סיקור מקיף

חיידקים מהונדסים גנטית יוצרים חומר גלם לביו-דלק

מדענים מאוניברסיטת טקסס באוסטין מדווחים כי הצליחו ליצור חיידק חדש, המפיק תאית (cellulose) שניתן להופכה לאתאנול. המדענים אומרים כי החיידק יוכל לספק חלק משמעותי מצריכת הדלק של ארצות-הברית, במידה וניתן יהיה לשחזר את התהליך בקנה מידה רחב

מיקרוסקופיה פלורסנטית של ציאנובקטריה. הכלורופיל צבוע באדום והתאית צבועה בכחול.
מיקרוסקופיה פלורסנטית של ציאנובקטריה. הכלורופיל צבוע באדום והתאית צבועה בכחול.

אחת הבעיות הגדולות של כדור-הארץ כיום היא השימוש בנפט כחומר דלק. מעבר לנטייתו של הנפט לזהם את הסביבה, הוא מהווה משאב מתכלה, שלא יתחדש בתקופת חיינו. לפיכך מנסים מדענים רבים למצוא תחלופה לנפט כחומר דלק. אחת מהתחלופות הנבחנות כיום ואף מנוסות במציאות, היא הוספת אתאנול לבנזין בו אנו משתמשים להנעת המכוניות. כבר ב- 2006 היו קיימות שש מליון מכוניות בארצות-הברית המסוגלות לנסוע על דלק המורכב מ- 85% אתאנול.
האתאנול מופק בתהליך התססה של גלוקוז – סוכר הקיים בטבע – לפחמן דו-חמצני ולאתאנול. הגלוקוז עצמו מופק מצמחים שונים, כגון קנה הסוכר ותירס, ולפיכך הינו משאב המחדש את עצמו, מכיוון שניתן לזרוע מחדש את הצמחים בכל עונה.

אך גם כאן קיימת בעיה, מכיוון שצמחי מזון אלו הופכים לחומר דלק עבור העולם המערבי המתקדם, במקום שינוצלו לתזונה. יש הטוענים כי מאז שהתחילה ארצות-הברית להפיק אתאנול מצמחי מאכל, ניכרות ההשפעות בשוק הגלובלי : מחירי המזון עולים ותושבי המדינות העניות סובלים. לכך יש להוסיף גם את העובדה שיערות נרחבים בברזיל נמחים מעל פני האדמה, במטרה ליצור מקום לשטחי גידול נוספים לצמחים מהם ניתן יהיה להפיק אתאנול. ברור, לפיכך, כי יש צורך לייעל את רעיון הפקת האתאנול מן הצומח.
כמענה ישיר לצורך זה, מדווחים פרופסור ר. מלקולם בראון הבן (R. Malcolm Brown Jr.) ודוקטור דיוויד נובלס הבן (David Nobles Jr.) במאמר שפורסם לאחרונה בכתב העת המדעי Cellulose, כי הצליחו לפתח חיידק המפריש גלוקוז, סוכרוז ותאית. החיידקים יוצרים תאית נקיה, והמדענים צופים כי ניתן יהיה להופכה לאתאנול בתהליכים פשוטים, נקיים וחסכוניים באנרגיה.
נובלס יצר את החיידק החדש – ציאנובקטריה (Cyanobacteria) – על-ידי החדרת אוסף של גנים ליצירת תאית, שנלקחו מהחיידק אצטובקטר קסילינום (Acetobacter xylinum), שאינו פוטוסינתטי. חיידק זה ידוע כמייצר תאית יעיל, אך הוא ניזון על מצע אורגני ולפיכך אינו יעיל ליצור בקנה-מידה רחב של תאית.
הציאנובקטריה המהונדסות גנטית משתמשות באור השמש כמקור אנרגיה, ובראון ונובלס מוסרים כי ניתן יהיה לגדלן במפעלי יצור לתאית. המפעלים ימוקמו באדמות שאינן משמשות לחקלאות, והחיידקים יגודלו במים מלוחים, שאינם טובים לשתיה או להשקיית יבולים. את התאית, הגלוקוז והסוכרוז ניתן יהיה לסנן ללא-הירף מן המים, מבלי לפגוע בתאים החיים. מדובר בשיטה חסכונית ויעילה, במיוחד בהתחשב בכך שבהפקת סוכרים מצמחים רגילים ומאצות יש צורך לקטול את האורגניזם כולו בתהליך.
בראון ונובלס חישבו כי סך-כל השטח הדרוש להפקת הדלק לצורכי התעבורה של ארצות-הברית הוא 820,000 מיילים רבועים – שטח שגדול פי כמה וכמה מכל שטחה של מדינת ישראל. עבודה עם פוטו-ביו-ריאקטורים במעבדה הראתה פוטנציאל להעלאת הפרודקטיביות פי 17. במידה וניתן יהיה לשחזר תוצאות אלו בקנה מידה גדול ובתנאי שטח, הרי שכדי להפיק ביו-דלקים מהציאנובקטריות יהיה צורך רק ב- 3.5% מהשטח המיועד לגידול תירס.

