يمكن للبطاريات التي تعمل بالتربة أن توفر طاقة رخيصة ونظيفة للمزارع

تعتمد شركة “باكتري” الناشئة في المملكة المتحدة على الإلكترونات التي تنتجها البكتيريا في التربة للحصول على الكهرباء النظيفة من الأرض.

تتمتع بطارياتها القابلة لإعادة الشحن بالتربة بالقدرة على العمل على مدار الساعة – وفي جميع أنحاء العالم.

ويأمل مؤسسو الشركة أن تعمل هذه التكنولوجيا على تسريع التحول نحو الزراعة المعتمدة على البيانات، مما يساعد المزارعين على زيادة المحاصيل والحفاظ على الموارد دون الحاجة إلى تركيب بنية تحتية للطاقة باهظة الثمن ويصعب صيانتها.

كيف تعمل البطاريات البكتيرية؟

تعتمد البطاريات التي تعمل بالبكتيريا على “خلايا الوقود الميكروبية للتربة” (SMFCs)، التي تلتقط الطاقة من التفاعلات الكيميائية الطبيعية التي تحدث في الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في التربة.

يتم وضع الأقطاب الكهربائية المعتمدة على الكربون في التربة وتوصيلها بدائرة خارجية. يقوم هذا النظام بنقل الإلكترونات الناتجة عن بعض الكائنات الحية الدقيقة أثناء “استهلاكها” للمركبات العضوية الموجودة في التربة، وتحولها إلى كهرباء.

ويمكن توصيل أكوام من هذه الخلايا ببطارية لتخزين هذه الطاقة.

كان الدكتور جاكوب دزيجيلوفسكي جزءًا من فريق البحث الذي طور SMFCs في عام 2019 أثناء حصوله على درجة الدكتوراه في الهندسة الكيميائية في جامعة باث في المملكة المتحدة.

تم اختبارها على نظام تنقية المياه في البرازيل.

والآن، يأخذ هذا المفهوم خطوة أخرى إلى الأمام من خلال تطوير طرق لزيادة توليد الكهرباء المصممة خصيصًا للعمليات البيولوجية في التربة.

على مدى السنوات الأربع الماضية من البحث والتطوير، “تعلمنا الكثير عن العمليات الكهروكيميائية الحيوية المختلفة، واستوعبنا فهمًا أفضل للأدوار التي تلعبها كل من البكتيريا والتربة في هذه المعادلة المعقدة”، كما يقول الدكتور دزيجيلوفسكي ، مضيفا “لقد مكنتنا هذه المعرفة من تصميم حلول تحفز وتتحكم في عمليات انتقائية في الأرض، مما يسمح لنا بتحقيق أقصى قدر من استخراج الطاقة والحفاظ على توليد الكهرباء المستمر لسنوات.”

وفي الأشهر الـ 12 المقبلة، ستواصل شركته “باكتري” تحسين نماذجها الأولية بهدف بدء الإنتاج على نطاق صغير قبل إطلاق منتج تجاري في عام 2026.

كيف يمكن لبطاريات البكتيريا أن تساعد المزارعين؟

تتطور التكنولوجيا بسرعة لمساعدة المزارعين على جمع البيانات عن حالة حقولهم، ورعاية المحاصيل وخفض التكاليف.

لكن أجهزة الاستشعار والأجهزة المتصلة بالإنترنت تتطلب طاقة ليس من السهل دائمًا تركيبها وصيانتها.

يمكن أن تعيق الكابلات الحقول، وتحتاج البطاريات الكيميائية ذات الاستخدام الواحد إلى المراقبة والاستبدال، كما أن مصادر الطاقة المتجددة مثل الألواح الشمسية لا تعمل إلا بكامل طاقتها في الظروف الجوية المناسبة.

إنشاء طريقة مستدامة لتشغيل أجهزة الاستشعار

تقول البروفيسور ميريلا دي لورينزو، أحد مديري شركة باكتري ومعلمة الهندسة الكيميائية في جامعة باث: “يقدر المزارعون بشكل متزايد أهمية البيانات لاتخاذ قرارات مستنيرة تجاه الممارسات الزراعية التي تتسم بالكفاءة في استخدام الموارد”.

وأضاف “نحن نعمل على إزالة العوائق التي تحول دون توليد تلك البيانات من خلال إنشاء طريقة مستدامة لتشغيل أجهزة الاستشعار، وجعلها تعمل دائمًا، ورخيصة الثمن، ومنخفضة الصيانة ومنخفضة التأثير.”

يمكن أن تدوم بطاريات البكتيريا التي تعمل بالتربة لأكثر من 25 عامًا وتكلف (30 يورو) لكل وحدة دون الحاجة إلى صيانة.

يقول الدكتور دزيجيلوفسكي: “إن الوصول بمنتجنا إلى هذه المرحلة ووضع النظرية موضع التنفيذ من خلال عدة سنوات من البحث كان بمثابة تجربة صعبة، ولكنها مجزية بشكل لا يصدق”.