چطور آفتابگردانها آفتاب را دنبال می کنند؟

مطالعات جدید دانشمندان، پرده از راز جذاب آقتاب گردان برداشت! + ویدیو

گل های آفتاب گردان نه تنها خود شباهت زیادی به خورشید دارند، بلکه یکی از عجیب ترین رفتارهای آنها این است که روی این گل ها مدام به سمت خورشید است و از همین روی نام آفتاب گردان روی آنها گذاشته شده است؛ اما دلیل و چگونگی مکانیزم این رفتار برای یک قرن دانشمندان و محققان را به خود مشغول کرده بود تا آنکه مطالعه اخیر پرده از این راز گل های آفتاب گردان برداشته است.

به گزارش «تابناک» مطالعه جدید که روز گذشته در ژورنال علمی Science توسط تیمی تحقیقاتی از دانشگاه UC Davis منتشر شده است، برخی از اسرار پشت مکانیزم حرکتی و رفتاری گل های آفتاب گردان را نشان می دهد که گویا ارتباط بسیاری به ریتم شبانه روزی آنها دارد.

گل های آفتاب گردان در آغاز روز روی خود را به سمت شرق و رو به خورشید می گیرند و در طول روزها همچنان روی آنها به سمت خورشید است. زمان شب و بعد از غروب خورشید اما این گل ها به تدریج روی خود را دوباره به سمت شرق باز می گردانند تا فردا مجددا روی به خورشید داشته باشند.

دقیقا مشخص است که این گونه های گیاهی بنا به یک دلیل خاص همواره خورشید را دنبال می کنند و مطالعه جدید محققان نشان می دهد، دلیل این موضوع یک نوع خاص از مکانیزم رشد گیاه و همچنین دلیلی مرتبط با جذب حشرات برای گرده افشانی است.

این محققان اقدام به انجام چندین آزمایش مختلف بر روی گل های آفتاب گردان کرده اند. در ابتدا آنها بخشی از این گیاهان را به اجبار از گردیدن به سمت خورشید بازداشته و یا آنها را در محیط های بدون نور مستقیم خورشید قرار داده اند. آزمایش آنها نشان داد، گل هایی که از خورشید محروم شده اند، از میزان حجم و اندازه کمتری نسبت به گل های آفتاب گردانی که مستقیم در معرض خورشید هستند، برخوردار می شوند.

این محققان همچنین روی ساقه این گل ها با جوهر علامت گذاری کردند و با فیلمبرداری از فرایند رشد آنها متوجه شدند، سمت راست ساقه زمانی که گل روی به خورشید دارد، سریع تر از سمت چپ رشد می کند و زمانی که روی گل به سمت غرب باز می گردد، سمت چپ ساقه به رشد خود ادامه می دهد.

«استیسی هارمر» استاد بیولوژی گیاهی دانشگاه UC Davis در این مطالعه خاطرنشان کرد، به نظر در طول روز این گل ها از دو مکانیزم رشد برخوردارند: مکانیزم اول فرایند ابتدایی رشد را شامل می شود و دومی از طریق ریتم شبانه روزی ساعت و نور عمل می کند. از آنجا که یک سمت از ساقه گیاه در روز سریعتر رشد می کند، این امر باعث چرخیدن گل می شود.

این محققان همچنین دریافته اند، گل های آفتاب گردانی که توسط خورشید بیشتر گرم می شوند، حشرات بیشتری را به سمت خود جلب می کنند و از این طریق به فرایند گرده افشانی آنها کمک فراوانی می شود. جالب آنکه این گلها حتی زمانی که در معرض نور مصنوعی قرار می گیرند نیز مکانیزم رفتاری مشابهی از خود نشان می دهند.

این نخستین نوع از تحقیقات علمی است که نشان دهنده مکانیزم رفتاری مبتنی بر ساعت و نور در گیاهان است.

دانلود

حیوانات و گیاهانی که تا ابد زنده هستند

درخت "کاج زبرمیوه" (Bristlecone Pine) مثال خوبی از گونه‌های نامیرا است. بعضی از این گیاهان در آمریکای شمالی بوده و قدمت آن‌ها به ۵۰۰۰ سال قبل می‌رسد. از لحاظ ظاهر بیرونی، پیری این درخت کاملا به چشم می‌آید.

