מדענים הצליחו להעלות בסדר גודל את יעילות תהליך הפוטסינתיזה באצות

מחקר של חוקרים באוני’ בן גוריון מראה שהעלאת היעילות הפוטוסינתטית פי 3 עד פי 10 בעוצמות אור דומות לעוצמת אור השמש, המנוצלות במתקני גידול קונבנציונאליים, היא אפשרית

אצות חד-תאיות הן ה״מכונות״ הקטנות ביותר בטבע המבצעות פוטוסינתזה.  אצות זעירות אלו, המכונות גם מיקרו-אצות,  גודלן מיקרומטרים בודדים והן מנצלות את האור הנראה לייצור ביומסה ביעילות גבוהה בהרבה מזו של צמחים עילאיים.

כ”מומחיות” בניצול יעיל של האנרגיה האצורה באור הפוגע בהן, לאצות חד-תאיות פוטנציאל רב בתחומים רבים כחלופה ליצור ביו דלקים, תרופות, בתעשיית המזון והקוסמטיקה.

אולם, ריאקטורים קונבנציונאליים לגידול אצות בקנה-מידה גדול, הפועלים באור שמש, מאבדים את רובה של אנרגיית השמש הפוגעת בהם. הם מנצלים רק כ – 10% מהפוטונים המגיעים. במשך עשרות שנים עמלות מעבדות באוניברסיטאות ובתעשייה ברחבי העולם במטרה לשפר את היעילות הנמוכה של  הריאקטורים.

פריצת דרך בתחום, שפורסמה לאחרונה ב –iScience (Cell Press), מראה שהעלאת היעילות הפוטוסינתטית פי 3 עד פי 10 בעוצמות אור דומות לעוצמת אור השמש, המנוצלות במתקני גידול קונבנציונאליים, היא אפשרית. זוהי התוצאה של עבודת המחקר של פרופסורים בגמלאות יאיר זרמי וג׳ף גורדון מהמחלקה מהמחלקה לאנרגיה סולרית ופיזיקה סביבתית ע”ש אלכסנדר ירסין באוניברסיטת בן-גוריון בנגב, בשיתוף פעולה עם עמיתים מה – Algal Biofuel Division של חברת הענק ההודית, Reliance Industries Ltd.  הממצאים פותחים פתח להשגת יבולים גבוהים בהרבה מהמקובלים כיום.

הרעיון העיקרי היה שניתן להביא לעליה משמעותית של היעילות הפוטוסינתטית של אצות ע״י שימוש מתוחכם בפולסים של אור, המאפשר סינכרון בין סקאלות הזמן של התהליכים הביולוגיים (בתחום של כמה מילי-שניות) וקצב הגעת הפוטונים. המאמר מציג כמה וכמה עדויות ניסוייות הדירות בלוויית מודל ביופיזיקאלי המסביר את תוצאות הניסויים ומספק קווים מנחים להעלאה נוספת של היעילות הפוטוסיטתית, למשל באמצעות הנדסה גנטית.

ההתקדמות במחקר הבסיסי, בקנה מידה מעבדתי, המוכיחה את תקפות הרעיון, כפי שהוצגה במחקר החדשני, מציעה אפשרויות יוצאות דופן בתחומי הדלקים הסולאריים והביוטכנולוגיה של אצות. תרגום תוצאות המחקר למתקני גידול מסחריים גדולים לאצות מהווה אתגר לעתיד אשר ידרוש יצירתיות הנדסית בתחומי הנדסת האופטיקה, הנדסת מכונות וההידרודינמיקה.