كيف يمكن استخدام قشور الفاكهة لتشغيل سيارتك؟

قشور الفاكهة
قشور الفاكهة

توصل باحث إلى طريقة جديدة لتحويل قشور الفاكهة إلى مكونات قيمة لتكنولوجيا تخزين الطاقة.هذا من شأنه أن يقلل من هدر الطعام ويعزز تخزين الطاقة النظيفة.

كيفية تحويل قشور الفاكهة لطاقة؟

قام “فياني نغويي كيتنجي” باحث ما بعد الدكتوراه  بتحويل قشور فاكهة” المانجستين” إلى مواد كربونية متخصصة استخدمها في صنع خلايا تخزين الطاقة فائقة المكثفات.

وقد توصل إلى طريقة مبسطة للقيام بذلك، مما أدى إلى انخفاض كبير في التكلفة. يحوّل هذا الإنجاز النفايات الزراعية إلى مكونات قيمة لتقنية تخزين الطاقة. ويشرح كيف تعمل هذه التقنية وما يتطلبه تحقيقها.

مانجوستين
                                                     فاكهة المانجوستين

الفرق بين المكثف الفائق والبطارية

المكثفات الفائقة هي نوع من خلايا تخزين الطاقة، تشبه البطارية، ولكن مع بعض الاختلافات الرئيسية. فهي أجهزة مستقلة تخزن الطاقة وتُطلقها تلقائيًا.

الفرق الأكبر بين المكثف الفائق والبطارية هو سرعة شحن المكثف الفائق وإطلاقه للطاقة. فبينما صُممت البطاريات لتوفير الطاقة بشكل ثابت لفترات أطول “مثل دقائق أو ساعات”، تم تصميم المكثفات الفائقة لتوفير الطاقة بسرعة فائقة – في غضون ثوانٍ أو دقائق.

وهذا يجعلها مثالية للتطبيقات التي تحتاج إلى دفعة سريعة من الطاقة. في حين إن الفرق الأكبر بين المكثف الفائق والبطارية هو مدى سرعة المكثف الفائق في الشحن وإطلاق الطاقة. وربما تستخدم المكثفات الفائقة يوميًا دون أن تدرك ذلك. فهي تساعد أجهزة مثل التالية على العمل بكفاءة:

عند تصنيع الأجهزة، يختار المصنعون استخدام بطارية أو مكثف فائق. يعتمد هذا القرار على كمية الطاقة المطلوبة وسرعة الشحن. في أغلب الأحيان، لا يدرك المستهلكون وجود بطارية أو مكثف فائق داخل أجهزتهم.

في خلايا تخزين الطاقة، حيث يتم تخزين الشحنات الكهربائية، تعد الأقطاب الكهربائية أساسية. فيما يمكن صنع أقطاب المكثفات الفائقة من الكربون المنشَّط، ومن نفايات الكتلة الحيوية، مثل:

  • قشور جوز الهند، و الموز، والمانجوستين.
  • تفل القهوة.

تخزين الطاقة

إلى جانب ومضات الكاميرات وأبواب الطوارئ، تُعدّ المكثفات الفائقة مفيدة في مجال الطاقة المتجددة. فهي تعمل كإسفنجات طاقة فائقة السرعة. قادرة على امتصاص فائض الكهرباء بسرعة عند إنتاج الألواح الشمسية أو توربينات الرياح لكميات كبيرة.

علاوة على أنه يمكنها إطلاق هذه الطاقة بسرعة عند إنتاج كميات قليلة جدًا. وهذا يساعد على الحفاظ على تدفق الطاقة ثابتًا حتى في غير أوقات الظهيرة أو الرياح.

لا تزال المكثفات الفائقة لاعبًا صغيرًا في عالم تخزين الطاقة، حيث تتراوح مبيعاتها السنوية بين 3 و4 مليارات دولار أمريكي.

ولتوضيح ذلك، تتراوح مبيعات بطاريات أيونات الليثيوم بين 50 و60 مليار دولار أمريكي سنويًا. وتتم صناعة معظمها في الصين واليابان، مع إنتاج بعض المنتجات في أوروبا وأمريكا أيضًا.

لم تحظَ المكثفات الفائقة بشعبية واسعة بعد. ولذلك يواصل العلماء العمل على زيادة سعة تخزين الطاقة الإجمالية فيها مع الحفاظ على سرعتها وعمرها الافتراضي.

فاكهة المانجوستين وتحويل قشور الفاكهة لطاقة

لم تُجرَ سوى أبحاث قليلة حول استخدام قشور فاكهة المانغوستين لإنتاج الكربون. ومع ذلك، تنمو أشجار المانجوستين بغزارة من الساحل الشرقي لجنوب أفريقيا إلى الصومال وغينيا، وهي قادرة على تحمل الجفاف والعواصف المطرية.

كما تحتوي قشورها الطبيعية على مركبات غنية بالكربون بنسبة تتراوح بين 35% و45%. وعند معالجتها بالتجفيف والتسخين الخالي من الأكسجين والتنشيط الكيميائي، تتحول هذه القشور إلى كربون نشط.

وذلك من  خلال بخلط القشور المجففة مع كربونات البوتاسيوم وتسخينها مباشرةً إلى 700 درجة مئوية في خطوة واحدة، أنتجتُ كربونًا نشطًا قيّمًا من النفايات الزراعية.

كما أن استخدام قشور الفاكهة لإنتاج الكربون المنشط يمنع إلقائها في مكبات النفايات، ويستخدمها بدلاً من ذلك في صنع أجهزة تخزين طاقة قيمة.

صناعة الكربون المنشط

يكفي ما بين ثلاثة وخمسة كيلوجرامات فقط من قشور الفاكهة لإنتاج مئات المكثفات الفائقة. ومن المتوقع أن ينمو الطلب العالمي على المكثفات الفائقة بشكل ملحوظ خلال العقد المقبل.  وسيُعزى هذا الطلب بشكل رئيسي إلى:

أسواق الإلكترونيات الاستهلاكية التي تبحث عن حلول تخزين طاقة عالية الطاقة وسريعة الدورة. وفق تقرير  independent الذي اطلعت عليه عالم التكنولوجيا.

يمكن أيضًا استخدام قشور الحمضيات في صناعة الكربون المنشط. تُنتج صناعة عصائر الحمضيات عالميًا 15 مليون طن من القشور واللب والبذور المُهدرة سنويًا. يمكن استخدام هذه النفايات في صناعة المكثفات الفائقة.

بعض الشركات تقوم بالفعل بتحويل نفايات الطعام والزراعة إلى كربون مُنشَّط. على سبيل المثال، تُحوّل شركة “هاي كارب”، ومقرها سريلانكا، قشور جوز الهند إلى كربون مُنشَّط. بالإضافة إلى أن شركة “تاكاشار” في الولايات المتحدة تعمل على تطوير  تقنيةً صغيرة النطاق لتحويل النفايات الزراعية إلى منتجات مفيدة مثل الكربون المُنشَّط.

في أفريقيا، يمكن لمصانع معالجة الفاكهة إنشاء مرافق لتحويل نفاياتها إلى كربون نشط، ومن ثم بيعه لشركات تخزين الطاقة أو غيرها من الصناعات التي تحتاج إليه. إن صناعة المكثفات الفائقة من قشور الفاكهة يمكن أن تخلق فرص عمل وتدعم أهداف الطاقة المتجددة في أفريقيا.

الرابط المختصر :