زندگی جاودانه رویای دیرین بشر از گذشته تا کنون بوده است. البته زنده بودن ابدی در صورتی ارزش دارد که قوای بدنی از بین نرود و نیروی جوانی افراد حفظ شود. در این مقاله به معرفی گونه‌های گیاهی و جانوری خواهیم پرداخت که گذر زمان تاثیری بر پیر شدن آن‌ها ندارد و از لحاظ بیولوژیکی می‌توانند تا ابد زنده بمانند.

گاهی زندگی جاودانه می‌تواند به جای نعمت، یک نفرین تلقی شود. درست مانند بلایی که بر سر "تیتونوس" افسانه‌های یونانی آمد.

ائوس الهه‌ی سپیده‌دم دلباخته‌ی تتینوس شده بود. از این رو از زئوس خواست که به تتینوس عمر ابدی ببخشد تا برای همیشه کنار او باشد. زئوس هم خواسته‌ی او را قبول کرد و اجازه داد تا تتینوس تا ابد زنده بماند. اما ائوس فراموش کرد که برای او جوانی ابدی را هم بخواهد. از این رو تتینوس نمرد اما پیری تمام قوا و توانایی‌اش را به زوال برد. ائوس هم علاقه‌اش را به او از دست داد و در اتاقی او را رها کرد.

البته ابن فقط یک داستان است. اما گاهی حقیقت می‌تواند عجیب‌تر از داستان باشد. چرا که گونه‌های جانوری و گیاهی زیادی در زمین وجود دارند که از لحاظ فنی زندگی جاودان دارند بدون این که گذر زمان آن را پیر و فرتوت کند.

البته منظور از این جاودانگی، "جاودانگی بیولوژیکی" است. هر چند که این اصطلاح در بین زیست‌شناسان چندان رایج نیست.

"توماس بوش" از محققان دانشگاه ییل می‌گوید: "معنی واقعی جاودانگی نمردن است که مفهوم احمقانه‌ای است."

در اینجا این پارادوکس وجود دارد که حتی اندام‌های موجوداتی که حیات جاودانه دارند، قطعا فانی و از بین‌رونده است. آن‌ها می‌توانند در طبیعت شکار شوند یا توسط بیماری یا یک اتفاق طبیعی مانند فوران آتشفشان نابود شوند. اما بر خلاف انسان، این گونه‌ها به ندرت می‌میرند چرا که به سادگی پیر نمی‌شوند.

درخت "کاج زبرمیوه" (Bristlecone Pine) مثال خوبی از گونه‌های نامیرا است. بعضی از این گیاهان در آمریکای شمالی بوده و قدمت آن‌ها به ۵۰۰۰ سال قبل می‌رسد. از لحاظ ظاهر بیرونی، پیری این درخت کاملا به چشم می‌آید.

"هاوارد توماس" از محققان دانشگاه آبریستویث انگلستان می‌گوید: "این درختان در گذر زمان آسیب‌های زیادی چون رعد و برق و بارش برف‌های سنگین را تحمل کرده‌اند." به بیانی دیگر این درختان پیر به نظر می‌رسند اما نوع پیری آن‌ها داستان دیگری است.

نتایج یک بررسی که در سال ۲۰۰۱ منتشر شد، نشان داد که گذر زمان تاثیر قابل توجهی بر میزان جهش گرده و دانه‌ی این درختان کاج ندارد. ضمن این که بافت آوندی این درختان همچنان جوان هستند.

علت جوانی بافت‌های درختانی مانند کاج زبرمیوه هنوز معلوم نشده است. اما توماس بر این عقیده است که خاصیت ویژه‌ای به نام "مریستم" در این درختان وجود دارد. مریستم به مجموعه‌ای از یاخته‌های جنینی اشاره دارد که محل تجمع سلول‌های بنیادی است. این سلول‌های بنیادی به گیاه کمک می‌کنند تا جوانی خود را حفظ کرده و تا هزاران سال پابرجا بماند.

جهش سلولی در انسان‌ها هم رخ می‌دهد. اما مانند کشت باکتری، سلول‌های جهش نیافته بر سلول‌های آسیب دیده غالب می‌شوند.

"لیون ویلدر" محقق دانشگاه بلژیک احتمال دیگری را مطرح می‌کند. وی "منطقه راکد" (quiescent centre) را به عنوان بخش کلیدی مرتیسم گیاه در نظر می‌گیرد.

در این منطقه، نرخ تکثیر سلول‌ها کاهش پیدا می‌کند و این امکان وجود دارد تا بخشی از سلول‌های بنیادی مریستیم سرکوب شوند. این فرآیند مفید است چرا که هر بار که سلولی تقسیم می‌شود، خطر یک جهش خطرناک در DNA افزایش پیدا می‌کند. ویلدر در این باره می‌گوید:"کنترل بخشی از سلول‌های بنیادی که به ندرت تقسیم می‌شوند می‌تواند به ایجاد ژنوم پشتیبان با ساختار نسبتا کامل منجر شود."

