جلبک ها را روشن کنید

در دنیای امروز, افزایش میزان انتشار گازهای گلخانه ای و در نتیجه افزایش آلودگی هوا در سراسر دنیا و بویژه بسیاری از کلانشهرها به یکی از مهم ترین چالش های پیش روی ساکنان زمین تبدیل شده است

در دنیای امروز، افزایش میزان انتشار گازهای گلخانه ای و در نتیجه افزایش آلودگی هوا در سراسر دنیا و بویژه بسیاری از کلانشهرها به یکی از مهم ترین چالش های پیش روی ساکنان زمین تبدیل شده است.

افزایش نگرانی ها در این زمینه موجب شده در سال های اخیر استفاده از روش های نوین مبتنی بر استفاده از منابع طبیعی به منظور کاهش آلودگی هوا بیش از پیش مورد توجه پژوهشگران قرار گیرد. یکی از این روش های نوین، استفاده از جلبک هاست که با توجه به برخورداری از ویژگی هایی مانند قدرت بالای آنها در جذب دی اکسیدکربن و تولید اکسیژن و همچنین توانایی رشد سریع به عنوان یکی از روش های جدید در مبارزه با آلودگی هوا مطرح شده است. این طرح در بسیاری از کشورها مر​حله اولیه را با موفقیت پشت سر گذاشته و وارد مرحله اجرایی شده است. کشور ما نیز در این زمینه فعالیت های خوبی آغاز کرده است. پژوهشگران جهاد دانشگاهی مازندران با استفاده از جلبک، موفق به طراحی و ساخت نمونه آزمایشگاهی اولین لامپ زیستی ایرانی شده اند. با مهندس مصطفی مهدی نژاد، رئیس جهاد دانشگاهی مازندران و مجری طرح درباره لامپ های زیستی جلبکی و ویژگی های آنها گفت وگو کرده ایم.

● منظور از لامپ های زیستی چیست؟

در این لامپ ها، جلبک ها با استفاده از نور یک منبع روشنایی کم مصرف یا نور طبیعی خورشید، فتوسنتز می کنند و در نتیجه دی اکسیدکربن را جذب و اکسیژن تولید می کنند. این فرآیند با تولید الکترون هایی در سطح جلبک ها همراه است که می تواند به عنوان منبعی برای تولید انرژی الکتریکی و تامین روشنایی مورد استفاده قرار گیرد. علاوه براین، می توان از آن به عنوان ابزاری برای مبارزه با آلودگی هوا استفاده کرد که در حقیقت هدف اصلی نیز همین است. با افزایش حجم الکترون ها می توان روشنایی محیط را تامین کرد. از لامپ زیستی می توان برای واحدهای مسکونی، اداری و حتی خیابان ها استفاده کرد. برای مثال در شهر هامبورگ آلمان این لامپ ها به طور گسترده کاربرد دارند. جلبک کشت شده با جذب دی اکسیدکربن، اکسیژن آزاد می کند. بنابراین علاوه بر تلطیف هوا می تواند به عنوان منبعی برای تولید انرژی الکتریکی هم مورد استفاده قرار گیرد.

