शोधकर्ताओं ने दुनिया के सबसे शुष्क (गैर-ध्रुवीय) रेगिस्तान में सौर ऊर्जा उत्पादन के लिए कम महत्व वाले संभावित खतरे के रूप में रोगाणुओं के प्रभाव की पहचान और मात्रा निर्धारित करने के लिए एक अंतरराष्ट्रीय सहयोगात्मक प्रयास का नेतृत्व किया। हाल के परिणामों से पता चलता है कि अटाकामा रेगिस्तान में फोटोवोल्टिक पैनल सतहों पर उपनिवेश बनाने वाले सूक्ष्मजीवों को बनाने वाले बायोफिल्म के प्रभाव में शॉर्ट-सर्किट करंट में 30.66% तक की कमी आई है। इसका निहितार्थ यह है कि सौर स्थापनाएं उनकी अपेक्षित ऊर्जा उपज को लगभग एक{6}तिहाई तक कम कर सकती हैं क्योंकि उन्होंने छोटे सर्किट बिंदुओं पर अपनी वर्तमान उपज को कम कर दिया है।
सौर पैनल "मिट्टी" में माइक्रोबियल योगदान का मूल्यांकन और कम परिचालन दक्षता के माध्यम से ऊर्जा उपज पर उनके बाद के प्रभाव (जैसा कि "मिट्टी में माइक्रोबियल योगदान और अटाकामा रेगिस्तान के शुष्क क्षेत्रों में चरम वातावरण के भीतर फोटोवोल्टिक मॉड्यूल मिट्टी पर इसके प्रभाव" में चर्चा की गई है) चरम वातावरण में सौर पैनलों पर धूल कोटिंग्स के आसंजन और दृढ़ता पर माइक्रोबियल समुदायों के प्रभाव का आकलन करने के लिए अपनी तरह का पहला अध्ययन है।
अकार्बनिक धूल से लेकर जीवित पपड़ी तक
सौर पैनल गंदगी की पारंपरिक समझ लंबे समय से अकार्बनिक खनिज धूल कणों के संचय पर केंद्रित है। हालाँकि, यह अध्ययन यह प्रदर्शित करके प्रतिमान को बदल देता है कि सूक्ष्मजीवी जीवन - विशेष रूप से जेनेरा से बैक्टीरियाआर्थ्रोबैक्टर, डाइटज़िया, औरकोकुरिया- सक्रिय रूप से पैनल सतहों पर उपनिवेश स्थापित करते हैं और मजबूत बायोफिल्म का उत्पादन करते हैं जो धूल जमा के गुणों को नाटकीय रूप से बदल देते हैं।
ये सूक्ष्मजीव बाह्य कोशिकीय पॉलिमरिक पदार्थ या ईपीएस - का उत्पादन करते हैं जो लगभग 65 प्रतिशत पॉलीसेकेराइड, 25 प्रतिशत पेप्टाइड्स और 10 प्रतिशत लिपिड से बना एक चिपचिपा मैट्रिक्स होता है। 72{9}}घंटे की वृद्धि अवधि में, शोधकर्ताओं ने ईपीएस की मोटाई 0.2 से 0.8 माइक्रोमीटर तक बढ़ते हुए देखी। फ़ील्ड {{10}उत्सर्जन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के तहत, ये बायोफिल्म घने, त्रि-आयामी नेटवर्क के रूप में दिखाई देते हैं जो माइक्रोबियल कोशिकाओं और खनिज कणों दोनों को समाहित करते हैं, पैनल सतहों पर धूल की परतों को प्रभावी ढंग से मजबूत करते हैं और उन्हें हटाने के लिए कहीं अधिक प्रतिरोधी बनाते हैं।
फोटोप्रोटेक्टिव रंगद्रव्य जो प्रकाश कैप्चर में हस्तक्षेप करते हैं
एक आश्चर्यजनक विकासवादी मोड़ में, अध्ययन ने कैरोटीनॉयड पिगमेंट - विशेष रूप से ल्यूटिन {{1} जैसे यौगिकों और संबंधित ज़ैंथोफिल्स - की भी पहचान की जो इनके द्वारा उत्पादित होते हैं।डाइटज़ियातनाव. ये रंगद्रव्य बैक्टीरिया को अटाकामा रेगिस्तान के अत्यधिक पराबैंगनी विकिरण से बचने में मदद करते हैं, जो लगभग 3.5 किलोवाट प्रति वर्ग मीटर की दैनिक तीव्रता तक पहुंचता है।