تیم تحقیقاتی ویلدر در سال ۲۰۱۳ پروتئینی را در گیاه "آرابیدوپسیس" شناسایی کردند که می‌تواند برای کنترل فعالیت در منطقه‌ی راکد به کار رود. این امکان وجود دارد که پروتئین‌های مشابهی در ساختار کاج زبرمیوه وجود داشته باشد که از پیر شدن سلول‌ها جلوگیری می‌کنند و اجازه می‌دهند تا درخت هزاران سال زنده بماند.

با این حال، ترفندهای مخفی مریستم به جاودانگی اکثر گونه‌های گیاهی کمکی نمی‌کند. دلیلش هم این نکته می‌تواند باشد که روند زندگی آن‌ها سرعت بالایی دارد.

بنا به گفته‌ی توماس: "پدیدار شدن پیری می‌تواند بر عملکرد مریستم غلبه کند ."در واقع، سلول‌های گیاهانی مانند آرابیدوپسیس به سرعت تکثیر شده و اندام‌های آن‌ها قبل از آن که مریستم بافت‌های آسیب دیده را ترمیم کند، از بین می‌روند.

در حالی که، در گیاهانی که از نظر بیولوژیکی زندگی جاودانه دارند، این روند رشد، سرعت آهسته‌تری دارد. توماس در ادامه می‌گوید: "فعالیت مریستم تابع طول عمر ارگان‌ها است."

البته در مقایسه‌ی روند رشد گیاهان با حیوانات، رشد حیوانات بسیار سریع‌تر است. همین عامل می‌تواند دلیل این باشد که گونه‌های جانوری به ندرت بیش از چند صد سال زنده هستند. البته یک استثنا در این باره وجود دارد و آن مرجان‌هایی هستند که تشکیل کلونی داده‌اند و می‌توانند بیش از ۴۰۰۰ سال عمر کنند. حال آن که گونه‌ی پولیپ مرجانی که به صورت فردی زندگی می‌کند، طول عمرش از چند سال فراتر نمی‌رود.

صدف مینگ تنها گونه‌ی منفردی است که بلندترین طول عمر را به خود اختصاص داده است. در سال ۲۰۰۶ این نوع صدف در هنگام لایروبی سواحل شمالی ایسلند پیدا شد و طول عمر آن ۵۰۷ سال برآورد شد.

مطالعات صورت گرفته در سال ۲۰۱۲ نشان داد که این گونه‌ی جانوری مجهز به پوسته‌ای است که آن را در برابر خطرات مصون نگه می‌دارد. مدت زمان زندگی این نوع صدف می‌تواند طولانی باشد چرا که ساختار سلولی آن مشابه درخت کاج زبر میوه است و روند رشد بسیار آهسته‌ای دارد.

صدف مینگ قدیمی‌ترین جانوری است که سن آن قابل برآورد است. از آنجا که مینگ جزو دسته‌ی نرم تنان محسوب می‌شود، زیست‌شناسان می‌توانند با شمردن خطوط روی پوسته‌ی آن، سن این صدف را محاسبه کنند. درست مانند درختان که از شمردن حلقه‌های تنه، سن آن‌ها به دست می‌آید.

البته این امکان وجود دارد که گونه‌های قدیمی‌تر از صدف مینگ موجود باشد اما سن آن‌ها مانند مینگ به راحتی قابل برآورد نیست.

مینگ حتی پس از مرگ می‌تواند حیات جاودانه داشته باشد. چرا که در سلول‌های این گونه، مولکول‌های حاوی اکسیژن با پوسته‌ی آن واکنش داده و بخش‌های آسیب دیده را ترمیم می‌کنند.

گونه‌ای دیگر به نام هیدرا (سرده) را می‌توان در نظر گرفت که یک نرم تن کوچک از خانواده‌ی عروس دریایی است. این جانوران کوچک در مقایسه با جانداران بزرگ‌تر، عمر درازی ندارند. با این حال یک زیست شناس موفق شده است که این گونه جانوری را بیش از ۴ سال زنده نگه دارد. این مدت زمان برای جانوری به اندازه‌ی ۱۵ میلی‌متر واقعا حیرت‌انگیز است.