● چرا در تولید لامپ های زیستی به سراغ جلبک ها رفته اید؟

جلبک ها با توجه به داشتن پتانسیل بالای جذب دی اکسیدکربن و خواص منحصر به فردی که در جذب دی اکسیدکربن دارند در سطح دنیا مورد توجه قرار گرفته اند. یکی از ویژگی های مهم جلبک ها توانایی قابل توجه آنها در جذب دی اکسیدکربن است. جلبک ها شامل انواع مختلف از جلبک های تک سلولی تا گونه های بزرگ دریایی هستند. ساده ترین و فراوان ترین جلبک ها، موجودات زنده ای با توانایی فتوسنتز هستند که در طبیعت به وفور یافت شده و در دریای خزر هم وجود دارند. جلبک ها بیش از دیگر گیاهان اکسیژن تولید می کنند. بررسی مقایسه ای بین گیاهان مختلف نشان می دهد توانایی جلبک ها در آزادسازی اکسیژن بیش از دیگر گیاهان است. جالب است بدانید بیش از نیمی از اکسیژن موجود در سطح زمین از طریق جلبک ها تامین می شود. توده زیستی این جلبک ها در مدت زمان ۲۴ تا ۴۸ ساعت تکثیر شده و به میزان دو برابر افزایش پیدا می کند. علاوه بر این از بیومس یا زیست توده ای که از این جلبک ها باقی می ماند می توان فرآورده های مختلفی مانند کود گیاهی، هیدروکربن، اتانول، متان، بیودیزل، محصولات غذایی، فرآورده های بهداشتی و پلاستیک های زیستی تولید کرد که ارزش اقتصادی بالایی دارند. این جلبک ها می توانند حجم قابل توجهی از دی اکسیدکربن را به دام اندازند و در عین حال می توان فرآورده های جانبی با ارزشی را نیز از آنها تهیه کرد. در حقیقت تولید لامپ های زیستی اصلا پسماندی ندارد و همه پسماند ها به کود و دیگر فرآورده های کاربردی قابل تبدیل است.

● آیا می توان از دیگر گیاهان هم برای تولید لامپ زیستی استفاده کرد؟

از گیاهان دیگر هم می توان برای تولید لامپ های زیستی استفاده کرد، اما هدف اصلی ما حداکثر افزایش بهره وری است یعنی می خواهیم از کمترین سرمایه گذاری بیشترین میزان بهره وری را داشته باشیم. مثلا اگر در بندر عسلویه که سطح آلودگی در این منطقه بالاست یک برج جلبکی ساخته شود نه تنها در سرسبزی محیط تاثیرگذار است بلکه می تواند در کاهش آلودگی هم موثر باشد. با توجه به دوره رشد یک ماهه جلبک ها در مقایسه با دوره رشد چند ساله درختان و نیاز نداشتن به اشغال سطح کشت وسیع این گروه از گیاهان می تواند گزینه مناسبی برای کاهش دی اکسیدکربن و آلودگی هوا باشد. در کشورهایی مانند فرانسه، کشت جلبک ها در حیاط و سطح دیوارهای ساختمان به عنوان روشی مناسب برای کاهش آلودگی هوا مورد توجه قرار گرفته است. در واقع کشت جلبک راهکاری است که حتی به زمین های حاصلخیز هم نیاز ندارد و این امکان وجود دارد که بتوان از این جلبک ها به دفعات زیاد و با بازدهی بالا استفاده کرد و با استفاده از این راهکار، دی اکسیدکربن را جذب و اکسیژن تولید کرد. در شرایطی که بتوان برای این جلبک نور کافی تامین کرد می تواند به طور مستمر در تمام فصول سال در یک دوره تعیین شده به ایفای نقش بپردازد. علاوه بر این می توان یکسری از سلول های این جلبک ها را شناسایی کرد که می تواند الکترون آزاد کند. با جمع آوری این الکترون ها می توان جریان الکتریکی تولید کرد که این طرح در سطح دنیا اجرا شده است. البته یکی از مشکلاتی که در این زمینه وجود دارد این که اجرای طرح به هزینه بالایی نیاز دارد. بعضی جلبک ها علاوه بر دی اکسیدکربن توانایی جذب دی اکسیدگوگرد را هم دارند که می توانند از آن در سنتز پروتئین ها استفاده کنند. این جلبک ها از اکسیدهای نیتروژن جذب شده نیز برای تامین نیتروژن موردنیازشان استفاده می کنند. علاوه بر این، گروهی از این جلبک ها ​ می توانند به عنوان جاذب های زیستی برای حذف فلزات سنگین معلق در هوا مورد استفاده قرار گیرند.

● این طرح اکنون در چه مرحله ای است؟

نمونه ساده آزمایشگاهی این لامپ تولید شده که قرار است در مراحل بعدی کارایی آن مورد توجه قرار گیرد. برای پژوهش های انجام شده در این طرح ما تا امروز در دریای خزر ۳۵۳ نوع جلبک شناسایی کرده ایم که هر کدام از این جلبک ها از ویژگی های اختصاصی برخوردار است.

