علماء أميركيون " ينتجون مادة



البيئة والحياة :

نجح فريق من العلماء الأميركيين بقيادة " مايكل ستون " من "معهد التقنية في ماساتشوستس " في إنتاج جزيئات اصطناعية في المختبر قادرة، مثل كلوروفيل النباتات، على تحويل ضوء الشمس إلى إلكترونات .

لا شك في أن الطاقة البديلة، خاصة الطاقة الشمسية التي لا تنضب، تمتلك المستقبل اليوم في ظل التحديات البيئية التي تواجه البشرية. لكن تقنية إنتاج الطاقة من ضوء الشمس، سواء بطريقة الخلايا العضوية، أم بطريقة الرقائق الخلوية، لم تنج من مشكلة التخلص من نفاياتها، بل إن مشكلة ألواح الخلايا الضوئية القديمة، تحولت إلى مشكلة جديدة لا تختلف عن مشكلة التخلص من النفايات الإلكترونية الأخرى، لأن معظم هذه الألواح، خاصة المنتج منها قبل عشرين سنة، في حاجة اليوم إلى تدوير، وتحذر شركات إنتاج الطاقة الشمسية نفسها من مغبة تسلل المواد المستخدمة في إنتاج هذه الألواح إلى البيئة.
ويقدر معظم منتجي الخلايا الضوئية، على المستوى العالمي، أن عمر الخلايا الضوئية لا يزيد، في أحسن الأحوال، على 25 سنة. وهذا يعني أن الألواح التي أنتجت عام 1990، وهو عام الانطلاقة التجارية لتقنية الخلايا الضوئية، ستكون في حاجة إلى الاستبدال، ناهيكم بنسبة عالية منها فقدت الحياة تدريجيا خلال العقدين الماضيين أو تم استبدال أخرى جديدة بها بعد أن أصابها العطل أو الضرر. وهذا يضع أمام منتجي الطاقة الشمسية مهمة جبارة تتلخص في التخلص من ملايين ألواح الخلايا الضوئية التي فقدت قدرتها على تحويل ضوء الشمس إلى طاقة بالتدريج.
ويقول الباحث هاري فيرت، من معهد «فراونهوفر» الألماني لإنتاج الخلايا الضوئية، إن الخلايا الضوئية المنتجة في شكل جزيئات عضوية تحتوي على الرصاص أساسا، إضافة إلى كميات ضئيلة من المعادن الثقيلة، في حين تحتوي الخلايا المنتجة بطريقة الرقائق الخلوية على بوليمرات الفلور والكادميوم. وعلى أية حال، فإن كل هذه المواد مواد سامة ومضرة بالبيئة، ويمكن عند التخلص منها عشوائيا، أو عند احتراقها صدفة، أن تتسلل إلى الهواء والماء والتربة وتلوث البيئة ككل.
ويؤكد فيرت أنه على منتجي الخلايا الضوئية التخلص من، أو تدوير، الخلايا الضوئية، والزجاج الذي يغلفها، بطريقة بيئية وإن لم تنطلق منها المركبات الضارة بالبيئة. فالتخلص التقني المنظم من هذه النفايات «الشمسية» يعني إعادة تدوير هذه الخلايا والاستفادة منها مجددا في إنتاج الطاقة وهو عامل اقتصادي مهم.
وإضافة إلى ألواح الخلايا الضوئية المنتهية خدمتها، هناك نسبة 1% من الخلايا المنتجة متضررة أو لا تعمل وينبغي تبديلها باستمرار. وإذا كانت ألمانيا تخطط حتى عام 2020 لإنتاج 14 غيغاواط سنويا من الطاقة الشمسية، فإن ذلك يعني أن على قطاع إنتاج الخلايا الضوئية التخلص من مليون خلية ضوئية أو ما يعادل 100 ألف لوح منها. ويضيف فيرت أنه على شركات إنتاج الخلايا الضوئية الاهتمام بقضية تدوير هذه الخلايا والتخلص منها وليس الاهتمام فقط بزيادة كفاءتها على إنتاج الكهرباء وتحسين تقنيات صناعتها. فالشركات الكبرى تهتم أساسا بتطوير قدرة هذه الخلايا، وكشفت شركة «3م» الأميركية، كمثال، عن أنها أنتجت شريحة شفافة غاية في الرقة لكسوة ألواح الخلايا المنتجة بطريقة الرقائق الخلوية. وهي طبقة من البوليمر لا يزيد سمكها على 23 ميكرومتر، أي إنها أرق 100 مرة من الطبقة الزجاجية المستخدمة حاليا، لكن الشركة لم تبحث، كمثال، في أضرار هذه الشريحة على البيئة. وذكر المتحدث باسم الشركة ديرك دي سيكيولي أن الطبقة رخيصة الإنتاج وخفيفة، وتتحمل الحرارة، ومضادة للرطوبة، لكنه لم يشر إلى مكوناتها والمركبات التي دخلت في إنتاجها. وعلى أية حال، فإن الشركة نفسها تعترف بأن حياة هذه الشريحة لا تمتد لأكثر من 20 سنة، وهذا يعني، في أحسن الأحوال، أنه ينبغي التخلص منها مع الخلايا في حالة تعدي عمر الأخيرة 25 سنة.

