ידענים: סביבה ואנרגיה

מאת 8 בינואר 2017 5 תגובות

העלים משתמשים בזרזים כימיים ובחיידקים כדי להמיר פחמן דו-חמצני מן האוויר לכוהל, שאפשר לשרוף אותו כדלק

בצמחים, פוטוסינתזה מתרחשת בכלורופלסטים. העלים המלאכותיים עושים שימוש בזרזים כימיים ובחיידקים. תצלום: hatake_s / flickr.

בצמחים, פוטוסינתזה מתרחשת בכלורופלסטים. העלים המלאכותיים עושים שימוש בזרזים כימיים ובחיידקים. תצלום: hatake_s / flickr.

מה המשותף לעלה עגלגל של עץ, לעלה מחודד כלהב של עשב ולתא יחיד של אצה? כולם מפיקים דלק משילוב פשוט של מים, אור שמש ופחמן דו-חמצני באמצעות פוטוסינתזה. מדענים טוענים עכשיו שהצליחו לשחזר את התחבולה הזאת, ואפילו לשפר אותה, באמצעות "עלה מלאכותי".

הכימאי דניאל נוֹסֶרָה מאוניברסיטת הרווארד וצוותו, בשיתוף פעולה עם פאמלה סילבר, מומחית לביולוגיה סינתטית מבית הספר לרפואה של הרווארד, בנו כעין סוללה חיה, שאותה הם מכנים "עלה בַּיוני", המשלבת ביולוגיה וטכנולוגיה. ההתקן מנצל חשמל המופק מאור השמש באמצעות לוח פוטו-וולטאי כמקור אנרגיה לבצע פירוק כימי של מים לחמצן ולמימן. חיידקים המשולבים במערכת ניזונים מן המימן וממירים באמצעותו פחמן דו-חמצני מן האוויר לכוהל שאותו אפשר לשרוף כדלק. החוקרים הציגו את ההתקן הראשון שלהם לפוטוסינתזה מלאכותית ב-2015. המתקן הזה הצליח להפיק 216 מיליגרם של דלק כוהלי מכל ליטר מים, אבל הייתה לו תופעת לוואי מצערת: הזרז המאפשר את התגובות הכימיות לפירוק מים, שהיה מורכב מניקל, מוליבדן ואבץ, הרעיל את החיידקים.

הצוות יצא אפוא במסע לחיפוש זרז טוב יותר. לאחרונה דיווחו החוקרים במאמר בכתב העת סיינס שזרז כזה נמצא: סגסוגת של קובלט וזרחן המצויה כבר בשימוש כציפוי נגד שיתוך (קורוזיה) בחלקי פלסטיק ומתכת. שילוב הזרז החדש בגרסה המשודרגת של העלה הבַּיוני הזניקה את יעילותו בייצור דלקים כוהליים, כמו איזו-פרופאנול ואיזו-בוטאנול, לכ-10%. במילים אחרות, על כל קילוואט-שעה של חשמל המירו החיידקים 130 גרם של CO2 מן האוויר ל-60 גרם איזו-פרופאנול. יחס המרה כזה גבוה בערך פי 10 מזה של פוטוסינתזה טבעית.

נוֹסֶרָה אומר שטכנולוגיית הכור הביולוגי החדשה תוכל לשלב את עודפי הפחמן הדו-חמצני המצויים באוויר בדלקים. הדבר יוכל לסייע במיתון בעיות זיהום האוויר המחממות את העולם ובמקביל יספק דלק נקי יותר לאוכלוסיות שאין להן גישה למקורות אנרגיה מודרניים.

5 תגובות ל “עלים מלאכותיים יעילים פי 10 מפוטוסינתזה”

  1. א

    בנן מאי
    מה שמפריע לי זה לא שהם לא מתייחסים למחיר (למרות שאין הצדקה לא להתייחס לזמן שלוקח התהליך) מה שמפריע לי זה שהם מציגים את הפיתוח כ"עלים מלכותיים יעילים פי 10" אז נשמע שהם פיתחו דרך יעילה פי 10 להפיק אנרגיה מהשמש. וזה בכלל לא נכון. אין קשר בין הפיתוח לפוטוסינטזה והמוצר שלהם בכלל לא מפיק אנרגיה מהשמש אלה הופך מימן לדלק כהלי נוזלי. (כמובן עם עובדן של אנרגיה)
    מה שהכי מגוחך זה שכדי להפיק מימן צריך חשמל ורוב החשמל מופק מדלק. כל הפואנטה בליצר מימן זה שהדרך ליצור אותו (אלקטרוליזה) יעילה אנרגטית וההחזרה שלו לחשמל (תאי דלק) גם יעילה מאוד ובנוסף יש בו הרבה אנרגיה ליחידת משקל. פה מציעים להפוך את המימן בהליך נוסף שיבזבז אנרגיה לכוהל אבל כוהל אפשר לנצל רק במנועי בערה פנימיים עם ניצול אנרגיה גרוע. ובנוסף בניגוד למימן שלא פולט עשן וזיהום רק אדי מים, שרפה של דלק מבוסס כוהל (איזו-פרופאנול ואיזו-בוטאנול)לא יהיה שונה בהרבה מבחינת נזקים בריאותיים של זיהום אוויר וסולר רגיל. ובלי להזכיר את השימוש במתכות כבדות ובזרחן בתהליך.

