به گزارش گروه علم و فناوری باشگاه خبرنگاران دانشجویی(ایسکانیوز)؛ محققان دانشگاه کمبریج سیستم‌های بسیار نازک و منعطفی را طراحی کرده‌اند که از فتوسنتز گیاهان الهام می‌گیرند و در حالی که روی آب شناور هستند، از نور خورشید و آب انرژی تولید می‌کنند. آنها ادعا می‌کنند، از آنجا که این دستگاه‌ها کم‌هزینه و خودمختار و به اندازه‌ای سبک هستند که روی آب شناور می‌مانند، می‌توان از آنها برای تولید انرژی پایدار، بدون اشغال فضای روی زمین استفاده کرد.

آزمایش این برگ‌های مصنوعی در فضای باز و روی رودخانه نشان داد که آنها به اندازه برگ‌های یک گیاه می‌توانند نور خورشید را به انرژی تبدیل کنند. نتایج این پروژه پژوهشی در مجله «نیچر» منتشر شده است.

به هر حال این اولین بار است که انرژی پاک روی آب تولید می‌شود و محققان امیدوارند که بتوانند از این برگ‌های مصنوعی در مقیاس بزرگ‌تر روی آبراه‌های آلوده، بنادر یا دریاها استفاده کنند و به کاهش اتکای صنعت کشتیرانی به سوخت‌های فسیلی کمک کنند.

به طور کلی، فناوری‌های مربوط به انرژی‌های تجدیدپذیر مانند باد و خورشید در سال‌های اخیر به طور قابل توجهی ارزان‌تر و در دسترس‌تر شده‌اند. ولی صنایعی مانند کشتیرانی تا حدی از این داستان مستثنی است و کربنی که از این صنعت تولید می‌شود، چشمگیر است. این در حالی است که حدود ۸۰ درصد تجارت جهانی توسط کشتی‌های باری با سوخت‌های فسیلی انجام می‌شود، ولی در بحث‌های مربوط به بحران آب و هوایی توجه بسیار کمی به این صنعت شده است.

چندین سال است که گروه تحقیقاتی پروفسور اروین رایسنر در دانشگاه کمبریج با توسعه راهکارهای پایدار برای جایگزین کردن سوخت بنزین، برای رفع این مشکل تلاش کرده است. در سال 2019، تیم پژوهشی او یک برگ مصنوعی ساخت که از نور خورشید، دی‌اکسید کربن و آب «گاز سنتز» می‌سازد. گاز سنتز یک محصول میانی در صنعت پتروشیمی است که برای تولید سوخت، سنتز محصولات پرارزش و بسیاری موارد دیگر استفاده می‌شود. این نمونه اولیه، با ترکیب دو جاذب نور با کاتالیزورهای مناسب کار می‌کرد. ولی مشکل بزرگی داشت؛ زیرلایه‌های شیشه‌ای ضخیم و پوشش‌های محافظ در برابر رطوبت آن را به دستگاهی حجیم تبدیل کرده بود.

محققان برای نسخه جدید برگ مصنوعی از صنعت الکترونیک الهام گرفتند و از تکنیک‌های کوچک‌سازی در این صنعت استفاده کردند که منجر به ساخت گوشی‌های هوشمند و نمایشگرهای انعطاف‌پذیر شده است.

چالش تیم تحقیقاتی کمبریج این بود که چگونه جاذب های نور را روی بسترهای سبک قرار دهند و از آنها در برابر نفوذ آب محافظت کنند. برای غلبه بر این چالش‌ها، از اکسیدهای فلزی لایه نازک و موادی به نام «پروسکایت» استفاده کردند که می‌توانند روی ورق‌های پلاستیکی و فلزی انعطاف‌پذیر پوشانده شوند. این دستگاه‌ها با لایه‌های کربنی نازک میکرومتری و ضدآب پوشانده شدند تا از تخریب رطوبت جلوگیری کنند. نتیجه دستگاهی بود که نه تنها کار می‌کند، بلکه شبیه یک برگ واقعی است.

محققان می‌گویند: مزارع خورشیدی به دلیل تولید برق در مقیاس بالا بسیار محبوب شده‌اند، اما ما مزارع خورشیدی را برای سنتز سوخت متصور هستیم. این مزارع می‌توانند انرژی مورد نیاز سکونتگاه‌های ساحلی و جزایر دورافتاده را تامین کند، حوضچه‌های صنعتی را بپوشاند یا از تبخیر آب از کانال‌های آبیاری جلوگیری کند.