نکته‌ی جالب دیگر این که با گذشت ۴ سال، هیدرا همچنان جوانی روز اول را دارد. از این رو هیدرا هم جزو آن دسته از گونه‌هایی است که حیات بیولوژیکی جاودانه دارند.

در مورد طول عمر یک هیدرا که به طور فردی زندگی می‌کند حدس و گمان‌های متنوعی وجود دارد. این مدت زمان می‌تواند به بیش از چند سال نرسد و هیدرا تسلیم تهدیداتی مانند بیماری شود یا این که فراتر از ۱۰۰۰۰ سال رود.

چند سال پیش محققان توضیحی برای عدم پیری سلول‌ها در هیدرا ارایه دادند. به بیانی ساده، دوباره بحث سلول‌های بنیادی به میان آمد.

هیدرا مقادیر قابل توجهی از سلول‌های بنیادی را در بدن کوچک خود حمل می‌کند. این سلول‌ها بسیار قوی بوده و قابلیت رشد مجدد را دارند. همین قابلیت، باعث شده است که اسم "هیدرا" از اسطوره‌ای افسانه‌ای به نام "هیدرا لرنا" گرفته شود. هیدرا لرنا دارای چند سر بود که با بریده شدن هر سر، سر دیگری مجددا روییده می‌شد.

معمولا هیدرا از طریق جنسی تولید مثل نمی‌کند و به صورت کلونی‌های کوچک رشد می‌کند. در این حالت سه نوع سلول بنیادی متمایز وجود دارد که باعث تکرار بافت‌های سلولی مجموعه می‌شود. بوش و همکارش به این نتیجه رسیدند که این سه نوع سلول بنیادی در پروتئینی به نام FoxO مشترک است. بوش بر این عقیده است که این پروتئین نقش کلیدی در عامل ضد پیری را ایفا می‌کند.

وی می‌گوید: "چنانچه ژن FoxO را از هیدرا جدا کنیم، این جانور پیری را تجربه خواهد کرد."

البته هنوز هم نحوه‌ی ساز و کار FoxO در جلوگیری از پیری مشخص نیست. با این حال این نکته معلوم است که FoxO به عنوان مرکزی در سلول عمل می‌کند که سیگنال‌های مختلف مولکولی را از محیط بیرون دریافت کرده و آن‌ها را ادغام می‌کند. بوش در این خصوص می‌گوید: "ما در حال بررسی این موضوع هستیم که FoxO چطور با سیگنال‌های زیست محیطی ادغام می‌شود."

در واقع FoxO می‌تواند عامل ضد پیری در دنیای حیوانات باشد. این پروتئین در حد خیلی کم در انسان‌ها نیز وجود دارد. از این رو بعضی از انسان‌ها که سهم بیشتری از آن دارند عمرشان به صد سال می‌رسد.

با این حال، حتی انسان‌های صد ساله هم مانند هیدرا به طور بیولوژیکی حیات جاودانه ندارند. از طرفی جاودانگی بیولوژیکی عروس دریایی مانند جاودانی بیولوژیک هیدرا نیست.

برای درک این نکته بهتر است نگاهی به چرخه‌ی پیچیده‌ی زندگی عروس دریایی داشته باشیم.

اسپرم و تخمک عروس دریایی یک لارو کوچک را تشکیل می‌دهد. اما این لارو نمی‌تواند به سادگی در بدن یک عروس دریایی بالغ رشد کند. از این رو، روی سطح سخت قرار می‌گیرد و به یک ساختار نرم تن گونه به نام پولیپ تبدیل می‌شود.

در بیشتر مواقع، این پولیپ‌ها کلونی‌های کوچکی تشکیل می‌دهند. در بعضی از گونه‌ها این پولیپ‌ها شروع به تولید عروس‌های دریایی نر و ماده کرده که پس از بلوغ آن‌ها هم دارای اسپرم و تخمک می‌شوند و این چرخه‌ی تولید مثل ادامه پیدا می‌کند.

بیشتر عروس‌های دریایی می‌توانند روند معکوسی از زندگی خود را طی کنند و به نخستین مرحله‌ی زندگی خود برگردند. اما وقتی به مرحله‌ی بلوغ جنسی برسند این توانایی خود را از دست می‌دهند.

اما عروس‌های دریایی جاویدان از این قانون تبعیت نمی‌کند و حتی پس از رسیدن به بلوغ جنسی می‌توانند به یک پولیپ نابالغ تبدیل شوند و به این طریق از مرگ فرار کرده و زندگی جاودانه پیدا کنند. این حالت مانند این است که یک پروانه بتواند به کرم ابریشم تبدیل شود!

