میکروموتورها پساب‌ را تصفیه و انرژی سبز تولید می‌کنند

دستگاه‌های کوچک و خودمحرکی موسوم به «میکروموتورها» قابل طراحی برای حرکت در میان فاضلاب و هدف قرار دادن آلاینده‌های خاص هستند. این دستگاه‌ها این توانایی منحصر به فرد را دارند که مواد یا پوشش‌های کارکردی را حمل کنند و قادر به جذب یا واکنش با آلاینده‌ها هستند که با این کار به حذف آنها از آب کمک می‌کنند. حال این سوال مطرح است که آیا می‌توان این دستگاه‌ها را بهینه سازی کرد تا انرژی هم تولید کنند؟

***پاکسازی آب و تولید آمونیاک

محققان در موسسه تحقیقات شیمیایی «کاتالونیا» (ICIQ) در اسپانیا میکروموتورهای خودکاری ساخته‌اند که بطور موثر حرکت کرده و پساب‌ها را پاکسازی می‌کنند. این دستگاه‌ها در کنار این کار آمونیاک نیز تولید می‌کنند که می‌تواند به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر مورد استفاده قرار گیرد.

این موتورها اکنون با استفاده از یک تکنیک هوش مصنوعی ابداع شده در دانشگاه «گوتنبرگ» بهینه‌سازی شده‌اند و به ماشین‌های پاکسازی کننده و تولید انرژی ابرکارآمدی تبدیل شده اند.

این دستگاه‌ها از یک لوله (تیوب) سیلیکون و دی‌اکسید منگنز با یک مکانیزم رهاسازی حباب تشکیل شده‌اند که با واکنش‌های شیمیایی کار می‌کند. این لوله با کمک حباب‌ها که به عنوان موتور عمل می‌کنند، در آب حرکت می‌کند. جزء شیمیایی دستگاه نیز لاکاز (laccase) است که به عنوان پوششی روی میکروموتورها قرار می‌گیرد و اوره موجود در پساب‌ را به آمونیاک تبدیل می‌کند. این آمونیاک سپس قابل تبدیل به هیدروژن است که یک منبع پاک و سبز انرژی به شمار می‌رود.

«ربکا فِر» دانشجوی دکتری در موسسه تحقیقات شیمی کاتالونیا می‌گوید: این یک کشف جالب است. امروز، تاسیسات فرآوری و تصفیه آب برای تجزیه کل اوره مشکل دارند و این مساله به خصوص در مناطق شهری یک مشکل مهم است.

***بهبود طراحی

به منظور اینکه این لوله‌ها بتوانند بطور موثری آب را پاکسازی کنند، اکنون دانشمندان باید طراحی این دستگاه‌ها را بهبود بدهند. برای این کار، باید مشاهده کنند که آنها چطور حرکت می‌کنند و وقتی در زیر آب قرار دارند، چه مدت کار می‌کنند. اما انجام این کار زیر میکروسکوپ دشوار است زیر حباب‌های تولید شده توسط این دستگاه‌ها دید دانشمندان را کم می‌کند.

اما خوشبختانه اکنون به لطف یک روش مبتنی بر هوش مصنوعی ایجادشده توسط محققان دانشگاه گوتنبرگ، اکنون مشاهده تقریبی حرکت این میکروموتورها ممکن شده است. الگوریتم‌های یادگیری ماشین نظارت بر شنای چندین موتور در محیط مایع بطور همزمان را امکان‌پذیر کرده است.

این تحول جدید موجب جذابیت بیشتر این نوع میکروموتورها می‌شود. هر چند دانشمندان نمی‌دانند که چه زمانی قادر خواهند بود این دستگاه‌ها را در مقیاس بزرگ به کار گیرند، در حال حاضر به کار روی این نوآوری تازه ادامه می‌دهند و امیدوارند که آن را در سال‌های آینده به یک گزینه عملی در سطح جهان تبدیل کنند.