शोधकर्ताओं ने एक नए प्रकार का माइक्रोबियल ईंधन सेल (एमएफसी) विकसित किया है जो मिट्टी में रहने वाले सूक्ष्मजीवों द्वारा उत्पन्न बिजली का एक विश्वसनीय और निरंतर स्रोत प्रदान करता है। इस अध्ययन का फोकस सटीक खेती और रिमोट सेंसिंग के लिए एक टिकाऊ, दीर्घकालिक ऊर्जा स्रोत बनाना था जो मानक बैटरियों को प्रतिस्थापित कर सके जो अक्सर पर्यावरण के लिए विषाक्त होती हैं। प्रोटोटाइप एनोड और कैथोड के एक अद्वितीय लंबवत विन्यास का उपयोग करता है, जो रेगिस्तान और पूरी तरह से जलमग्न वातावरण सहित स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला में इष्टतम संचालन की अनुमति देता है। जैसा कि नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के अध्ययन में बताया गया है, यह उपकरण सभी नए इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) उपकरणों के लिए टिकाऊ, कम रखरखाव वाली बिजली आपूर्ति के रूप में उपयोग के लिए कार्बनिक पदार्थों को विघटित करने वाले सूक्ष्मजीवों से ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करता है।यह अनुमान लगाया गया है कि यह तकनीक अनिश्चित काल तक बिजली का उत्पादन करने में सक्षम होगी, बशर्ते कि जैविक कार्बन उपलब्ध रहे। प्रोटोटाइप पर्यावरण के अनुकूल विकेंद्रीकृत बिजली प्रणालियों को विकसित करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम का प्रतिनिधित्व करता है, जो लंबी, जटिल और अक्सर संघर्ष-प्रवण वैश्विक आपूर्ति श्रृंखलाओं पर निर्भर नहीं होते हैं। यह प्रगति दूरस्थ बुनियादी ढांचे को सशक्त बनाने के लिए एक मजबूत, कार्बन-तटस्थ विकल्प प्रदान करती है, जो जैविक प्रक्रियाओं और आधुनिक तकनीकी आवश्यकताओं के बीच अंतर को प्रभावी ढंग से पाटती है।
नव विकसित माइक्रोबियल ईंधन सेल प्रौद्योगिकी
कम नमी वाले वातावरण में माइक्रोबियल ईंधन सेल (एमएफसी) डिजाइन से संबंधित पिछली विफलताओं के परिणामस्वरूप, इस नए जैव ईंधन सेल (बीएफसी) डिजाइन में मिट्टी के वातावरण में एनोड (ग्रेड के नीचे) और कैथोड (मिट्टी के ऊपर) की व्यवस्था में भौतिक सुधार शामिल हैं, जो न केवल हवा और मिट्टी की नमी वाष्प प्रवाह दोनों के माध्यम से कैथोड पर पर्याप्त ऑक्सीजन की आपूर्ति बनाए रखता है, बल्कि यह भी सुनिश्चित करता है कि एनोड ठीक से हाइड्रेटेड रहें, जैसा कि नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के एक अध्ययन में बताया गया है। ये डिज़ाइन सुविधाएँ बीएफसी को बाढ़ की स्थितियों सहित मिट्टी की नमी की विभिन्न स्थितियों में प्रभावी ढंग से कार्य करने में सक्षम बनाती हैं। इंटरैक्टिव, मोबाइल, पहनने योग्य और सर्वव्यापी प्रौद्योगिकियों पर एसीएम की कार्यवाही में प्रकाशित अध्ययन के मुताबिक, प्रोटोटाइप ने बुनियादी सेंसर संचालन के लिए आवश्यकता से 68 गुना अधिक बिजली उत्पन्न की।
यह विकास टिकाऊ कंप्यूटिंग के माध्यम से समुदायों को सशक्त बनाता है
अपने अनूठे डिजाइन के माध्यम से बीएफसी के विश्वसनीय संचालन को सक्षम करने के अलावा, बीएफसी अनुसंधान टीम ने वैश्विक स्तर पर ई-कचरे से संबंधित पारंपरिक बैटरियों (जैसे लिथियम, भारी धातु और मानक बैटरियों में पाए जाने वाले अन्य जहरीले रसायनों) से जुड़े नकारात्मक पर्यावरणीय प्रभावों को कम करने का लक्ष्य भी विकसित किया है। बीएफसी पर्यावरण निगरानी सेंसरों को निरंतर बिजली वितरण के लिए प्राकृतिक, जैविक सूक्ष्मजीवों का उपयोग करते हैं, जो उन सेंसरों को बिजली देने के लिए एक बायोडिग्रेडेबल विकल्प प्रदान करते हैं।बीएफसी अनुसंधान टीम ने अपने डिजाइन, ट्यूटोरियल और सिमुलेशन कार्यक्रमों को निरंतर विकास और उपयोग के लिए जनता के लिए सार्वजनिक रूप से उपलब्ध कराया है। इस ओपन-सोर्स प्रोजेक्ट का उद्देश्य स्थानीय रूप से प्राप्त सामग्रियों और आपूर्ति श्रृंखलाओं के उपयोग के माध्यम से अविकसित समुदायों को किफायती कंप्यूटिंग संसाधन प्रदान करना है, जिससे इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए वैश्विक आपूर्ति श्रृंखला में निहित भेद्यता से बचा जा सके।
बायोडिग्रेडेबल भविष्य का मार्ग
नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के अनुसार, शोध टीम दो साल की कठिन विकास और परीक्षण अवधि से गुज़री, जिसमें विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए प्रोटोटाइप को अंतिम रूप देने से पहले चार अलग-अलग डिज़ाइन पुनरावृत्तियों का परीक्षण और 9 महीने के प्रदर्शन डेटा का अध्ययन करना शामिल था। अंतिम डिज़ाइन में एक सुरक्षात्मक 3डी-मुद्रित टोपी भी शामिल है जो मलबे को वायुप्रवाह में बाधा डालने से रोकती है और साथ ही सिस्टम को ‘साँस लेने’ की अनुमति देती है।‘इस डिज़ाइन का परीक्षण बाहर किया गया ताकि यह गारंटी दी जा सके कि यह तत्वों को अच्छी तरह से संभाल लेगा। इस सफलता के बाद, टीम अब नवाचार के अगले चरण पर काम कर रही है: वर्तमान तत्वों को पृथ्वी के अनुकूल सामग्रियों के साथ प्रतिस्थापित करके पूरी तरह से बायोडिग्रेडेबल ईंधन सेल (प्रकृति में शून्य अवशिष्ट अपशिष्ट के साथ तेजी से बढ़ते आईओटी के लिए वास्तव में गोलाकार ऊर्जा प्रणाली बनाना)।