در این مورد هم مانند باقی موارد ترفند جاودانگی به عنوان یک راز باقی مانده است. چرا که به نظر می‌رسد این حالت نسخه‌ی عجیب و غریبی از معکوس فرآیند تبدیل کرم ابریشم به پروانه است. از این رو می‌توان گفت که عروس دریایی وجوه اشتراک چندانی با دیگر جانوران ندارد.

بنا به گفته‌ی بوش اگر سلول‌های بنیادی نقشی حیاتی در جاودانگی بیولوژیک حیوانات ایفا کنند، این حیوانات مجبور خواهند بود که برای رسیدن به حیات جاودانه تشکیل کلونی بدهند.

از طرفی، تولید مثل از طریق ارتباط جنسی می‌تواند یک راه یک طرفه به سوی مرگ باشد. بوش در ادامه می‌گوید: "شاید یک دلیل این قضیه این باشد که رابطه‌ی جنسی انرژی زیادی از جانوران می‌گیرد و همین عامل می‌تواند آن‌ها را به سوی مرگ سوق دهد." نمونه‌ی بارز این مسئله، "انتیکاینس" است که نوعی موش از رده‌ی کیسه‌داران است که پس از برقراری ارتباط جنسی با جفت خود می‌میرد.

البته حیات جاودانه‌ی بیولوژیکی در جانورانی که از طریق رابطه‌ی جنسی تولید مثل می‌کنند هم بی‌سابقه نیست. یک مثال خوب در این زمینه "خرچنگ آمریکایی" است.

بر خلاف اکثر حیوانات که پس از رسیدن به بلوغ جنسی، روند رشد آن‌ها سریع‌تر یا آهسته‌تر می‌شود، برای خرچنگ آمریکایی چنین حالتی روی نمی‌دهد. چنانچه اندامی ‌از بدن این خرچنگ در اثر این اتفاق از بین برود، باز هم قابلیت رشد مجدد برای عضو از دست رفته وجود دارد.

همین دو خصیصه باعث شده است که خرچنگ آمریکایی حتی در سنین بزرگسالی قادر به بازسازی بدن خود باشد. از این رو می‌توان علت حداقل طول عمر ۱۴۰ ساله‌ی این گونه‌ی جانوری را توجیه کرد.

ضمن این که می‌توان ریشه‌ی این عمر طولانی را به رفتار دی‌ان‌ای این خرچنگ ارتباط داد. کروموزوم‌های طولانی سلول‌ها، در انتهای رشته‌ی خود پایانه‌ای فیزیکی به نام "تلومر" دارند که به حفاظت از دی‌ان‌ای کمک می‌کند. با این حال پس از هر بار تقسیم سلولی تلومرها کوتاه‌تر می‌شوند و همین عامل سبب کوتاه‌تر شدن طول عمر می‌شود.

 نتایج پژوهشی که در سال ۱۹۹۸ انجام شد نشان داد که آنزیمی به نام "تلومراز" در اندام خرچنگ‌های آمریکایی وجود دارد که کمک می‌کند تا سلول‌های آن‌ها برای مدت طولانی‌تری جوان باقی بماند. به بیانی دیگر سلول‌های این خرچنگ از روند رشد طبیعی پیروی نمی‌کنند و به همین دلیل حیات بیولوژیکی جاودانه دارند.

به نظر می‌رسند این ترفند تلومر روش مفیدی برای به تاخیر انداختن پیری در هر نوع اندامی‌ باشد. البته شواهد اندکی در خصوص کارکرد این آنزیم در گونه‌هایی چون گیاهان و عروس دریایی وجود دارد و بنا به گفته‌ی بوش این آنزیم بیشتر در حیواناتی با جثه‌ی بزرگ‌تر یافت می‌شود.

به طور حتم، اندام پستانداران حاوی آنزیم تلومراز است. در بدن انسان، این نوع آنزیم در سلول‌های HeLa فعال است. این سلول‌ها نخستین سلول‌های "جاودانه" ای هستند که تاکنون شناخته شده‌اند.

البته یک نکته‌ی ناخوشایند درباره‌ی این سلول‌ها وجود دارد. نام این سلول‌ها از Henrietta Lacks (هنریتا لاکس) گرفته شده که در سال ۱۹۵۱ به علت سرطان دهانه‌ی رحم درگذشت.

