ידענים: אנרגיה כימית | חיידקים

מאת 29 בנובמבר 2007 5 תגובות

מי יכול לתאר לעצמו את חיינו היום בלא נפט? רוב האנרגיה שאנו צורכים, וגם מרבית מוצרי הפלסטיק שאנו משתמשים בהם, מקורם באותו נוזל שחור ושמנוני המוצא בעזרת מתקני קידוח ממעמקי האדמה, וגם מתחת לקרקעית הים. כיצד הוא נוצר והגיע לשם?

דרור בר-ניר, מגזין "גליליאו"
פורסם: 01.10.07, 15:38

הנפט הוא תערובת של חומרים המכונים פחמימנים (hydrocarbons), שכשמם כן הם – שרשרות ארוכות, ולפעמים טבעות סגורות, של פחמנים הקשורים למימנים.

אין אנו יודעים בוודאות כיצד נוצר הנפט, וקיימות כמה תיאוריות המנסות להסביר זאת. כאן מעניינות אותנו שתי תיאוריות ביוגניות (הקשורות בחיים; ביוונית, "ביו" פירושו "חיים" ו"גנזיס" פירושו "לידה").
על פי תיאוריה אחת, מקורו של הנפט הוא בהצטברות שרידי אצות ופלנקטון על קרקעית האוקיינוסים הקדומים, ביחד עם חרסית, בתנאים אל-אווירניים ובלא נוכחות של מיקרואורגניזמים מפרקים. בתנאים אלה נוצרה בוצה אורגנית. עם חלוף הזמן נקברה הבוצה האורגנית תחת סלעי משקע וחלו בה, כתוצאה מהעלייה בטמפרטורות ובלחץ, תהליכים כימיים ששינו את החומרים האורגניים לפחמימנים.
על פי התיאוריה השנייה, החדשה יחסית, אותם יצורים מתים, בנוכחות חמצן, פורקו על-ידי מיקרואורגניזמים (חיידקים, אצות ופטריות), והתוצרים של חלק ממיקרואורגניזמים אלה הם הפחמימנים שהצטברו מתחת לסלעי המשקע. גם היום מוכרים לנו מיקרואורגניזמים המפרישים חומרים דמויי-נפט, כולם מקבוצת האצות הירוקיות. לדוגמה, האצה המושבתית Botryococcus braunii, הנחשבת כמטרד באגמי אוסטרליה וגדלה גם בחופי האוקיינוס האטלנטי ובמקומות אחרים, מפרישה לסביבתה פחמימנים ארוכים (שאורכם 30-36 פחמנים). 30 אחוזים מתכולת התא של האצה הם פחמימנים אלה.
כמה צוותי מחקר ברחבי העולם, ובהם קבוצתו של ארתור נונומורה (Nonomura) מאוניברסיטת ברקלי שבקליפורניה וקבוצתה של מרגרט מלהולנד (Mulholland) מאוניברסיטת אולד דומיניון שבווירג'יניה, מנסים לגדל את האצה ולשפר את תפוקת הפחמימנים שלה. אם יצליחו, אולי בעתיד נשתמש בנפט שמקורו באצות אלה, שיגדלו במי ביוב מטוהרים. לא זו בלבד, אלא שהאצות גם יפחיתו את כמות גז החממה פחמן דו-חמצני (CO2) באטמוספרה.
זרימת הנפט הנוזלי בין שכבות הסלעים ושינוי התנאים הגאולוגיים גרמו ללכידת הנפט בכיסי קרקע, בלא מגע עם הסביבה החיצונית, למשך מיליוני שנים, עד שהגיעו אליו מתקני הקידוח.
השימוש הנרחב שעושים בני-האדם בנפט פוגע באיכות הסביבה. האדמה באזורי הקידוח והשאיבה מזוהמת בנפט. הנפט הגולמי מובל לבתי-הזיקוק ומהם בצינורות, במשאיות, ברכבות ובאניות. כל אזורי הטעינה והפריקה של הנפט מזוהמים גם הם. המכלים שבהם נשמרים הנפט ותוצריו (כגון מכלי אחסון דלק ותחנות דלק) לא תמיד אטומים מספיק, והנפט מחלחל באדמה, מגיע למי התהום ומזהם אותם.
ובים: האם האניות המובילות את הנפט למרחקים ופורקות את הנפט ביעדו חוזרות ריקות? לא! הן ממלאות את המכלים במי ים (המשמשים כמי נֵטֶל, כלומר מים המשמשים לאיזון האנייה). כשהן חוזרות לנמל המוצא הן שופכות את מי הנטל, המכילים שאריות נפט, חזרה לים.

