ידענים: אנרגיה כימית | חיידקים

מאת 6 בפברואר 2008 15 תגובות

עבור רוב האנשים המונח "אשריכיה קולי" הינו שם נרדף להרעלת מזון והחזרת מוצרים מקולקלים לחנות; יש מי שסבור שניתן להפיק ממנו מימן לייצור אנרגיה

חיידק ה-E.COLI

חיידק ה-E.COLI

עבור רוב האנשים המונח "אשריכיה קולי" הינו שם נרדף להרעלת מזון והחזרת מוצרים מקולקלים לחנות; אך פרופסור באוניברסיטת טקסס, במחלקה להנדסת כימיה, חוזה כי החיידק המסוים הזה יכול לשמש כמקור אנרגיה עתידי, ולספק אנרגיה להנעת הרכבים ולחימום הבתים שלנו.

באמצעות שינוי גנטי של החיידק, תומאס ווד, פרופסור במחלקה להנדסת כימיה, אילץ זן מסוים של חיידק האשריכיה קולי לייצר כמות משמעותית של מימן. למעשה, הזן של פרופסור ווד מייצר מימן בכמות שהיא פי 140 גדולה יותר מהכמות המקורית של החיידק, בהתאם למאמר המתאר את ממצאיו ומפורסם בכתב-העת Microbial Biotechnology.

למרות שהחוקר מודע לעובדה כי עדיין נותרה עבודה רבה לפני שמחקרו יתורגם ליישומים מסחריים, הצלחתו הראשונית יכולה להוות קרש קפיצה רציני במסלול לכלכלה המבוססת על מימן, תחום שרבים מאמינים כי הוא התקווה העתידית של האנושות. אספקה מתחדשת, נקייה ויעילה של מימן הינה רכיב מפתח בטכנולוגיה של תאי-דלק, להם יש את היכולת העתידית לספק אנרגיה למוצרים רבים ומגוונים החל מאלקטרוניקה ניידת ומכוניות ועד לתחנות כוח. כיום, רוב המימן המופק לשימוש עולמי מתקבל ע"י תהליך של פרוק מים למרכיביו – מימן וחמצן. אולם, תהליך זה יקר ודורש כמות אנרגיה רבה, וזו אחת מהסיבות העיקריות לעובדה כי טכנולוגיה זו אינה מפתה במיוחד לשימוש. מחקרו של פרופסור ווד עם חיידק האשריכיה קולי יכול לשנות זאת.

למרות שהציבור מורגל לשמוע על הזן המסוים של החיידק הגורם להרעלת מזון באדם, רוב הזנים נפוצים ובלתי-מזיקים ומקצתם אף מסייעים למארחיהם ע"י מניעת חדירתם של חיידקים מזיקים אחרים לדרכי-העיכול של האדם. למעשה, השימוש בחיידק הזה במדע אינו חדש כלל ועיקר והוא מאפשר ייצור אינסולין לאדם ופיתוח חיסונים שונים. אך כמקור אנרגיה אפשרי? זהו תחום חדש והוא נפרץ ע"י פרופסור ווד ועמיתיו למחקר. באמצעות הסרה בררנית של שישה גנים מסוימים בדנ"א של אשריכיה קולי, ווד הצליח להפוך את החיידק למיני-מפעל לייצור מימן ה"מתודלק" ע"י סוכר. באופן מדעי, ווד הצליח להגביר באופן משמעותי את התהליך הטבעי של החיידק להפיכת גלוקוזה לאנרגיה ולשחרור מימן בתהליך. לחיידקים אלו יש 5000 גנים המאפשרים להם לשרוד למרות כל השינויים הסביבתיים," מסביר ווד.

"כאשר אנו מסירים חלק מהדנ"א החיידקים הופכים לפחות תחרותיים. לא הוספנו להם יכולת שלא הייתה להם. הם לא הרוויחו דבר – הם דווקא הפסידו. החיידקים שיצרנו תחרותיים פחות ומזיקים פחות בשל החלק שהוסר מהם." כאשר הסוכר הוא מזונו העיקרי, זן זה של החיידק יכול לנצל את התהליך הטבעי הקיים והיעיל לייצור סוכר מגידולים שונים כגון דגנים, אומר ווד. "רבים מהחוקרים מנסים להפוך גידולים שונים לסוג של סוכר כלשהו," מסביר ווד. "אנו מעוניינים להשתמש בסוכר זה ולהופכו למימן. אנו מתכוונים לקחת סוכר מגידולים שונים ותרכובות סינתטיות דמויות-סוכר ולהשתמש בחיידק להפוך אותם למימן."