وأعلنت شركة «هيلياتيك تكنولوجي» الألمانية (دريسدن) أنها سجلت الرقم القياسي في إنتاج الخلايا الضوئية التي تتمتع بطاقة كبيرة على إنتاج الكهرباء من ضوء الشمس. ورفعت الشركة قدرة هذه الخلايا على تحويل 8.3% من أشعة الشمس الساقطة عليها إلى كهرباء، وهو بالفعل رقم قياسي جديد. ومن جديد، أشار مارتن فايفر، من شركة «هيلياتيك»، إلى نجاحه في إنتاج الخلايا الضوئية من بوليمرات معينة في الفراغ، لكنه لم يشر إلى مخلفاتها وإمكانية تدويرها.
معهد «فراونهوفر» لإنتاج المواد الجديدة ذكر أنه يعمل على تحسين «الميزان البيئي» للخلايا الضوئية من خلال عمله مع عدة شركات ألمانية على إنتاج ألواح للخلايا الضوئية يمكن للعلماء تبديل الخلايا فيها، كل واحدة على حدة، كما يغير المرء «الأضوية» المحترقة بأخرى جديدة. وهذا يعني عدم الحاجة إلى تبديل اللوح بأكمله مع الاحتفاظ بالإطارات والأسلاك.. إلخ. وطبيعي، فإن التخلص من الخلايا الصغيرة بيئيا أسهل وأقل تكلفة من تبديل اللوح كاملا.
على الرغم من كل شيء، فإن الباحث هاري فيرت يبدو متفائلا بمستقبل تدوير الخلايا الضوئية، خاصة بعد أن أعلنت شركة «سولار وورلد» عن طريقة جديدة لصهر المواد الرابطة في ألواح الخلايا، ومن ثم فصل الخلايا الضوئية عن الألواح وإعادة تدويرها. ويرى إمكانية تدوير 85% من الخلايا الضوئية القديمة حتى عام 2020 على الرغم من تكلفتها العالية.
وشكلت معظم الشركات الأوروبية المنتجة للخلايا الضوئية اتحادا يتخصص في طرق تدوير الخلايا الضوئية أطلقت عليه اسم «ب.ف. سايكل». وأخذ هذا الاتحاد على عاتقه مهمة تدوير 65% من جيل الألواح المنتجة عام 1990 حتى الآن، و85% من الخلايا الجديدة التي سينبغي التخلص منها حتى عام 2020. وتشارك في الاتحاد 85% من شركات إنتاج الطاقة الشمسية في أوروبا وتهتم منذ الآن ببناء الهياكل الارتكازية والطرق اللوجستية الخاصة بجمع «نفايات» الألواح والخلايا الضوئية كافة في أوروبا والتخلص منها أو تدويرها بطرق بيئية.
الحل يمكن أن يستلهم البيئة نفسها، كما هي الحال في صناعة أجساد الطوربيدات من مواد شبيهة بجلد الدولفين لتقليل احتكاكها بالماء، أو مثل إنتاج الخيوط القوية تقليدا لبنية خيوط العنكبوت؛ إذ نجح فريق من العلماء الأميركان بقيادة مايكل ستون، من معهد التقنية في ماساتشوستس في إنتاج جزيئات اصطناعية في المختبر قادرة، مثل كلوروفيل النباتات، على تحويل ضوء الشمس إلى إلكترونات. وهذا ليس كل شيء، لأنهم تمكنوا أيضا من منح هذه الخلايا القدرة على تجديد نفسها بعد «سقيها» بسائل معين. وذكر ستون أن الجزيئات الضوئية ترتبط مع نفسها بواسطة قنوات نانوية («النانو ميتر» يساوي 1 من بليون جزء من المتر) وتشكل بالتالي شبكة كهربائية معقدة توصل الكهرباء للناس.

uglhx Hldv;d,k " dkj[,k lh]m jrg] hg;g,v,tdg dkj[,k lh]m jrg]