אתנול כדלק: ייצור מתירס וקנה-סוכר מול התחרות על מזון

מדוע כדאי לגדל צמחים לייצור דלק במקומות שבהם הם לא מתחרים בגידולי מזון

אתנול – C2H5OH ידוע גם כ"אלכוהול אתילי" או "כוהל גרעינים" ומשמש לשתייה ולייצור משקאות אלכוהוליים. כמו כן משמש האתנול כממיס "אוניברסלי", ובעיקר בשימושים רפואיים. זמן רב משמש האתנול כמרכיב חשוב בדלק למכוניות מרוץ, למטוסים ולמנועים להספקים גבוהים.

ב-2007, במסגרת החיפושים אחרי מקורות אנרגיה / דלק חלופיים, מפיקים כמויות גדולות של אתנול שמשמש כתוסף / תחליף לדלק למנועי מכוניות, כלומר דלק ממקור ביולוגי – "ביו-דלק".

חשוב לציין כי בתהליך ייצור האתנול נפלט דו-תחמוצת-פחמן, כך גם בשריפתו כדלק, אלא שמאחר שהאתנול מיוצר מצמחים, והצמחים קולטים את הגז תוך כדי גידולם, הם מאפסים / מנטרלים את הפליטה. כמו כן בתהליכי הייצור של היום האנרגיה המושקעת בייצור נמוכה רק במעט מהאנרגיה שהאתנול מספק, מצב שישתנה כשהתהליכים ישופרו.

החלוצה בשימוש היא ברזיל, בה מופק האתנול מקנה-סוכר ובה יותר מ-50% מכלי הרכב (בעיקר בתחבורה הציבורית) מונעים על ידי דלק שתכולת האתנול בו מגיעה עד 100%. זאת באמצעות "מנועים גמישים" שניתן להניעם בריכוזים שונים של דלק (בנזין) ואתנול, יוזמה שמתאפשרת בברזיל בגלל שטחי הענק בהם מגדלים קנה-סוכר, הפקת האתנול מקנה-סוכר קלה, והתפוקה גבוהה, כ-15 ליטר אתנול מ-30 ק"ג קנה-סוכר.

בארה"ב, בניסיון להחליף את השימוש בדלק ממקורות מחצביים, מייצרים אתנול מתירס (מהגרעינים), מכל 30 ק"ג גרעיני תירס מופקים כ-10 ליטר אתנול.

התחרות על מזון

ייצור האתנול מתבצע על ידי התססת סוכר, לפיכך הדרך הקלה והפשוטה היא להשתמש בצמחים בהם אחוז סוכר גבוה (תירס, קנה-סוכר, סלק-סוכר וכד'), אלא שהשימוש במקורות מזון לייצור דלק מעורר בעיות ומחלוקת, בעיקר השימוש בתירס.

תירס מהווה מקור מזון בסיסי בארצות מרכז אמריקה ובארה"ב. בארה"ב מהווה התירס בסיס לייצור מיני מזון ומשקאות רבים, ואפילו שיקויי ריפוי כמו סירופ לשיעול. התירס משמש מקור מזון בלולי תרנגולות, כלומר מקור לבשר עוף, ועדרי בקר מואבסים בתירס מהווים "סמל" לייצור הבשר, כלומר חשיבותו של התירס כמזון במרכז ובצפון אמריקה אינה מוטלת בספק.

בגלל הדרישה הגוברת לייצור דלק מתירס עולה מחיר הגרעינים. ההשפעה כמובן מיידית: מחירי בשר הבקר והעוף ומוצרי המזון (והמשקאות) עולים, ובמקסיקו מפגינים אלפים כנגד עליית מחירי ה"טורטיה" שמהווה "מזון מהיר" עממי וזול.

בארה"ב פועלים כ-100 מפעלים להפקת אתנול מתירס ומספר דומה בשלבי תכנון והקמה. ב-2006 יוצרו כ-20 מיליארד ליטר אתנול, עלייה של 25% משנים קודמות, כל זאת מקלחי/גרעיני תירס שניתן היה להשתמש בהם כמזון. התוצאה המיידית היא שיותר ויותר חקלאים מגדלים יותר תירס במקום גידולי מזון אחרים, כלומר מחיריהם של מוצרי חקלאות אחרים עולים גם הם.

אתנול מתאית ומפסולת

כדי להקל את ה"לחץ" וכדי למנוע חוסר במזון מנסים ביוטכנולוגים לפתח תהליכים להפקת אתנול מתאית. ניתן לפרק תאית (מהווה את עיקר המסה בכל צמח) ולהפיק סוכרים. ניתן להפיק סוכרים משתנן, פטריות, נייר, כותנה, אצות (עשב-ים) ומרב החומרים הטבעיים שמכילים מולקולות פחמן ומימן כגון קש, נסורת, זבל בהמות, עשבים "שוטים" ואפילו גללי פילים. מכולם ניתן להפיק את חומר הגלם לייצור אתנול, אלא שהתהליך יקר ולפיכך אינו כדאי ואינו עומד בתחרות מול קלות ההפקה מתירס.

בטבע קיימים צמחים, חרקים ומיקרואורגניזמים ש"יודעים" להפוך תאית לסוכר: מיני חיידקים, פטריות, בקטריות ואחרים, חלקם חיים בסימביוזה עם טרמיטים, נמלים, מקקים ואחרים. חוקרים מחפשים את היצור ה"אולטימטיבי" שיתן ליצרנים אפשרות להשתמש בחומרים צמחיים משניים (גבעולי-דגנים, גזם-עצים וכד'), חומרים שהיום מהווים פסולת וככאלה נזרקים, כלומר ניצול פסולת לייצור דלק.