آنزیم تلومر به تومورها کمک کرده بود تا رشد پیدا کنند و همین امر باعث شد تا سلول‌های سرطانی هنریتا لاکس نامیرا شده و به زندگی وی خاتمه دهند.

سلول‌های سرطانی تنها سلول‌های نامیرای بدن نیستند. سلول‌های زایا نیز نسبت به زمان رفتار بی‌اثری نشان می‌دهند. این سلول‌ها، اسپرم و تخمک تولید می‌کنند و همین خنثی بودن آن‌ها نسبت به زمان باعث می‌شود که نوزادان جوان متولد شوند.

اما آیا تمام نوزادان، جوان متولد می‌شوند؟ گوسفند شبیه‌سازی شده‌ی دالی ثابت کرد که این طور نیست.

دالی از سلول‌هایی شکل گرفت که با گذشت زمان پیر می‌شدند. از این رو دالی هم نسبتا پیر متولد شد. از این رو تلومرهای موجود در سلول‌های دالی حتی در زمان بره بودنش کوتاه بودند و او نسبت به دیگر همتایان خود سریع‌تر پیر شد. سرانجام دالی پس از ۶ سال به علت بیماری ریوی فوت کرد.

توماس در این باره می‌گوید: "بذر جاودانگی در اندام‌های ما مانند ساعتی است که مجدد شروع به کار می‌کند."

البته ما نمی‌دانیم که این ساعت چگونه در سلول‌های زایا عملکردش را دوباره شروع می‌کند. یک دلیل آن می‌تواند آنزیم تلومراز باشد اما تمام واقعیت این نیست. حقیقت این است که فارغ از تبلیغات مربوط به کرم‌های پوستی، ما فاصله‌ی زیادی تا معکوس سازی روند پیری داریم.

شاید اندکی از آسایش موجود به این خاطر باشد که بشر هنوز ترس از مرگ دارد. طبیعی است که همه ما انسان‌ها با گذر زمان پیر می‌شویم و این سلول‌های زایا نیستند که جاودانگی ما را تعیین می‌کنند. آنچه که ما را جاویدان می‌کند "انسانیت" است.

منبع: زومیت

برچسب ها: گیاهان ، حیوانات ، زندگی

تولید سوخت از دی اکسید کربن موجود در اتمسفر

تهران- ایرنا- یک شرکت سوییسی در حال راه اندازی اولین نمونه تجاری کارخانه ای است که قرار است گاز دی اکسید کربن را مستقیما از جو زمین جذب کرده و با انجام عملیاتی، آن را به یک محصول تجاری تبدیل کند.

به گزارش گروه اخبار علمی ایرنا از ساینس، اغلب راهبردهای فعلی به دنبال راهکارهایی برای کاهش تولید گازهای گلخانه ای از طریق کاهش مصرف سوخت های فسیلی یا تولید انرژی پاک هستند. اما هنوز برای رهایی از گازهای گلخانه ای که در اثر فعالیت های صنعتی و مصرف سوخت های فسیلی تاکنون در جو کره زمین انباشته شده، راهکار مناسب و کاربردی ارایه نشده است.
فناوری های جذب و ذخیره کربن، فناوری های نسبتا جدیدی هستند که با هدف جذب مستقیم آلودگی از هوای زمین، ایجاد شده اند.
شرکتی سوییسی به نام Climeworks در حال راه اندازی اولین نمونه تجاری از این فناوری ها در قالب یک کارخانه واقع در زوریخ است. قرار است این کارخانه گاز دی اکسید کربن را مستقیما از جو زمین جذب کرده و با انجام عملیاتی، آن را به یک محصول تجاری تبدیل کند. برای این منظور، هوا از طریق مکش وارد دستگاه هایی می شود که مجهز به نوعی فیلتر اسفنج مانند هستند. این فیلترها به ترکیبات شیمیایی آمونیاک آغشته شده اند و گاز دی اکسید کربن را به دام می اندازند. سپس این گاز از طریق گرمایش، از درون فیلترها استخراج می شود.
این کارخانه ظرفیت استخراج روزانه 2 تا 3 تن دی اکسید کربن را از اتمسفر دارد. با وجود این که به نظر می رسد این کارخانه ظرفیت بالایی دارد، اما ظرفیت سالانه آن معادل دی اکسید کربن تولید شده توسط 200 دستگاه خودرو (معادل 900 تن دی اکسید کربن) است. لازم به یادآوری است که سالانه 40 میلیارد تن گاز دی اکسید کربن در اثر فعالیت های انسان به اتمسفر کره زمین وارد می شود.
هدف این کارخانه، فروش گاز دی اکسید کربن به اشخاص ثالث از جمله گلخانه ها و شرکت های تولید نوشابه است.
برای این که پاکسازی جو از دی اکسید کربن به روش شرکت Climeworks تاثیر مناسبی داشته باشد، باید این کار در مقیاس وسیع انجام شود و برای این منظور باید هزینه آن کاهش یابد. در حال حاضر هزینه استخراج هر تن گاز دی اکسید کربن از جو معادل 600 دلار است که مبلغ نسبتا زیادی است، بنابر این چاره ای نیست جز اینکه منتظر راه اندازی کارخانه در ماه سپتامبر بمانیم تا عملکرد این نمونه اولیه از فناوری پاک سازی محیط زیست و پیامدهای آن را در عمل ببینیم.