महत्वपूर्ण रूप से, ये फोटोप्रोटेक्टिव यौगिक वर्णक्रमीय श्रेणियों में प्रकाश को अवशोषित करते हैं जो मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन फोटोवोल्टिक मॉड्यूल की रूपांतरण विंडो के साथ ओवरलैप होते हैं। यह ओवरलैप ऑप्टिकल हस्तक्षेप के एक अतिरिक्त तंत्र का सुझाव देता है, जिसमें बहुत ही वर्णक जो बैक्टीरिया को रेगिस्तानी सूरज को सहन करने में मदद करते हैं, आने वाले फोटॉन के लिए सौर कोशिकाओं के साथ प्रतिस्पर्धा भी करते हैं।
प्रयोगशाला परीक्षणों से पर्याप्त विद्युत हानि का पता चलता है
माइक्रोबियल बायोफिल्म के प्रदर्शन प्रभाव को मापने के लिए, शोधकर्ताओं ने नियंत्रित प्रयोगशाला स्थितियों के तहत फोटोवोल्टिक ग्लास नमूनों पर त्वरित उपनिवेशण परीक्षण किए। परिणाम आश्चर्यजनक थे: बायोफिल्म विकास के केवल सात दिनों के बाद, एंटोफ़गास्टा विश्वविद्यालय के नमूनों ने 15.20 प्रतिशत से 30.66 प्रतिशत तक शॉर्ट सर्किट करंट हानियाँ दिखाईं। अटाकामा डेजर्ट सोलर प्लेटफ़ॉर्म के नमूनों ने 11.01 प्रतिशत और 20.12 प्रतिशत के बीच नुकसान प्रदर्शित किया।
हालाँकि, अध्ययन के संबंधित लेखक, ग्रेनाडा विश्वविद्यालय के ऐटोर मार्ज़ो, इन आंकड़ों को प्रासंगिक बनाने में सावधान थे। उन्होंने बताया, "इन परीक्षणों को एक सीमित प्रयोगशाला समय सीमा के भीतर बायोफिल्म आसंजन और समेकन के प्रारंभिक चरणों को पुन: पेश करने के लिए त्वरित प्रयोगों के रूप में डिजाइन किया गया था।" "देखा गया अधिकतम नुकसान जैविक प्रभाव की ऊपरी सीमा का प्रतिनिधित्व करता है और इसे सीधे विशिष्ट क्षेत्र मूल्यों के रूप में व्याख्या नहीं किया जाना चाहिए।" मार्ज़ो ने कहा कि वास्तविक विश्व परिस्थितियों में, उपनिवेशीकरण अधिक धीरे-धीरे होता है और यह विकिरण, आर्द्रता, धूल जमाव और पोषक तत्वों की उपलब्धता जैसे पर्यावरणीय कारकों से प्रभावित होता है।
पारंपरिक सफाई प्रोटोकॉल के लिए एक चुनौती
शायद तत्काल प्रदर्शन हानि से भी अधिक चिंता की बात यह खोज है कि पारंपरिक सफाई विधियां परिपक्व बायोफिल्म के खिलाफ अप्रभावी हो सकती हैं। अध्ययन में पाया गया कि बढ़ा हुआ ईपीएस जमाव बायोफिल्म संरचना के भीतर सामंजस्य को बढ़ाता है, जिससे ड्राई ब्रशिंग और पानी से कुल्ला करने जैसी मानक सफाई तकनीकों की प्रभावकारिता कम हो जाती है।
लेखकों ने लिखा, "सूक्ष्मजीव गंदगी का एक निष्क्रिय घटक नहीं हैं, बल्कि सक्रिय एजेंट हैं जो जमाव में योगदान करते हैं, ऑप्टिकल ट्रांसमिशन को कम करते हैं और पारंपरिक सफाई विधियों की प्रभावशीलता को कम करते हैं।"