סביר כי שיטות ביולוגיות כגון זו (הפקת מימן ע"י אשריכיה קולי באמצעות תהליך תסיסה) תבאנה לחיסכון כלכלי בייצור אנרגיה כיוון שאינן דורשות חשמל או חימום מרובים," אומר ווד. "אחד מהמרכיבים המסובכים ביותר בהנדסה כימית היא כיצד מתקבל המוצר שלך," מסביר החוקר. "במקרה דנן, התהליך פשוט ביותר בשל העובדה כי המימן הינו גז שפשוט מבעבע החוצה מהתמיסה. צריך פשוט לאסוף את הגז היוצא מהמבחנה וזהו – יש לך מימן נקי ומוכן לשימוש." כמובן, שיש לתהליך יתרונות נוספים. כצפוי, המחיר להקמת קו צינורות חדש לחלוטין לשם העברת המימן הינו גורם מרתיע בשימוש טכנולוגיות תאי-דלק המבוססות על מימן. בנוסף, ישנו הסיכון הבטיחותי המוגבר בהעברת מימן שהינו גז דליק. התמיסה, מסביר ווד, מפיקה מימן בו במקום. "ניתן להעביר סוכר ואם הוא נשפך לא קורה כל אסון," מסביר החוקר.

"הרעיון שלנו הוא שניתן לקבל מימן בדיוק במקום בו אתה צריך אותו." כמובן שכל הפרטים הללו הם להמשך הדרך. כרגע ווד עדיין עסוק במעבדה עצמה לשדרג את התהליך הטומן בחובו יכולת רבה. היעד, הוא אומר, הינו להפיק כמה שיותר מכמה שפחות. "קח את ביתך, לדוגמא," אומר ווד. "גודל הריאקטור שאותו נצטרך לשם יישום הטכנולוגיה הנ"ל יהיה קטן מגודלו של מיכל דלק של 1000 ליטר, המצוי בבית טיפוסי בחוף המזרחי של ארה"ב. זה אינו סוף הסיפור, אך אם כבר היום ניישם את הטכנולוגיה הזו נוכל להמיר כמות של כ- 80 ק"ג סוכר ליום לשם הפקת כמות מימן שתספיק לצורכי האנרגיה של מעון אמריקאי טיפוסי למשך יממה שלמה. "אנו מנסים לייצר חיידק שלא יזדקק ל- 80 ק"ג סוכר – כי אם קרוב יותר ל- 8 ק"ג."

15 תגובות ל “חיידק האי-קולי: מקור אנרגיה עתידי?”

  1. הגבות

    תזכורת עובדתית :

    עולמנו האנושי, זעיר למדי ביחס לכמות האדירה של סוגי חיים ביולוגים ( חיידקים , וירוסים , מוטציות למיניהן , ועוד ) ; אז קיים סיכוי סביר בהחלט , שמהחיידק תבוא הישועה .

  2. רועי צזנה

    שלום בבה,

    זה אכן רעיון מצויין. מחקר בנושא מתנהל בימים אלו ממש במעבדות הביולוגיה בטכניון, שם בודקים החוקרים אפשרות להפיק זרם של אלקטרונים מתהליך הפוטוסינתזה המתרחש בחיידקים מסויימים. בין היתר משלב המחקר הנדסה גנטית באותם חיידקים, על-מנת לשנות את מסלול זרימת האלקטרונים בתהליך הפוטוסינתזה ולהטות אותו לכיוון המבוקש.

    אשמח לשמוע גם את רעיונותיך.

    יום טוב,

    רועי.

  3. בבהבובה

    יש לי רעיון שמתפתח אצלי שנים (מאז סיום התואר בביולוגיה) ל"אנרגיה ירוקה" (תרתי משמע) ונקייה. בזמן הלימודים נתקלתי בנושא שנקרא ביו-אנרגטיקה – הפקת אנרגיה ממקורות ביולוגיים הספר שעסק בנושא התמקד בתהליך הפוטוסינתזה, תהליך בו מופקת אנרגיה בניצולת של 70%, שאין לזה שום מקבילה בטכנולוגיות האנרגיה מעשה ידי אדם (הנצילות של הלוחות הסולריים נמוכה בהרבה). הרעיון שלי היה להשתמש בחיידקים פוטוסינתטיים שייצרו עודפי אנרגיה אותו יהיה ניתן לנצל. המאמר הזה נתן לי רעיונות איך ניתן אולי לבצע את זה. אשמח לקבל תגובות על רעיונותי.
    דרך אגב מתן, אם אתה בכל זאת חושב על תחום הביולוגיה זה יכול להיות נושא מעניין בשבילך.