תאונות גורמות לזיהום
ועוד לא דיברנו על תאונות. לא אחת אירע שמכליות נפט מלאות טבעו ונבקעו בלב ים, ותכולתן נשפכה לים וכיסתה את האזור בשכבה עבה של נפט. הנפט מונע מהחמצן שבאוויר לפעפע למי הים, וכל בעלי-החיים שמתחת לכתם הנפט נחנקים מחוסר חמצן ומתים. בעלי-חיים אחרים נפגעים מהמגע עם הנפט או מבליעתו, כיוון שהנפט חוסם את מערכות הנשימה והעיכול.
בשנת 1967 התבקעה המכלית טורי קניון ליד חופי אנגליה, וכל מטענה, 120,000 מטרים מעוקבים של נפט, נשפך לים. בחלק מהאזורים שנפגעו, נמשך הזיהום כ-10 שנים.
הדוגמה המפורסמת ביותר, ששימשה כתמריץ החזק ביותר לחיפוש פתרונות לבעיה, התרחשה ב-24 במרץ 1989, כאשר המכלית הענקית אקסון ולדז (Exxon Valdez) עלתה על שרטון ונבקעה ליד חופי אלסקה. כ-20 אחוזים ממטענה, כ-40 אלף מ"ק של נפט גולמי (258,000 חביות), נשפכו לים ויצרו כתם נפט ענקי, שזיהם כ-220 ק"מ של חופים.
בינואר 1991, במלחמת המפרץ הראשונה, פוצצה עיראק את בארות הנפט של כוויית, וכתוצאה מכך הוצף המפרץ הפרסי בכמויות אדירות של נפט. נוצר כתם של כ-600 קמ"ר, שנע דרומה לאורך חופי סעודיה במהירות של כ-20 ק"מ ביום, והשמיד כל יצור חי שהיה בדרכו. שטח כתם זה היה גדול פי 27 מהזיהום של אקסון ולדז.
חשוב להבין שלמרות ההד התקשורתי הרב שזוכים לו האירועים המערבים כמויות גדולות של נפט, דווקא הזיהומים ה"כרוניים", הממושכים, הם הבעיה האמיתית. חדירת הנפט, שחלק ממרכיביו מסרטנים, לשרשרת המזון, וזיהומים של מי התהום בעקבות דליפות מתמשכות, גורמים לירידה בפוריות היצורים הנפגעים ולנזקים גנטיים לטווח ארוך.
דוגמה לכך שגם בריכוזים נמוכים יכול הנפט להשפיע: ב-17 בינואר 2001 עלתה מכלית הנפט "ג'סיקה" על שרטון בסמיכות לאי סן קריסטובל שבאיי גלפגוס, ונפט החל לדלוף ממנה. הזיהום לא היה חמור, ואף הצליחו לנקות את מרביתו, אך עד דצמבר אותה שנה היתה תמותה של 62% אחוז (לעומת תמותה שנתית רגילה של עד 7%) מהאיגואנות הימיות באי הסמוך סנטה פה – ורוב אלה שנפגעו היו הצמחוניות דווקא.
מרטין ויקלסקי (Wikelski) מאוניברסיטת פרינסטון, שבדק את תכולת מערכות העיכול של האיגואנות המתות, מצא שהן מלאות באצות – מזונן הרגיל של האיגואנות. אך הן לא יכלו לעכלו. הסתבר שהנפט פגע בחיידקים הסימביונטיים של האיגואנות, המסייעים להן בעיכול החומר הצמחי, שאותו אין הן מסוגלות לפרק בעצמן (כפי שקורה בכל בעלי-החיים הצמחוניים).
איך מטפלים בזיהומים?
כיצד אפשר להתגבר על זיהומי הנפט? מסתבר שמינים מסוימים של חיידקים יכולים לנצל פחמימנים שונים כמקור לפחמן. תהליכי הפירוק האווירניים של הפחמימנים יעילים הרבה יותר מתהליכי הפירוק האל-אווירניים, ולעתים שלבים שונים של תהליכי הפירוק מתבצעים על-ידי חיידקים שונים החיים באותו בית-גידול. זו, אגב, הסיבה לכך שהפחמימנים במעמקי האדמה משתמרים לעתים מיליוני שנים: בסביבות נטולות חמצן אלו, החיידקים המפרקים אינם יכולים להתקיים.
באוניברסיטת תל-אביב – במעבדותיהם של יוג'ין רוזנברג, אליאורה רון ודוד גוטניק – חוקרים את החיידקים מפרקי הנפט זה שנים רבות. סיבת ההתעניינות היא האפשרויות הכלכליות הטמונות בחיידקים אלה כמקור לחלבונים, וכן האפשרות להיפטר, באמצעות החיידקים, מכתמי הנפט הענקיים המזהמים את הימים והחופים עקב רשלנות, חוסר הקפדה על נהלים או תאונות.
איפה מוצאים חיידקים מפרקי נפט? המקום ה"טבעי" לחפשם הוא במקום שבו מתקיימים זיהומי נפט ממושכים – אוספים אדמה מזוהמת, או מי ים מזוהמים, מבודדים מהם חיידקים ומגדלים אותם על מצעי גידול המכילים רק נפט כמקור פחמן ואנרגיה. מאחר שהחיידקים זקוקים לסביבה מימית כדי להתקיים, ואילו הנפט הוא חומר דוחה מים, יש להוסיף לתערובת חומרים יוצרי "תחליב" שיגבירו את נגישותו של הנפט לחיידקים. בשיטה זו בודדו כמה מאות מינים של חיידקים.
אחד הגורמים המגבילים את פעילותם של החיידקים מפרקי הנפט הוא היעדר מקורות חנקן וזרחן. במקומות סגורים (כמכלי מי נטל של אניות), או אף בחופים מזוהמים, ניתן לפזר ביחד עם חיידקים מפרקים – שאותם מגדלים במעבדה – דשן מיוחד המכונה F-1 (שפותח במעבדות באוניברסיטת תל-אביב), המכיל את החומרים החסרים. במי נטל, הוספת החיידקים והדשן למי הנטל גורמים לכך שהמים יהיו נקיים מנפט ואפשר לשפכם בחזרה לים ללא זיהום הסביבה. גם בחופים, פיזור חיידקים עם הדשן המיוחד גרם לעלייה מרשימה בפעילותם.
אך דשן זה אינו יעיל במקומות פתוחים, ככתמי נפט ימיים, שבהם החומרים שבדשן נמהלים במי הים. יש לנסות למצוא דרכים שבהן חיידקים מפרקי נפט יוכלו לפרק ביעילות את הנפט בים הפתוח.
נוכחנו, אם כן, כי מיקרואורגניזמים הם המקור של הנפט. מיקרואורגניזמים – וכל שרשרת המזון התלויה בהם, ובה יצורים מורכבים יותר – נפגעים מנפט. וישנם גם מיקרואורגניזמים, בעיקר חיידקים, המפרקים נפט. עלינו להתאמץ יותר לנצל מיקרואורגניזמים אלה כדי למנוע את נזקי השימוש בנפט ולצמצמם לאחר שהתרחשו. ייתכן שבעתיד, כשיידלדלו מאגרי הנפט, ישמשו מיקרואורגניזמים גם לייצור נפט לצורכי האדם.