علاوه بر این که می توان از این جلبک ها انرژی الکتریکی تولید کرد این امکان وجود دارد که از سوخت زیستی تولیدی به وسیله این جلبک ها و انتقال آن به ژنراتورها نیز برق تولید کرد؛ بنابراین اگر بتوان از آن به عنوان منبعی برای تغذیه ژنراتورها استفاده کرد باز هم می توان به طور غیرمستقیم انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش داد. این طرح ها از جمله طرح های پژوهشی نوین و نوظهور جهانی هستند که در سطح دنیا مورد توجه قرار گرفته و با توجه به اهمیت این موضوع در کشور، ​تحقیقاتی در این زمینه انجام شده است.

● تا رسیدن به هدف نهایی که بدون تردید تجاری سازی است، چقدر فاصله دارید؟

برای اجرای این طرح کنسرسیومی با همکاری دانشگاه های مختلف انجام شده است که جهاد دانشگاهی مازندران با توجه به نزدیکی به دریای خزر مسئولیت انجام این طرح را عهده دار شده است. پیش بینی می شود تا سه سال آینده این طرح به نتیجه مطلوب برسد.

سال ۲۰۱۴ جریمه هایی که برای کشورهای تولیدکننده گازهای گلخانه ای در نظر گرفته شده در سطح وسیع تری به اجرا گذاشته و در حقیقت قانونی و جهانی می شود و هر کشوری که آلودگی ایجاد می کند باید هزینه ای را به عنوان جریمه بپردازد، بنابراین تا یک سال آینده کاهش گازهای گلخانه ای بیش از پیش اهمیت پیدا می کند. با شهرداری تهران هم صحبت شده و به عنوان یکی از مصرف کنندگان اصلی از تولید لامپ های زیستی حمایت کرده است.

● نقش لامپ های زیستی در کاهش آلودگی هوا

میزان فتوسنتز جلبک ها در مقایسه با دیگر گیاهان به مراتب بیشتر است. تخمین زده شده است برای تولید یک تن زیست توده جلبکی حدود دو تن دی اکسیدکربن مورد نیاز است. تثبیت و حذف دی اکسیدکربن در جلبک ها برخلاف دیگر گیاهان و درختان به فصل خاصی محدود نیست و حتی در فصل پاییز و زمستان هم انجام می شود. در دوران مدرن و زندگی صنعتی در بسیاری از شهرهای بزرگ مانند تهران با پدیده وارونگی هوا مواجه هستیم.

در فصل های پاییز و زمستان که درختان برگ ندارند این پدیده و پیامدهای ناشی از آن تشدید می شود؛ اما در صورتی که شرایط مساعد باشد جلبک ها حتی در این فصول نیز قادر به انجام فتوسنتز هستند، بنابراین می توانند دی اکسیدکربن موجود در هوا را به دام اندازند و در کاهش پیامدهای ناشی از وارونگی نیز تاثیرگذار باشد. براساس بررسی های آماری، هر درخت به طور متوسط می تواند سالانه ۵۰۰ کیلوگرم دی اکسیدکربن جذب کند. فرض کنید در زمین به ازای هر نفر یک درخت وجود داشته باشد. به این ترتیب تقریبا ​۳.۵ میلیارد تن دی اکسیدکربن در سال جذب می شود؛ اما تولید سالانه دی اکسیدکربن در سطح دنیا حدود ۳۲ میلیارد تن است؛ یعنی میزان دی اکسیدکربن تولید شده تقریبا ده برابر مقدار دی اکسیدکربنی است که درختان می توانند به دام اندازند. پس فقط با کاشت درخت نمی توان با اثر گلخانه ای مبارزه کرد. به همین دلیل در سطح دنیا استفاده از جلبک ها به عنوان راهکاری برای کاهش پیامدهای گلخانه ای مورد توجه قرار گرفته و برنامه ریزی هایی برای استفاده هر چه بیشتر از جلبک ها انجام شده است.

فرانک فراهانی جم