החיפוש אחרי אותם "יצרנים" (מיקרואורגניזמים) מתבצע במערכת העיכול של חרקים שונים, בשרף דקלים, בעלי האגבה, בשורשי פטריות ועוד. הכוונה היא ל"הנדס" מיקרואורגניזמים לשלב בו "ידעו" לייצר אנזימים שיאפשרו פירוק של מיני פסולת רבים, פירוק שתוצאתו תיתן סוכרים. החיפוש / המחקר בנושא זה נמשך כבר כחמישים שנים, וב-2007 מוקצבים מיליונים רבים לקידום המחקר, חלק גדול מהתקציבים מופנה / מוסב מסובסידיות ממשלתיות למגדלי תירס. מספר חברות מבטיחות להגיע לתוצאות תוך זמן קצר.

מחקר על זיהום אוויר, ג'טרופה ותעלת הימים

בינתיים פורסם מחקר שמבוסס על הדמיית מחשב. החוקר, פרופ' מרק ג'קובסון (Mark Jacobson) מאוניברסיטת סטנפורד, הוא "מהנדס אזרחי סביבתי". על פי המחקר, מסקנתו היא כי "למרות שהשימוש באתנול אמור להיות פחות מזהם, יגרום שימוש מוגבר באתנול לפליטה גבוהה יותר של אוזון, פליטה שתגרום ליותר מפגעים בריאותיים". כמובן שפרסום זה גורר תגובות נזעמות ומוסיף פן לוויכוח הציבורי על השימוש באתנול.

במקום ובזמן אחר כתבתי על הג'טרופה, עץ שמפירותיו ניתן לסחוט ביו-דיזל. ייחודו של עץ הג'טרופה בכושרו לגדול בתנאי יובש ובקרקע ענייה, כלומר במקום שצמחים אחרים לא יצליחו. בעקבות הכתבה פנו מתעניינים שרצו לבדוק את הכדאיות הכלכלית של גידול ג'טרופה (בארץ ובחו"ל). איני מבין גדול בכלכלה, אבל ההגיון הפשוט אומר כי במקום שניתן לגדל מזון, לא נכון לגדל "דלק". ייתכן כי עבור המגדל הבודד תהיה כדאיות לגדל דלק ולא עגבניות או תירס, אבל עבור החברה בכללותה נכון יהיה לגדל מזון. במידה וניתן להפיק דלק משירי / פסולת הגידול – מה טוב. על כך עובדים היום חוקרים ומדענים, וככל שיקדימו ויתקדמו ייטב לכולם.

ושוב, אצלנו נדחף מיזם תפלצתי שעיקרו "תעלת-הימים". בין יתר ה"יתרונות" מכריזים היזמים על ייצור חשמל במפלים שינצלו את הפרש הגבהים בין מפרץ-אילת לים-המלח. נכון היו עושים היזמים אילו היו בודקים את הנזקים הסביבתיים, הכלכליים והחברתיים העצומים שיגרום מיזם זה!

אסף

שאלות ותשובות

מהו אתנול ולמה משתמשים בו כדלק?

אתנול (C2H5OH) ידוע גם כאלכוהול אתילי, ומשמש בין היתר לשתייה, כממיס ובדלק למכוניות מרוץ ולמטוסים. בחיפושים אחר דלקים חלופיים מפיקים ממנו כמויות גדולות כתוסף או כתחליף לדלק למנועי מכוניות, כביו-דלק.

איך מייצרים אתנול?

האתנול מיוצר בהתססת סוכר, ולכן הדרך הקלה היא להשתמש בצמחים עתירי סוכר כמו תירס, קנה-סוכר וסלק-סוכר. בברזיל מפיקים אותו מקנה-סוכר ובארה"ב מגרעיני תירס.

מדוע השימוש בתירס לייצור אתנול שנוי במחלוקת?

הדרישה לתירס לדלק מעלה את מחירו, ובעקבותיו עולים גם מחירי הבשר ומוצרי מזון אחרים. בנוסף, חקלאים רבים עוברים לגדל תירס במקום גידולי מזון אחרים, ובמקסיקו הפגינו אלפים נגד עליית מחיר הטורטיה.

כיצד אפשר לייצר אתנול בלי לפגוע באספקת המזון?

ביוטכנולוגים מנסים לפתח תהליכים להפקת אתנול מתאית ומפסולת צמחית, בעזרת מיקרואורגניזמים שמפרקים תאית לסוכרים. לפי הכתבה התהליך עדיין יקר ואינו עומד בתחרות מול הפקה מתירס.

מה מצא מחקר מאוניברסיטת סטנפורד על אתנול?

פרופ' מרק ג'קובסון הסיק מהדמיית מחשב כי שימוש מוגבר באתנול יגרום לפליטה גבוהה יותר של אוזון ולמפגעים בריאותיים רבים יותר, אף שהאתנול אמור להיות פחות מזהם.

עוד בנושא באתר הידען

• חיידקים מהונדסים מייצרים אתנול לדלק ביולוגי מפסולת חקלאית
• צמחים במכל הדלק
• דלק מתירס וסויה טוב לסביבה אך עלול לפגוע במלאי המזון
• שיטה פשוטה לקבלת ביודיזל
• גלטן ביודיזל רכשה מכונה להפקת שמן ג'אטרופה