوارث بشكل كبير، مما يضمن بقاء خطوط الاتصال الحيوية مفتوحة عندما تكون هناك حاجة ماسة إليها.

تحديات خلايا الوقود الميكروبية الشجرية

وخلافاً لما سبق ذكره يتبين وجود عدد من التحديات التي تواجه خلايا الوقود الميكروبية القائمة على الأشجار في المراحل الأولى من التطوير، والتي يجب معالجتها قبل أن يتم تبنيها على نطاق واسع، وتشمل هذه تحسين كفاءة تحويل الطاقة وتوسيع نطاق التكنولوجيا للاستخدام التجاري. ومع ذلك مع استمرار البحث والتقدم التكنولوجي، من المتوقع التغلب على هذه العقبات في المستقبل القريب، بل تقديم ابتكارات مستدامة وتطوير مستمر نحو العديد من التطبيقات المختلفة والإنتاج ذي القيمة المضافة التي تتجاوز توليد الكهرباء، مثل تحلية المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي وإزالة المعادن الثقيلة وإنتاج الهيدروجين الحيوي وإنتاج الأحماض الدهنية المتطايرة وأجهزة الاستشعار الحيوية.