حل الوحدة الأولى التفسيرات العلمية علوم صف سابع فصل أول

حل الوحدة الأولى التفسيرات العلمية علوم صف سابع فصل أول

[ الدرس 1.3 دراسة حالة ]

إنتاج الديزل الحيوي من الطحالب الدقيقة

على مدى القرون القليلة الماضية، كانت أنواع الوقود الأحفوري هي المصدر الرئيس للطاقة في الصناعة والنشل، ولكن أوضح العلماء أن حرق الوقود الأحفوري يؤثر سلبا على البيئة، كما أن البعض قلق بشأن نقاد المخزون العالمي من الوقود الأحفوري في نهاية الأمر.

أثناء العقود القليلة الماضية، اكتشف العلماء استخدام الطلائعيات في إنتاج الديزل الحيوي. إن الديزل الحيوي هو وقود يصنع أساسا من الكائنات الحبة. تعتبر الطلائعيات. مجموعة من الكائنات المجهرية التي تعيش عادة في البيئات المائية أو الرطبة. وبعض هذه الطلائعيات شبيهة بالنباتات لأنها تصنع غذاءها بنفسها باستخدام عملية تعرف بالبناء الضوئي، إن الطحالب الدقيقة هي من الطلائعيات الشبيهة بالنباتات

تصميم تجربة مضبوطة

استخدم العلماء في دراسة الحالة هذه الاستقصاء العلمي للتحقق من استخدام الطلائعيات في إنتاج الديزل الحيوي. ثم صمموا تجارب مضبوطة الاختبار فرضياتهم، في هامش هذا الدرس توجد أمثلة على استخدام العلماء في هذه الدراسة للاستقصاء والبهارات التي قرأت عنها في الدرس 1 تحتوي صفحات دفتر الملاحظات على معلومات ربها دونها العلماء في إحدى مجالات العلوم

تعتبر التجربة المضبوطة تحقيقاً علميا يختبر متغيراً يؤثر في متغير آخر المتغير هو أحد عوامل التجربة ويمكن أن يكون له أكثر من قيمة واحدة، في التجارب المضبوطة، هناك نوعان من المتغيرات. المتغير التابع هو العامل الذي يتم قياسه أو ملاحظته أثناء التجربة المتغير المستقل هو العامل المطلوب اختياره، ويثوم الباحث بتغييره لملاحظة كيفية تأثره في متغير تابع. الثوابت هي العوامل التي لا تتغير في التجربة

الديزل الحيوي

إن فكرة تشغيل المحركات بوفود مصنوع من النباتات أو مصادر شبيهة بالنباتات ليست جديدة تماما. اخترع رودولف ديزل في الشكل و محرك الديزل، واستخدم زيت الفول السوداني ليظهر طريقة عمل ذلك المحرك. ولكن مع طيور البترول كمصدر لوفود الديزل. أصبح منك على زيت النول السوداني نظرا لانخفاض سعره

يمكن استخدام المحاصيل الغذائية الغنية بالزيت. مثل فول الصويا، كمصدر لوقود الديزل الحيوي ولكن بخشي البعض من أن المحاصيل المزروعة كمصدر للوقود ستحل محل المحاصيل المزروعة كمصدر للغذاء. إذا أكثر المزارعون من زراعة المحاصيل المخصصة للوقود فحينة ستقل كمية الغذاء في أنحاء العالم، ونظرا التنس النداء في سدا سلق عديدة من العالم، فإن استبدال محاصيل الوقود بالمحاصيل الغذائية ليس حالا جيداً

أي أنواع من الطحالب الدقيقة؟

تعد الطحالب الدقيقة كائنات مجهرية تعيش في البيئات البحرية المالحة) أو المياه العذبة، وكما هو الحال في العديد من البيانات والكائنات الحية الشبيهة بالنباتات، تستخدم الطحالب البناء الضوئي وتصنع السكر تتطلب العملية طاقة ضوئية، تصنع الطحالب الدقيقة كميات من السكر أكبر مما يمكنها استخدامه كغذاء، وتحول السكر الزائد إلى زيت، ركز العلماء على تلك الطحالب الدفينة لأن الزيت الذي تنتجه يمكن معالجته ليتحول إلى ديزل حيوي

بدا العلماء يحثهم بجمع وتحديد أنواع الطحالب الدقيقة الواعدة، وركز البحث على الطحالب الدفينة في البرك الضحلة المالحة الداخلية. توقع العلماء أن هذه الطحالب الدنيئة أكثر مقاومة للتغييرات التي تطرأ على درجة الحرارة والمحتوى الملحي في الماء

في العام 1985 تم إجراء اختبار لتحديد الطحالب الدقيقة التي تنتج كميات كبيرة من الزيت وبعد مرور عامين تم اكتشاف 3000 نوع من الطحالب الدقيقة فحص العلماء هذه العينات لمعرفة درجة تحمل مستويات الحموضة والملوحة ودرجة الحرارة واختاروا 300 نوعاً ومن بين هذه الأنواع البالغ عددها 300 نوعاً أظهرت الطحالب الدقيقة الخضراء والمشطورات