  4. מתן

    למיכאל וזיו תודה
    מיכאל אם תוכל להפנות לאתר או לדבר איתי בפרטי האימייל שלי
    matanf7@gmail.com
    זיו תודה זה בערך משחשבתי על הנושא

  5. זיו

    מתן,
    כמתכנת אומר לך, שאם אתה מסתכל על הכנסות כלכליות בלבד (לא בתוך שזו ההמלצה לי… תבחר מקצוע אותו אתה אוהב ואוהב לעסוק בו), בתור מתכנת תוכל ליצר הכנסות גבוהות בזמן קצר יחסית, ותוכל גם לקבל הכנסות באופןגמיש יותר ללא צורך בציוד מיוחד …

    בהצלחה

  6. מיכאל

    מתן:
    אם אתה רוצה, אפשר לשלב ביולוגיה ומדעי המחשב במסלול של ביו-אינפורמטיקה כך שאם באמת תשפר את הבגרות יכול להיות שזה ישלב את כל מה שאתה אוהב אבל מדובר כאן בלימודיים לא פשוטים כי מדעי המחשב זה הרבה יותר מתכנות. השאלה היא כמובן לא רק של ציונים אלא של יכולת ואתה צריך לחשוב בינך לבין עצמך אם הציונים דורשים שיפור מפני שלא השתדלת או משום שקשה לך לקלוט את החומר. רק אם אתה מגיע למסקנה שהסיבה היא שלא השתדלת כדאי שתלך ללמוד ביו אינפורמטיקה כי אלה לימודים שדורשים גם השקעה וגם כישרון.

  7. מתן

    למדתי חשמל ותיכנות והאמתי רציתי משהו בביולוגיה אבל בוא נגיד שיש לי מה לשפר בבגרות
    ותיכנות זה משהו שאני אוהב מהבית ספר ואני מוכן להשקיע זמן ולשפר ציונים ומכונות לומד אחשלי וזה נישמע כמו מיקצוע לא רע

  8. מיכאל

    מתן:
    הנדסת תוכנה והנדסת מכונות הם מקצועות שונים לחלוטין.
    מהם המקצועות שאהבת בבית הספר?

  9. מתן

    עכשיו שאני חושב על זה אני חושב שהוא לא מביא את הסוכר כמו שאנו מכירים אותו אלא בתור תמיסה כלשהי שבה עורבב החיידק אם הסוכר מראש לצורה שדומה לצלחת פטרי נוזלית או משהו כזה
    נב
    אני לפני לימודים ונוטה לילמוד את תחום הנדסת תוכנה או הנדסת מכונות
    אם למישהו יש רעיונת על מקצועות דומים לאחד מאלה שירשום בבקשה תודה

  10. מישהו

    העניין הוא, שלהבדיל מטכנולוגיות
    אחרות, הרי באמצעות פירוק סוכרים
    אפשר להיפטר מלא מעט אשפה אורגנית;
    כך אפשר להרוויח פעמיים.

  11. מתן

    לבעז וכולם אולי בימקמום סוכר אפשר מסתם אשפה אורגנית כי (תקנו אותי אם אני טועה) בהכל יש כמות מסויימת של סוג של סוכר

  12. בעז

    ומה יאכלו החיידקים?
    אם נחזור שוב על אותה שגיאה של דלק אתנול שהחקלאים התחילו לגדל דלק למכוניות במקום אוכל לאנשים אז שום דבר מועיל לא יצא מהדבר הזה.
    אם החיידקים האלו יגדלו על סוכר שמיוצר מגידולים אשר מגודלים במקום חיטה אז שוב מחירי המזון יאמירו והכל יהיה על חשבון העניים.

  13. צ'ארלס

    זוכרים את הקטע מחזרה לעתיד כשהד"ר מניע את מכונית הזמן עם ערמת אשפה?

    חיידק משודרג, הנעת מימן והנה עוד חזון הופך למציאות :)

הוספת תגובה

  • (will not be published)