ד"ר דרור בר-ניר מלמד מיקרוביולוגיה וביולוגיה של התא באוניברסיטה הפתוחה. פורסם במגזין "גליליאו"

5 תגובות ל “נפט: הקשר בין חיידקים לזהב השחור”

  1. ולרי נקש

    ניתן להפחית ב50% את השימוש בנפט בתוך 10 שנים
    באמצעות אנרגיה מתחלפת (רוח,שמש)אך לשם כך
    נדרשת שיתוף פעולה של האנושות כולה.

  2. סבדרמיש יהודה

    אותי דווקא מעניינים האורגניזים יוצריי הנפט. אלה יכולים להיות הפתרון האולטימטיבי לבעיות האנרגיה, ולאפקט החממה.

    יום טוב
    סבדרמיש יהודה

  3. רועי

    על אורגניזמים מפרקי נפט שמעתי כבר בשנות התשעים – מעניין לדעת איפה עומד המחקר אודותיהם בימים אלו, האם כבר יש יישומים בשטח?

  4. מיכלית ריקה

    Protective location of segregated ballast tanks
    The 1978 MARPOL Protocol introduced the concept known as protective location of segregated ballast tanks. This means that the ballast tanks (which are empty on the cargo-carrying leg of the voyage and only loaded with water ballast for the return leg) are positioned where the impact of a collision or grounding is likely to be greatest. In this way the amount of cargo spilled after such an accident will be greatly reduced.

    The 1983 MARPOL amendments ban the carriage of oil in the forepeak tank – the ship's most vulnerable point in the event of a collision.

  5. מיכלים ריקה

    ובים: האם האניות המובילות את הנפט למרחקים ופורקות את הנפט ביעדו חוזרות ריקות? לא! הן ממלאות את המכלים במי ים (המשמשים כמי נֵטֶל, כלומר מים המשמשים לאיזון האנייה). כשהן חוזרות לנמל המוצא הן שופכות את מי הנטל, המכילים שאריות נפט, חזרה לים.

    ממש לא מדוייק…..
    מי הנטל אינם באים במגע עם הדלק ולא נעשה שימוש במיכלי המטען אלה במיכלים ייעודיים למי נטל.
    כל זאת בהנחה שהאניות אינן עתיקות במיוחד.

    אם אכם היה קורה מה שנכתב בכתבה האוקינוסים היו הרבה הרבה יותר מלוכלכים.

הוספת תגובה

  • (will not be published)