إنتاج الزيت في الطحالب الدقيقة

بدأ العلماء أيضا البحث في طريقة إنتاج الطحالب الدفينة للزيت. اقترحت بعض الدراسات أن حرمان الطحالب الدقيقة من المواد المغذية ، مثل النيتروجين، يمكن أن يؤدي إلى زيادة كمية الزيت الذي تنتجه، ولكن تجويع الطحالب الدقيقة تسبب في جعلها أصغر حجما، وبالتالي لم تكن هناك زيادة في إنتاج الزيت

الاختبار في بيئة مفتوحة مقابل الاختبار في مفاعلات حيوية

بحلول ثمانينيات القرن العشرين، كان علماء برنامج الأنواع المائية يزرعون الطحالب الدفينة في برك مفتوحة في نیو میکسیکو لكن الظروف في البيئة المفتوحة مختلفة تماما عن الظروف في المختبر. أدت درجات الحرارة الأقل في البرك المفتوحة إلى ظهور طحالب دقيقة صغيرة الحجم.

تجري إحدى شركات الوقود الحيوي في غرب الولايات المتحدة الان تجاريا باستخدام مشاعل حيوي منخفض التكلفة. وأوضح أحد العلماء في الشركة أنهم درسوا برنامج الأنواع المائية وافترضوا أنه بإمكانهم استخدام حقائب بلاستيكية
طويلة بدلا من الحاويات الزجاجية المغلقة. لكن، كانت تكلفة جمع الطحالب الدقيقة التي تمت زراعتها في الحقائب البلاستيكية مرتفعة جدا

لماذا يتم وضع عدد كبير من الفرضيات؟

وفقا للدكتور ريتشارد ساير، وهو باحث في الوقود الحيوي، اعتمدت كل أبحاث برنامج الأنواع المائية على وضع الفرضيات. يقول الدكتور ساير “كانت الفرضيات هي محرك المشروع لا يمكنك أن تأتي وتقول بكل بساطة “حسنا، أشعر أن هذه هي الطريقة الصحيحة لفعل ذلك”. لكن يجب أن نطرح فرضية، ثم تختبرها”
أضاف دكتور ساير ، “لقد تدرب علماء الأحياء مرارا وتكرارا على تطوير استراتيجيات الأبحاث استنادا إلى الفرضيات، إنه شيء متأصل في ثقافتنا نوعا ما، فلن تحصل على دعم للأبحاث بمجرد فولك “سأكون نظاما وسيكون رائقا”، يجب أن تطرح سؤالا، ثم تقترح بعض الاستراتيجيات للإجابة عن السؤال، ما أهدافك؟ ما النتائج التي تتوقع الحصول عليها لكل هدف؟”

زيادة إنتاج الزيت

فكر علماء من إحدى شركات الوقود الحيوي في ولاية واشنطن في طريقة أخرى لزيادة إنتاج الزيت. توصل الباحثون إلى أن الطحالب الدفينة تستخدم الطاقة الضوئية والماء وثاني أكسيد الكربون لتصنع السكر، وفي النهاية تحول الطحالب الدقيقة السكر إلى زيت، تساءل العلماء عما إذا كان يمكنهم | زيادة إنتاج الطحالب الدقيقة من الزيت من خلال توزيع الضوء على كل الطحالب الدقيقة، ثم توضيح إعداد مختبر التجارب الاختبار هذه الفكرة في الشكل 12

توفير الضوء للطحالب الدقيقة
عادة ما تنمو الطحالب الدقيقة بالقرب من سطح البركة، إن الطحالب الدقيقة الموجودة على عمق cm 5 أسفل سطح البركة تنمو بمعدل أدني، ما سبب ذلك؟ أولا يمنع الماء وصول الضوء إلى عمق البركة، ثانيا تمنع الطحالب الدقيقة الموجودة أعلى البركة وصول الضوء إلى الطحالب الدقيقة الموجودة أسفلها. لذا لا يحدث إنتاج للسكر إلا في الجزء العلوي من البركة

ما أهمية زراعة الطحالب الدقيقة ؟

صحيح أن دراسة الحالة هذه تركز على زراعة الطحالب الدفينة الإنتاج الديزل الحموي، إلا أن ثقة فوائد أخرى لزراعة الطحالب الدفينة، تطلق محطات توليد الطاقة التي تحرق الوقود الأحفوري ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، بشير الدليل إلى أن هذه الانبعاثات تساهم في الاحتراز العالمي، أثناء عملية البناء الضوئي، تستخدم الطحالب الدقيقة ثاني أكسيد الكربون والماء وتطلق الأكسجين وتنتج السكر الذي تحوله إلى ريث. لا تنتج الطحالب الدفينة وفودا فتنا فحسب، بل تزيل الملوثات من الغلاف الجوي ونضيف إليه الأكسجين