پردازش یارانه با انرژی جلبکی

منابع محدود فلزات مورد استفاده در باتری‌های رایج، مشکلات زیست‌محیطی تأمین انرژی به روش‌های قدیمی، محدودیت ظرفیت باتری‌های کنونی و... همگی موجب شده محققان هر روز به دنبال توسعه تأمین‌کننده‌های جدید انرژی به ویژه باتری‌های زیستی و پاک باشند.

در پژوهشی جدید، گروهی از محققان دانشگاه کمبریج در بریتانیا موفق شده‌اند ریزپردازنده‌ای را برای بیش از شش ماه با نوع جدیدی از باتری فعال نگه دارند؛ زمانی که حتی موجب شگفت‌زدگی محققان این پژوهش نیز شد.

این باتری در واقع محفظه‌ای کوچک با ابعادی مشابه یک باتری قلمی حاوی محلول الکترود بود که در آن جلبک‌های سبزآبی قرار گرفته‌بودند. این میکروارگانیسم‌ها توانستند از نور خورشید برای تولید میزان برق کافی برای تأمین انرژی این رایانه به مدت شش ماه استفاده کنند.

همان‌طور که نتایج این پژوهش در نشریه علمی انرژی اند انوایرومنتال «Energy & Environmental Science» گزارش شده‌است، سیانوباکتری‌ها به رایانه اجازه می‌دهد در چرخه‌های 45 دقیقه‌ای با وقفه 15دقیقه‌ای در حالت آماده به کار به ازای هر چرخه کار کند. البته این پردازنده معادلات پیچیده‌ای انجام نداده، بلکه مجموع اعداد صحیح متوالی را محاسبه کرده‌است تا محققان مبنایی برای محاسبه میزان پردازشی را که با این باتری قابل انجام است، به دست آورند. در این پژوهش خروجی جریان از باتری و ارسال داده‌ها به فضای ابری بررسی شده‌است. نکته جالب این است که از زمان پایان این مطالعه در مرداد 1400/ آگوست 2021، باتری به تولید برق تاکنون ادامه داده‌است.

برق بدون قطعی

دکتر پائولو بومبِلی از گروه بیوشیمی دانشگاه کمبریج در این زمینه توضیح می‌دهد: «برای ما واقعا شگفت‌انگیز بود چطور این سامانه توانست برای مدت طولانی به فعالیتش ادامه دهد. پیش‌بینی ما این بود که باتری پس از چند هفته فعالیتش را از دست خواهدداد اما این‌طور نشد و همچنان فعال باقی ماند.»
این سامانه که به مدت شش ماه بدون قطع جریان برق کار می‌کرد، در زمان محاسبات 3/0 میکرووات و در حالت آماده به کار 24/0 میکرووات برق مصرف می‌کرد.

البته هنوز مشخص نیست چگونه این کار را انجام می‌دهد. پژوهشگران معتقدند محتمل‌ترین توضیح این است که سیانوباکتری‌ها (جلبک سبزآبی) در طول فرآیند فتوسنتز، الکترون آزاد می‌کنند اما قدرت باتری حتی زمانی که تحت تابش نور نبود نیز تغییری نکرد. میزان برق تولیدی هم در طول روز و هم در طول شب ثابت بود. این مشاهده ممکن است به این دلیل باشد که جلبک‌ها سوخت‌وساز برخی مواد غذایی خود را بدون نور انجام می‌دهند و احتمالا از همین مسیر به تولید جریان الکتریکی ادامه می‌دهند.

در مسیر تحول اینترنت اشیا

این باتری‌های جلبکی، قاعدتا هنوز توان کافی برای تأمین انرژی یک خانه را ندارند و مقیاس‌پذیری آنها در حال بررسی است؛ اما مطمئنا دستگاه‌های کوچک را، به‌ویژه در مکان‌های دوردست، تغذیه می‌کنند. از آنجا که این باتری‌ها با مواد ارزان قیمت و بازیافتی ساخته می‌شود، مقرون به صرفه بوده و می‌توان از آنها برای تأمین نیروی وسایل الکترونیک کوچک در لوازم و حسگرهای مختلف استفاده کرد.

توسعه باتری جلبکی حتی ممکن است تحولی گسترده‌ در فناوری اینترنت اشیا نیز به وجود بیاورد که قرار است با کمک حسگرها، نرم‌افزارها و سایر فناوری‌ها امکان اتصال اشیا را با هر نوع دستگاهی از طریق اینترنت فراهم کند. در حقیقت در حال حاضر یکی از موانع اصلی برای توسعه گسترده اینترنت اشیا میزان لیتیوم در دسترس برای تأمین باتری‌های مورد نیاز است. البته تولید باتری‌های زیستی از این قبیل شاید بتواند فرصت بهتری را برای متحول شدن این فناوری و مقرون به صرفه شدنش ایجاد کند.

پروفسور کریستوفر هاو، محقق ارشد این پژوهش در این رابطه توضیح می‌دهد: «فناوری رو به رشد اینترنت اشیا به مقداری فزاینده‌ تأمین کننده انرژی نیاز دارد و به نظر می‌رسد این انرژی بیش از آن که از مسیر باتری‌های معمولی بخواهد تأمین شود، باید با سیستم‌های تولیدکننده انرژی همراه شود. دستگاه فتوسنتزی ما از مسیر کاملا متفاوتی نسبت به باتری عمل می‌کند؛ این سامانه به طور مداوم با استفاده از نور به عنوان منبع انرژی، به تولید برق مورد نیاز می‌پردازد.

منابع:IFL Science و Science Alert
عسل اخویان‌ طهرانی/ دانش