वैश्विक सौर विस्तार इस मुद्दे को बढ़ाता है
ये निष्कर्ष वैश्विक सौर उद्योग के लिए एक महत्वपूर्ण मोड़ पर आए हैं। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी के अनुसार, 2030 तक नवीकरणीय बिजली उत्पादन में सालाना लगभग 1,050 टेरावाट {3} घंटे की वृद्धि होने की उम्मीद है, जिसमें सौर फोटोवोल्टिक हर साल 600 टेरावाट {6} घंटे से अधिक की वृद्धि के लिए जिम्मेदार है। अकेले 2025 में, सौर फोटोवोल्टिक्स से वैश्विक बिजली उत्पादन में वृद्धि रिकॉर्ड 620 टेरावाट{10}घंटे तक पहुंच गई, जो कि अब तक दर्ज की गई सबसे बड़ी वृद्धि है।
इस विस्तार का अधिकांश भाग विश्व के रेगिस्तानों सहित उच्च विकिरण वाले क्षेत्रों में हो रहा है। अटाकामा रेगिस्तान, जहां यह अध्ययन आयोजित किया गया था, सालाना लगभग 6,800 घंटे के बराबर सौर विकिरण प्राप्त करता है, जिससे यह पृथ्वी पर कहीं भी सौर ऊर्जा विकास के लिए सबसे आशाजनक स्थानों में से एक बन जाता है - लेकिन पैनल रखरखाव के मामले में भी सबसे चुनौतीपूर्ण में से एक है।
भविष्य के अनुसंधान और संभावित समाधान
अनुसंधान टीम ने इस बात पर जोर दिया कि उनके निष्कर्ष शुष्क क्षेत्रों के लिए मृदा भविष्यवाणी मॉडल और फोटोवोल्टिक प्रणाली शमन रणनीतियों में जैविक कारकों को शामिल करने की तत्काल आवश्यकता को रेखांकित करते हैं। "हमारे काम से पता चलता है कि अटाकामा रेगिस्तान में फोटोवोल्टिक मॉड्यूल से अलग किए गए माइक्रोबियल समुदाय शुष्कन और अत्यधिक विकिरण के प्रति उच्च सहनशीलता प्रदर्शित करते हैं," मार्ज़ो ने बतायापीवी पत्रिका.
उसी समय, रंगद्रव्यडाइटज़ियाअध्ययन में पहचाने गए उपभेद तकनीकी नवाचार के लिए अप्रत्याशित रास्ते खोल सकते हैं। लेखकों ने कहा, "ये रंगद्रव्य कोटिंग्स और स्वयं सफाई प्रौद्योगिकियों में संभावित जैव-तकनीकी अनुप्रयोगों को प्रस्तुत करते हैं," यह सुझाव देते हुए कि समस्या पैदा करने वाले जीव भी इसके समाधान के विकास को सूचित कर सकते हैं।
उन्नत सामग्रियों के माध्यम से माइक्रोबियल मिट्टी को संबोधित करने के लिए उद्योग प्रयास पहले से ही चल रहे हैं। उदाहरण के लिए, ऑस्ट्रेलियाई नैनोटेक्नोलॉजी कंपनी नैनोव्यू ने एक हाइड्रोफिलिक सेल्फ क्लीनिंग नैनो कोटिंग विकसित की है, जिसे सौर पैनलों पर बायोफिल्म निर्माण और शैवाल के विकास को रोकने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जबकि अन्य शोध समूह सुपरहाइड्रोफोबिक कोटिंग्स की खोज कर रहे हैं जो सेल्फ क्लीनिंग गुण और ऑप्टिकल पारदर्शिता दोनों प्रदान कर सकते हैं।
यह अध्ययन स्पेन में ग्रेनाडा विश्वविद्यालय और चिली में अटाकामा विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा आयोजित किया गया था, जिसके निष्कर्ष जुलाई 2025 के अंक में उपलब्ध हैं।उन्नत सतत प्रणालियाँ.