  2. בנן מאי

    למגיבים לפני.
    העלות והתחרותיות אינן יכולות להיות ברורות בשלב מוקדם מסיבות שונות
    ולכן קשה לדעת מה תהיה העלות הסופית אם בכלל המחקר יתקדם:
    א. הנושא במחקר ראשוני ועם התקדמות המחקר ונכונות חברות
    ויחידים ליטול חלק בפיתוח הנושא תתכן (כמו במקרים רבים אחרים)
    הוזלה של תהליך.
    ב. במדינות רבות יש "מיסוי ירוק" המעלה באופן יחסי את מחיר
    האנרגיה הפוסילית, למשל מכוניות הברידיות בישראל נהנות
    ממיסוי כזה.
    יש הרבה סיבות לספקנות לגבי התהליך אך אין לשלול אותו לחלוטין.

  3. יריב

    צודק, גם לי נראה שחסרים כאן כמה פרטים חשובים כמו עלות כלכלית והזמן שלוקח לתהליך להתרחש. בכל מקרה היה השבוע פרק בטלוויזיה על התחממות כדור הארץ, והראו שם קטע כל כך מקומם עם דונלד טראפ, זה שעומד להיות נשיא ארה״ב בעוד כמה ימים. טראמפ דיבר בכזה ליגלוג וזילזול על הטענה של 97% ממדעני האקלים בעולם לפיה כדור הארץ מתחמם בקצב דרמטי בשנים האחרונות כתוצאה ממעשי האדם.

    לא בדקתי אבל אני מתאר לעצמי שהוא גם מתכחש לתורת האבולוציה, עצוב.

  4. א

    מה זה הקשקוש הזה. נשמע כמו פרסומות מהסוג הגרוע. מפזרים נתונים ומספרים שבמבט מקרוב רואים שהם חסרי משמעות כמעט ואילו הנתונים הרלוונטיים משום מה חסרים. הפטנט הזה ממש ממש לא מפיק אנרגיה מהשמש יותר מ פוטוסינתזה. הוא משתמש בתא פוטו וולטרי רגיל עם נצילות רגילה. הדבר היחיד שהוא עושה זה בכלל להפוך מימן לכוהל. מה הקשר להשוות יעילות של פוטוסינתזה בייצור סוכר מאור לייצור כוהל ממימן? ברור כמובן שיותר יעיל היה להשתמש ישר במימן (תאי דלק הם עם ניצול אנרגיה מצוין. ובשיטה הזאת צריך להפוך את המימן לכוהל=עוד בזבוז אנרגיה ואז עוד צריך לשרוף את הכוהל במנוע בערה פנימי שהם עם ניצול אנרגיה גרוע )
    גם אין התייחסות לזמן שלוקח לתהליך ולפי מה שכתוב הוא הפיק פחות מגרם מליטר מים.
    יריב
    לא תיהיה שיטה יותר זולה מנפט בערך במאה שנים הקרובות. מהסיבה הפשוטה העלות של הפקת נפט אפסית בייחוד במקומות כמו המפרץ. אם יצליחו לפתח מערכות של אנרגיה ירוקה זולה מהנפט היום מחירי הנפט פשוט ירדו. הסיבה העיקרית למחירי הנפט היום זה יצירת חוסר מכוון של יצרניות הנפט הגדולות. בקיצור אסור לחכות שיהיה משתלם יותר להשתמש באנרגיה ירוקה. חייבים להבין שצריך לשלם מחיר על הפחתת זיהום אחרת המחיר שכולם ישלמו בסוף יהיה גבוה בהרבה.

  5. יריב

    ומה עם העלות? שום מילה על הנושא? האם השיטה הזו תהיה סוף סוף כלכלית יותר משימוש בדלק מאובנים (נפט, גז, פחם) ? או שזו עדיין לא הבשורה שחיכינו לה?

הוספת תגובה

  • (will not be published)