تولید آب شیرین با انرژی خورشید

کشورهایی که از انرژی خورشید برای تولید آب شیرین بهره می برند

ساخت صدها تاسیسات آب شیرین کن در نقاط مختلف جهان دنبال می شود زیرا ارزش آب شیرین به طور روز افزون در حال افزایش است. بنابر گزارش موسسه پژوهشی سیاست غذایی بین المللی، بیش از نیمی از جمعیت جهان تا سال 2050 در صورت تداوم روندهای فعلی با خطر کمبود آب مواجه هستند.

عصرایران؛ محمد مهدی حیدرپور - در پارک خورشیدی محمد بن راشد آل مکتوم که روند ساخت و ساز آن در نزدیکی شهر دوبی، امارات، دنبال می شود، یک تاسیسات آب شیرین کن طی ماه جاری میلادی عملیاتی خواهد شد. این سیستم که از آرایه ای از پنل های خورشیدی و باتری ها نیرو می گیرد روزانه 13,200 گالن آب آشامیدنی را برای استفاده در این سایت تولید می کند. اگرچه این رقم در برابر تاسیسات آب شیرین کن دیگر ناچیز است اما گام نخست در مسیر پاسخ به پرسشی کلیدی محسوب می شود: آیا کشورها می توانند استفاده از سوخت های فسیلی را برای تامین آب شیرین خاتمه دهند؟

به گزارش "گروه علم و فناوری" عصرایران، ساخت صدها تاسیسات آب شیرین کن در نقاط مختلف جهان دنبال می شود زیرا ارزش آب شیرین به طور روز افزون در حال افزایش است. بنابر گزارش موسسه پژوهشی سیاست غذایی بین المللی، بیش از نیمی از جمعیت جهان تا سال 2050 در صورت تداوم روندهای فعلی با خطر کمبود آب مواجه هستند.

در ایالت کالیفرنیا که با خشکسالی دست و پنجه نرم می کند، تاسیسات یک میلیارد دلاری کارلزبد (Carlsbad) واقع در شمال سن دیگو روزانه 54 میلیون گالن آب شیرین تولید خواهد کرد.

از سوی دیگر، تاسیسات آب شیرین کن سورک در سرزمین های اشغالی می تواند بیش از 160 میلیون گالن آب در روز تولید کند.

اما این تاسیسات آب شیرین کن چندان بدون عیب و ایراد نیستند زیرا از نیروی استفاده می کنند که تولید آن در بیشتر موارد با انتشار گازهای گلخانه ای مرتبط است و در نهایت به وخیم‌تر شدن مشکل خشکسالی منجر می شود.

به عنوان مثال، عربستان روزانه حدود 300 هزار بشکه نفت برای نمک زدایی آب دریا استفاده می کند که 60 درصد از آب شیرین مورد نیاز این کشور را تامین می کند. بدون تردید، این روشی پایدار و دوستدار محیط زیست محسوب نمی شود. یافتن روشی برای تولید آب شیرین بدون سوزاندن سوخت های فسیلی اقدامی کلیدی و مهم نه تنها برای کشورهای بیابانی در خاورمیانه بلکه برای بسیاری از نقاط دیگر جهان است.

در شرایطی که تاسیسات آب شیرین کن خورشیدی دوبی مجموعه کوچکی محسوب می شود اما سال آینده تاسیساتی بسیار بزرگتر در شهر الخفجی، عربستان قرار است عملیاتی شود. این تاسیسات روزانه 16 میلیون گالن آب شیرین تولید خواهد کرد که برای تامین نیازهای جمعیت محلی کافی است. شرکت اسپانیایی ابنگوا ساخت این تاسیسات را به همراه شرکت عربستانی ادونسد واتر تکنولوجی بر عهده دارد.

