Zimbabwes tonåring belyser landsbygdshus med el från hushållsavfall

Det finns inte mycket att göra på natten i landsbygdsområdena i Zimbabwe, där högskolans senior Macdonald Chirara besöker sin mormor under semestern. Medan en stadsbarn kanske tittar på Netflix eller läser en roman med lamplight, är det helt enkelt inte ett alternativ i de avlägsna samhällena. Chirara, vars uppfinning av en hållbar kraftig biogas kokare har tagit den globala vetenskapliga mässan med storm, säger att när det blir mörkt där, är det vanligtvis mörkt.

"Under min vistelse på landsbygden sov vi vanligen tidigt eftersom det inte fanns någon belysning eller någon form av underhållning", säger Zimbabwes polis högskolestudent Omvänd. "Jag upplevde ibland utmaningarna genom att leta efter ved i buskar."

I de urbana delarna av Zimbabwe har elektrifiering nått 80 procent. Men i landsbygdsområdena minskar detta antal till 20 procent. Chirara har sett sin mormor och hennes grannar samlar och bränner ved för att laga mat och lysande natten, ett system som har gått ner "från generation till generation" tills det blev normen. Han inventerar i hopp om att framtida Zimbabweans kommer att ha fler alternativ.

"Vad som berörde mig mest var hur de flesta människor i landsbygdsområdena i Zimbabwe lever de flesta av sina liv i mörkret", säger han. Med ett tydligt mål i åtanke och en känsla av vetenskaplig nyfikenhet som åtminstone delvis utspelades av Carl Sagan, satte han sig på att bygga upp och testa en biogas kokare som bryter ner organiskt avfall till användbar elektricitet med hjälp av bakterier som samlats in från lokala växter.

Kokaren är genial i sin resursförmåga. Det är väletablerat att metangas kan brännas för att generera kraft, men det som mindre är utforskat är tanken att metan inte behöver extraheras från djupa underjordiska kamrar. Chirara förstod att organiskt avfall som potatisskal och komalning kunde brytas ner i metangas, om bara den rätta katalysatorn var tillgänglig. Lyckligtvis var Chirara också medveten om att katalysatorn var runt honom.

Mattor av vattenhyacinter, löviga vattenväxter med bedrägligt vackra blommor, filt ytan av dammar och sjöar i Zimbabwe vilket kväver dem av syre. "Det är en av de mest skadliga ogräsarna och många försök har gjorts för att eliminera eller kontrollera det", säger Chirara. En del av anledningen till att den invasiva växten är en sådan effektiv koloniserare är att det är en opportunist, med hjälp av de infödda bakterierna i vattnet för att stödja tillväxten. "Bland de mikrobiella populationerna är metanogenbakterier, mikroorganismer som producerar metan som en metabolisk biprodukt under anoxiska förhållanden", förklarar Chirara, som utnyttjade möjligheten att sätta växterna till ett mycket mer användbart arbete.

Med stöd av en vetenskapslärare som heter Herr Ngomanyuni, som Chirara poängterar för sin förståelse av den vetenskapliga metoden, kom biogasprovningen till. Växande vattenhyacinter i en uppslamning av organiskt avfall och vatten avledde han den nybildade metangasen i en termoelektrisk generator, vilken uppmätt maximalt 1,5 volt - ungefär som ett vanligt AAA-batteri. Om den skaas upp, kan den ge tillräckligt med kraft för att tända ett hem eller hålla en flamma för matlagning utan krångel och miljökonsekvenser av att samla och bränna ved.

I början av 2018 vann Chirara gemenskapens innovationspris från det USA-baserade Society for Science & Public med sin uppfinning, vilket ledde honom till Intel International Science and Engineering Fair i maj. Där konkurrerade han mot studentforskare från hela världen, placerade han fjärde i fysiska vetenskaper och tog hem ett pris på $ 500.

Tillbaka i Zimbabwe har han redan svårt på jobbet med ett nytt projekt: ett solvattenpumpsystem för att ersätta de tråkiga handvevda pumparna som så många människor är beroende av. Liksom de bästa underbara millennierna hoppas han också att starta en uppstart som heter Everlasting Technology, en hållbar energileverantör med fokus på bioenergi. Återigen handlar hans arbete kring att göra med det lilla som finns - istället för vattenhyacinter, den här gången använder han solljus - för att underlätta livet för människorna kring honom.

"De flesta grundläggande behov möts med svårigheter i landsbygdsområdena i Zimbabwe och fenomenet förblir detsamma med Afrika som helhet", säger han. "Dessa inkluderar tillförlitlig hållbar energi, rent vatten och utbildningsresurser från 2000-talet."

En ivrig läsare av Paulo Coelhos verk, Robin Sharma och, naturligtvis, Sagan, hoppas Chirara fortsätta att använda vetenskap för att ge "logik, känsla och ordning i vad som annars skulle tyckas kaotiskt".

"Det kan inte lösa alla våra problem", säger han. "Men det brukar visa oss vägen till lösningarna."