استخدام غاز الميثان .. آفاق جديدة للطاقة النظيفة تتيحها الكائنات الدقيقة

من المقرر أن تتحوّل الكهرباء النظيفة من الرياح والطاقة الشمسية أو الطاقة النووية إلى وقود الميثان المتجدد وغيره من المركبات الكيميائية ذات الأهمية الصناعية، وهذا ما يستهدفه العلماء من إنشاء مصانع ميكروبية كبيرة، حيث يجري باحثون أمريكيون تجارب للاستفادة من الميكروبات متناهية الصغر ذات القدرة على تحويل الكهرباء إلى غاز الميثان وهو العنصر الرئيسي في الغاز الطبيعي، وفي تقرير حديث ظهر أن التجارب التي يجريها هؤلاء الباحثون من جامعتي ستانفورد وبنسلفانيا الأميركيتين سوف تفتح باب الأمل لتكون هذه الكائنات الدقيقة مصدراً للطاقة المتجددة.
ويشتق معظم الميثان اليوم من الغاز الطبيعي، وهو وقود أحفوري والكثير من الجزيئات العضوية المهمة المستخدمة في الصناعة اليوم يتم تصنيعها من النفط، أما النهج الميكروبي الذي سيتم استخدامه لاحقاً فمن شأنه القضاء على الحاجة لهذه الموارد الأحفورية، ويعتبر الميثان أحد الغازات الدفيئة الهائلة، حيث تزيد قوته 20 مرة عن غاز ثاني أكسيد الكربون، ويتم استخلاصه بأمان وتخزينه، وبالتالي تقليل تسربه في الجو، كما أن العملية الميكروبية برمتها خالية من الكربون.
ويمكن للميكروبات المنتجة لغاز الميثان أن تساعد على حل واحدة من أكبر التحديات بالنسبة للطاقة المتجددة على نطاق واسع، فيما يتعلق بفائض الكهرباء المولدة من محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
على الرغم من أنه في الوقت الراهن لا توجد وسيلة جيدة لتخزين الطاقة الكهربائية، إلا أن بعض مولدات الميثان يمكن أن تنتج الغاز مباشرةً من تيار كهربائي، عبر قيامها بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية في شكل غازي يمكن تخزينها.
ومن المعروف أن حرق الغاز الطبيعي يسرّع من ظاهرة ارتفاع درجة حرارة الأرض عن طريق انبعاث ثاني أكسيد الكربون المطمور لآلاف السنين، إلا أن فريق الباحثين من جامعتي ستانفورد وبنسلفانيا يتبع سياسة أكثر حفاظاً على البيئة لإنتاج غاز الميثان، فبدلاً من استخدام الحفارات والمضخات، عمد العلماء إلى استخدام مفاعلات حيوية ضخمة ومليئة بمولدات الميثان، عبارة عن كائنات حية دقيقة وحيدة الخلية تشبه البكتيريا، لكنها تنتمي إلى مجموعة متميزة من الميكروبات الفريدة وراثياً تسمى "العتائق".
ووفقاً للمعايير البشرية، فإن نمط حياة مولدات الميثان يتسم بالغرابة بعض الشئ، فلا يمكنها أن تنمو في وجود الأكسجين، وتلجأ عوضاً عن ذلك بانتظام إلى ثاني أكسيد الكربون والإلكترونات الموجودة في الغلاف الجوي المأخوذة من غاز الهيدروجين والناتج الثانوي لهذه الوجبة الميكروبية هو الميثان النقي، الذي تفرزه مولدات الميثان في الغلاف الجوي.
وحتى تصبح هذه التكنولوجيا الجديدة مجدية، فلا بد من مواجهة عدد من التحديات الأساسية، ففي الوقت الذي تعد فيه هذه التكنولوجيا بسيطة من الناحية النظرية، تبرز عقبات كثيرة يتعين التغلب عليها قبل أن يتسنى نشر تكنولوجيا تحويل الكهرباء إلى الميثان على نطاق واسع، ويرجع ذلك إلى أن العلوم الأساسية فيما يتعلق بكيفية قدرة هذه الكائنات على تحويل الإلكترونات إلى طاقة كيميائية لا تزال غير واضحة المعالم.
ويعتزم الباحثون استخدام هذا الميثان كوقود للطائرات والسفن والمركبات، حيث ستتم تغذية مولداته بإمدادات ثابتة من الإلكترونات المتولدة من مصادر الطاقة الخالية من الانبعاثات الضارة، مثل الخلايا الشمسية وتوربينات الرياح والمفاعلات النووية، وتستخدم الميكروبات هذه الإلكترونات النظيفة لتأييض ثاني أكسيد الكربون إلى غاز الميثان، ومن ثم يمكن تخزينه وتوزيعه من خلال منشآت الغاز الطبيعي القائمة وخطوط الأنابيب عند الحاجة.