แบตเตอรี่แบบใหม่ใช้จุลินทรีย์
(วิธีการได้พลังงานไฟฟ้าจากสิ่งมีชีวิต)
ในขณะที่เกิดความวิตกกังวลถึงปัญหาสิ่งแวดล้อมของโลกที่ทวีความรุนแรงมากขึ้นเรื่อยๆ
เนื่องมาจากการเผาผลาญเชื้อเพลิงประเภทน้ำมันดิบและถ่านหิน ก็มีเสียงเรียกร้องถึงการใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์มากยิ่งขึ้น
วิธีการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาเปลี่ยนให้เป็นพลังงานชนิดต่างๆ
ได้แก่ งานวิจัยการผลิตแบตเตอรี่แสงอาทิตย์หรือการใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์
หรือจากการใช้สิ่งมีชีวิตที่แม้จะมีขนาดเล็กแต่ก็มีความสามารถเสมือนว่าเป็นโรงงานไฟฟ้าประเภทหนึ่ง
ระบบการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์โดยอาศัยการสังเคราะห์ด้วยแสงของสิ่งมีชีวิต เช่น
พืชต่างๆ สามารถนำมาพัฒนาเป็นแบตเตอรี่แสงอาทิตย์ได้
หลักการผลิตพลังงานแบบนี้
คือ จากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและการหายใจที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตจะได้อิเล็กตรอนอิสระ
อิเล็กตรอนที่ได้ก็คือ “พลังงานไฟฟ้า” ซึ่งเป็นรูปแบบของพลังงานที่มีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต “พลังงานไฟฟ้า” ที่กล่าวถึงนี้กำลังอยู่ในระหว่างการวิจัยเพื่อนำมาใช้ประโยชน์ภายนอกเซลล์
โดยเฉพาะอย่างยิ่งงานวิจัยที่ใช้ไฟฟ้าจุลินทรีย์ซึ่งเรียกว่า แบตเตอรี่จุลินทรีย์
ยกตัวอย่างแบตเตอรี่จุลินทรีย์ที่ใช้สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน
(blue
green algae) ซึ่งเป็นจุลินทรีย์ที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้
การผลิตพลังงานไฟฟ้านั้นจำเป็นจะต้องนำเอาอิเล็กตรอนที่ผลิตได้ภายในเซลล์ออกมาสู่ภายนอก
แต่ส่วนนอกของเซลล์ประกอบขึ้นจากเยื่อหุ้มเซลล์และผนังเซลล์
ทำให้การนำอิเล็กตรอนออกมาโดยตรงไม่สามารถทำได้
ดังนั้นในกรณีของการสร้างแบตเตอรี่จุลินทรีย์สังเคราะห์ด้วยแสงจึงจำเป็นต้องมีการส่งต่ออิเล็กตรอนด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชัน
– รีดักชัน อิเล็กตรอนก็จะถูกขนส่งออกมาจนถึงอิเล็กโทรด
ทำให้สามารถใช้พลังงานไฟฟ้าในที่สุด
สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินนั้นจะดูดกลืนเอาพลังงานแสงอาทิตย์เข้าไปและผ่านปฏิกิริยาการใช้แสง
(light reaction) เพื่อจะส่งต่ออิเล็กตรอนไปเป็นทอดๆ เหมือนลูกโซ่
ลูกโซ่นี้เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสาหร่าย ส่วนตัวรับอิเล็กตรอนจะอยู่ภายนอกเซลล์
ตัวรับอิเล็กตรอนที่อยู่ภายนอกนี้จะเป็นตัวสุดท้าย ตัวรับตัวสุดท้ายนี้จะถูกรีดิวซ์แล้วเคลื่อนที่ไปส่งอิเล็กตรอนให้กับขั้วอิเล็กโทรด
ทำให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้า และเกิดปฏิกิริยาการรับอิเล็กตรอน (reduction) ขึ้นในขั้วตรงกันข้าม ทั้งหมดที่กล่าวมานี้เป็นหลักการของแบตเตอรี่จุลินทรีย์
ประเด็นสำคัญ
·
มีงานวิจัยที่เกี่ยวกับการนำเอาพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นภายในเซลล์ออกมาใช้ภายนอกเซลล์
โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้จุลินทรีย์ที่เรียกว่า แบตเตอรี่จุลินทรีย์
|
ภาพที่ 68 แผนภูมิตัวอย่างแสดงแบตเตอรี่จุลินทรีย์สังเคราะห์ด้วยแสง
อธิบายศัพท์
สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน : สิ่งมีชีวิตประเภทโปรคาริโอต (prokaryote) ซึ่งไม่มีนิวเคลียส
(nucleus) และพลาสติด(plastid – องค์ประกอบภายในเซลล์ซึ่งเป็นที่อยู่ของสารสี
เช่น คลอโรพลาสต์ที่มีคลอโรฟิลล์อยู่ – ผู้แปล)
|