بنابر گزارش بانک جهانی، متاسفانه ساخت تاسیسات آب شیرین کن خورشیدی در حال حاضر پر هزینه است و هزینه تولید آب شیرین از این طریق سه برابر تاسیساتی است که به شبکه برق سراسری متصل هستند. تاسیسات آب شیرین کن باید 24 ساعت شبانه روز فعال باشند و بر همین اساس به بسته های باتری گران قیمت نیاز است تا در زمانی که نور خورشید وجود ندارد، اختلالی در عملکرد مجموعه ایجاد نشود. به لطف افزایش بهره‌وری و کاهش قیمت نیروی خورشیدی، انتظار می رود هزینه ها به سرعت کاهش یابند.

یکی دیگر از عوامل پر هزینه بودن تاسیسات آب شیرین کن خورشیدی بزرگ نیاز به فضای بسیار زیاد برای پنل های خورشیدی است. این به معنای آن است که آب شیرین کن های خورشیدی در مقیاس کوچک می توانند اقتصادی‌تر باشند. به عنوان مثال، مرکز پژوهشی فناوری آب در دانشگاه UCLA چندین تاسیسات خورشیدی کوچک را در سنترال ولی کالیفرنیا برای نمک زدایی فاضلاب کشاورزی و استفاده از آن در شهرهایی که فاقد منابع آب پاک هستند، ساخته است.

برای خواندن مطالب بیشتر در زمینه علم و فناوری به اینجا مراجعه کنید.

انقلابی جدید در انرژی خورشیدی

فیزیکدانان خواص جدید رادیکال را در یک نانو‌مواد کشف کرده‌اند.

به گزارش ایسنا،این کشف جدید امکانات جدیدی را برای سلول‌های ترموفوتوولتاتیک بسیار کارآمد فراهم می‌کند که می‌تواند حرارت را گرفته و آن را به برق تبدیل کند.

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه ملی استرالیا و دانشگاه برکلی کالیفرنیا یک ماده جدید مصنوعی و یا فراماده را کشف کردند که در هنگام حرارت دیدن به طرز غیر معمولی می‌درخشد.

این یافته‌ها می‌تواند یک انقلاب در توسعه سلول‌هایی باشد که می‌توانند حرارت تابیده شده را به برق تبدیل کنند.

دکتر سرگئی کروک از مدرسه تحقیقاتی فیزیک و مهندسی اظهار کرد: سلول‌های ترموفوتوولتاتیک نیروی بالقوه آن را دارند تا بسیار کارآمد‌تر از سلول‌های خورشیدی باشند.

این فراماده جدید بر موانع مختلف غلبه کرده و می‌تواند به رمزگشایی از نیروی بالقوه سلولهای ترموفوتوولتاتیک بپردازد.

سلول‌های ترموفوتوولتاتیک بیش از دو برابر کارآمدتر از سلول‌های خورشیدی معمولی هستند. آنها به نور مستقیم خورشید برای تولید برق نیاز نداشته و در عوض می‌توانند حرارت را به شکل اشعه مادون قرمز از محیط اطراف خود جذب کنند.

فرا ماده این تیم تحقیقاتی، از ساختارهای نانومقیاس کوچک طلا و فلورید منیزیم تشکیل شده که گرما را در جهت‌های خاص می‌تاباند.

در مقایسه با مواد استاندارد که حرارت خود را در تمام جهات در یک طیف گسترده‌ای از طول موج مادون قرمز منتشر می کنند، هندسه این فرا ماده همچنین می‌تواند طوری بهینه‌سازی شود که تابش را در محدوده طیفی خاصی بیرون دهد. این امر باعث می‌شود که این ماده جدید برای استفاده به عنوان یک ساتع کننده همراه با یک سلول ترموفوتوولتاتیک مناسب باشد.

این پروژه در زمان کشف خواص شگفت‌آور این فرا ماده جدید توسط دکتر کروک آغاز شد. سپس تیم تحقیقاتی دانشگاه ملی استرالیا با دانشمندان دانشگاه برکلی کالیفرنیا که تخصص منحصر به فردی در ساخت این مواد داشتند آغاز به کار کرد.

دکتر کروک گفت: تیم دانشگاه برکلی برای ساخت این مواد از امکانات فناورانه استفاده کردند.

اندازه یک بلوک ساختمانی منحصر به فرد از این فرا ماده آنقدر کوچک است که می‌توان بیش از 12000 عدد از آن را یک تار موی انسان جای داد.

این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شده است.