في الوقت الذي تتسابق فيه الدول نحو إيجاد مصادر نظيفة ومستدامة للطاقة، يبرز ابتكار علمي جديد قد يغيّر قواعد اللعبة جذريا. فعلى نحو غير متوقع، تمكن فريق من الباحثين من جامعتي ETH زيورخ السويسرية ونان يانغ التكنولوجية في سنغافورة (NTU) من ابتكار ثوري يقوم بتحويل ريش الدجاج – ذلك المخلف الزراعي الذي كان يُحرق أو يُتلف – إلى مادة قادرة على توليد الكهرباء عبر خلايا الوقود الهيدروجينية.

هذا الاكتشاف لا يوفر فقط حلّا بيئيا للتخلّص من ملايين الأطنان من نفايات الدواجن، بل يفتح أيضا الباب أمام تقنيات طاقة منخفضة التكلفة وأكثر صداقة للبيئة. وبينما لا تزال التقنية في مراحل التطوير، إلا أن نتائجها الأولية ترسم ملامح مستقبل قد يصبح فيه أبسط المخلفات الزراعية مصدرا للطاقة النظيفة.

لطالما مثّلت نفايات صناعة الدواجن عبئا بيئيا ضخما؛ فالعالم ينتج نحو 40 مليون طن من ريش الدجاج سنويًا، يُحرق أغلبه مسببًا انبعاثات من ثاني أكسيد الكربون وغازات سامة مثل ثاني أكسيد الكبريت.

لكن الفريق البحثي رأى في هذه النفايات فرصة غير متوقعة. فقد اكتشفوا أن الريش يحتوي على بروتين طبيعي يُسمى الكيراتين، يشكل نحو 90% من تركيبه، ويمكن تحويله إلى غشاء ناقل للبروتونات — وهو مكوّن أساسي في خلايا الوقود التي تولّد الكهرباء من الهيدروجين.

قام العلماء باستخلاص الكيراتين ومعالجته كيميائيا وحراريا لتحويله إلى ألياف دقيقة تُعرف باسم الأميلويد، ثم شكّلوا منها غشاء رقيقًا شبه نافذ يمكنه تمرير البروتونات.

والنتيجة كانت مادة عضوية خفيفة ورخيصة وقادرة على أداء الدور نفسه الذي تقوم به الأغشية الصناعية باهظة الثمن والمصنوعة من مواد مفلورة ضارة بالبيئة، وفقا لموقع" dailygalaxy".

كهرباء حقيقية… من الريش!

عند اختبار الغشاء في خلية وقود تعمل بالهيدروجين والهواء، تمكّن الباحثون من توليد تيار كهربائي فعلي بلغت كثافة قدرته نحو 25 ميلي واط لكل سنتيمتر مربع — وهو رقم متواضع مقارنة بالأنظمة التجارية، لكنه إثبات عملي مذهل بأن الريش يمكن أن يصبح جزءا من منظومة توليد الطاقة النظيفة.

الأغشية الجديدة أظهرت أيضا توصيلية بروتونية بلغت 6.3 ميليسيمنز لكل سنتيمتر، وهو أداء جيد بما يكفي لتطبيقات أخرى مثل تحليل الماء كهربائيا لإنتاج الهيدروجين والترانزستورات البروتونية.

طاقة أنظف وتكلفة أقل

الميزة الأهم لهذه التقنية ليست فقط في الأداء، بل في الكلفة والاستدامة، فالأغشية التقليدية — مثل مادة Nafion — تعتمد على مركّبات فلورية تُعرف باسم PFAS أو "المواد الكيميائية الأبدية"، وهي مواد لا تتحلل في البيئة وترتبط بمخاطر صحية عديدة.

أما الأغشية المصنوعة من الكيراتين، فهي آمنة، قابلة للتحلل، وغير سامة، مما يجعلها خيارا مثاليا لعصر ما بعد الكربون.

ووفقًا للبيانات الصادرة عن جامعة ETH، فإن إنتاج الغشاء المشتق من الريش أرخص بثلاث مرات تقريبا من إنتاج الأغشية الفلورية المستخدمة حاليا، وهذا يعني أن التقنية الجديدة لا تقدم فقط حلا بيئيا، بل حلا اقتصاديا أيضا.

مستقبل واعد يبدأ من المزرعة

لا يتوقف الابتكار عند توليد الكهرباء فقط، فالفريق العلمي أظهر أن الغشاء الحيوي يمكن أن يُستخدم في مجالات كهروكيميائية متعددة، من تقسيم الماء إلى إنتاج الهيدروجين، إلى صناعة الأجهزة الإلكترونية التي تعتمد على نقل البروتونات.

الباحثون سجّلوا براءة اختراع للتقنية، ويعملون حاليا على شراكات صناعية لتوسيع نطاق الإنتاج التجاري، لكن قبل طرحها في السوق، يجب اختبار التحمّل والاستقرار الكيميائي ومدى قدرتها على العمل طويلًا في ظروف التشغيل الحقيقية.

ورغم أن الطريق ما زال طويلاً، إلا أن النتائج المبكرة تشير إلى أن ريش الدجاج الذي كان يُعد نفاية بلا قيمة قد يصبح قريبا أحد مفاتيح ثورة الطاقة النظيفة.