مفاعل نانوي يُحاكي الخلايا الحية لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين بكفاءة قياسية
علماء من الأكاديمية الصينية للعلوم يطوّرون محفزاً ضوئياً نانوياً يُحاكي آليتين خلويتين أساسيتين لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين بكفاءة تحويل شمسية 1.2%، في خطوة واعدة نحو الكيمياء النظيفة.
طوّر علماء من معهد دالين للفيزياء الكيميائية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم مفاعلاً نانوياً مُبتكراً يُحاكي آليتين بيولوجيتين أساسيتين مُستوحاتين من الخلايا الحية، بهدف إنتاج بيروكسيد الهيدروجين بكفاءة غير مسبوقة اعتماداً على الضوء المرئي. ونُشرت نتائج هذا البحث في دورية "جورنال أوف ذا أمريكان كيميكال سوسايتي" في السادس من أغسطس 2026.
يُعدّ بيروكسيد الهيدروجين مادةً كيميائية بالغة الأهمية الصناعية والطبية، يجري إنتاجه حالياً بصورة رئيسية عبر العملية الأنثراكينونية التي تستهلك طاقة هائلة وتُولّد نفايات كيميائية ضارة. من هنا تبرز أهمية إيجاد بديل أنظف يعتمد على الطاقة الشمسية المتاحة بوفرة.
يتألف المفاعل النانوي الجديد من نواة كبريتيد الكادميوم (CdS) مغلّفة بطبقة من مادة متعدد الدوبامين، وهو مادة بوليمرية حيوية تُعرف بخصائص التصاقها الاستثنائية وقدرتها على امتصاص الضوء. أما التصميم الإجمالي فيُحاكي خاصيتين خلويتين جوهريتين:
أولاهما نظام نقل البروتون: يحتوي غلاف متعدد الدوبامين على زوج أكسدة واختزال من الكاتيكول وo-بنزوكينون يُسرّع نقل الإلكترون مقترن البروتون عبر دورات متواصلة من القبول والإطلاق، مُحاكياً بذلك منظومات نقل البروتون المعقدة التي تعمل في الخلايا الحية بدقة متناهية.
ثانيتهما البنية المقصّبة: تخلق التجويف النانوي المحاط بغلاف مسامي بيئةً تفاعلية محكومة تُمسك بالفوتونات الضوئية وتتيح تراكم المتفاعلات في فضاء محدود، مُعظِّمةً بذلك كثافة التفاعل وكفاءته.
تُسجّل هذه المنظومة معدل إنتاج بيروكسيد هيدروجين يبلغ 3.24 ميلي مول لكل جرام من المحفز الضوئي في الساعة، مع كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية تبلغ 1.2%. ولتعزيز قابلية التطبيق العملي، جرى تضمين المفاعلات النانوية في هلام الألجينات الصوديومية مُشكِّلةً محفزات ضوئية صلبة قابلة للاسترداد والتدوير مع الحفاظ على أداء مستقر تحت أشعة الشمس الطبيعية.
قال البروفيسور لي كان: "يوفّر بحثنا استراتيجية جديدة لتصميم مفاعلات نانوية بيومحاكاة ترتقي تدريجياً إلى مستوى الوظائف المعقدة للخلايا الحية". ويفتح هذا الإنجاز الباب أمام تطبيقات عملية واسعة في التصنيع الكيميائي النظيف والتمثيل الضوئي الاصطناعي، لا سيما في ظل الحاجة المتزايدة إلى تقنيات تُقلّص البصمة الكربونية للصناعات الكيميائية.
تمتلك الدول العربية إمكانات هائلة في مجال الطاقة الشمسية؛ فمشروع نيوم السعودي ومبادرة الإمارات للحياد المناخي 2050 يعكسان تحولاً جذرياً نحو مصادر الطاقة النظيفة. وتقنيات مثل هذا المفاعل النانوي تفتح آفاقاً لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين محلياً باستخدام الوفرة الشمسية العربية، مما قد يُقلّص الاعتماد على الواردات الكيميائية ويدعم التوجه نحو الكيمياء الخضراء في الصناعات العربية الساعية إلى تحقيق أهداف الحياد الكربوني.
تجدر الإشارة إلى أن بيروكسيد الهيدروجين يُستخدم على نطاق واسع في تبييض الأقمشة والورق، وتنقية المياه، والتعقيم الطبي، والوقود الصاروخي. وتعتمد طريقة الإنتاج الحالية على عمليات ضخمة تستهلك كميات كبيرة من الوقود الأحفوري، مما يجعل البديل الشمسي المُقترح حلاً بيئياً واعداً يتواءم مع أهداف الاستدامة وتحييد الكربون.
المزيد من بيئة
شاحنة كهربائية بأقل من 25,000 دولار: هل تُنجح Slate Auto حيث أخفقت سياسات الطاقة النظيفة؟
تطرح شركة Slate Auto شاحنة كهربائية صغيرة بسعر 25,000 دولار وبطارية فوسفات حديد الليثيوم بمدى 205 أميال، مراهنةً على أن المشكلة الأساسية في الاعتماد على السيارات الكهربائية هي السعر لا المدى.
دراسة دولية كبرى تؤكد: الكون لا يزال يتسارع في تمدده والطاقة المظلمة باقية
فريق بحثي دولي بقيادة جامعة ساوثهامبتون يدحض الادعاءات الأخيرة بتباطؤ تمدد الكون، مؤكداً بتحليل دقيق للمستعرات العظمى أن الطاقة المظلمة تواصل دفع الكون نحو التسارع الكوني.
مئات الزلازل الخفية اكتُشفت قرب نهر ثواتس الجليدي وتُهدد برفع البحار ثلاثة أمتار
رصد علماء أستراليون 245 زلزالاً جليدياً مخفياً بالقرب من نهر القيامة الجليدي بأنتاركتيكا بين 2010 و2023، وهي إشارات تُحذر من تسارع وتيرة ذوبانه وعواقبه الكارثية على مستويات البحار عالمياً.
دراسة: مرشحات هيبا تُحسّن الوظيفة التنفيذية للدماغ بنسبة 12% في شهر واحد فقط
تجربة سريرية أمريكية تُثبت أن استخدام أجهزة تنقية الهواء بمرشح هيبا في المنزل لمدة شهر واحد يُحسّن أداء الدماغ لدى البالغين فوق الأربعين بنسبة 12%، مما يكشف أثر تلوث الهواء على الوظائف المعرفية.
علماء يكشفون شذوذاً حرارياً ضخماً في أعماق المريخ يفوق بمئات الدرجات توقعاتنا
باحثو كالتك يكشفون أن الجزء الجنوبي من باطن المريخ أشد حرارةً بمئات الدرجات من الشمال وقد يكون منصهراً جزئياً، وهو ما يفسر لغز المغناطيسية والزلازل المريخية.
الحاسوب الكمي لشركة IBM يحل مسألة تعجز عنها الحواسيب الكلاسيكية في 15 دقيقة
حقق باحثو IBM وجامعة شيكاغو إنجازاً تاريخياً في الحوسبة الكمية باستخدام 70 كيوبتاً منطقياً مصحَّح الأخطاء، إذ أتموا عملية حسابية معقدة في ربع ساعة فقط.