דוקטור ר. מלקולם בראון (משמאל) ודוקטור דיוויד נובלס עם אחד מזני הציאנובקטריה המייצרות תאית וגלוקוז.
דוקטור ר. מלקולם בראון (משמאל) ודוקטור דיוויד נובלס עם אחד מזני הציאנובקטריה המייצרות תאית וגלוקוז.
על אף ההבטחה הגדולה הטמונה בחיידק החדש, כרגע אין עדיין דרך להפוך את התאית לאתאנול בקנה מידה תעשייתי. בראון מדגיש כי הציאנובקטריה מהווה רק פתרון אחד מני רבים להפקת אנרגיה מתחדשת. "יהיו דרכים רבות להגיע לעצמאות אנרגטית, ואנו רוצים להיות חלק מהמאמץ הכללי," הוא אומר. "הנפט הוא משאב יקר-ערך. אנו צריכים להשתמש בו להפקת מוצרים שימושיים, ולא סתם לשרוף אותו ולהפוך אותו לפחמן דו-חמצני."
כך או כך, ההמצאות בתחום הביו-דלקים הולכות ומתקדמות ונוספות אחת על גבי השניה בתחילת המאה ה- 21. גם המצאה קודמת שפורסמה ב- 'ידען' לפני זמן קצר הוכיחה כי ניתן להפיק מימן טהור מסוכרים צמחיים בעזרת שימוש באנזימים בלבד, בתהליך נקי וחסכוני באנרגיה. שילוב של שתי ההמצאות עשוי לאפשר מעבר לשימוש בדלק מימני או באתאנול, לפי הצורך.

לידיעה באתר אוניברסיטת טקסס

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

10 תגובות

  1. מיכאל ורועי תודה, שניכם צודקים – תהיתי למה לא לחפש/ליצור חד-תא שמפיק גלוקוז, כך שיוכלו להפיק בקלות אתאנול, וגם למה בכלל להגדיל את כמות התאית בהתחשב ביכולתנו להפיק ממנה אתאנול ובנוכחותה גם בחלקים הלא אכילים של התירס.

  2. רועי – נדמה לי שלא הבנת את שאלתו של בעל זבוב.
    אם אני מבין את שאלתו נכון אז התשובה היא כדלקמן:
    כובדים במקביל על כמה תחומים:
    התחום האחד הוא זה של ניצול תאית להפקת אנרגיה
    התחום השני הוא זה של יצור תאית.
    המאמר הנוכחי שייך לתחום השני.
    הסיבה לצורך ביצור תאית נוספת היא שאין מספיק עלי תירס.
    מכיוון שגם לגדל תאית כצמח תופס מקום, יש עניין בטכנולוגיות המיצרות יותר תאית ליחידת שטח.
    התקווה היא שהטכנולוגיה המתפתחת במקביל – זו של ניצול תאית להפקת אנרגיה – תגיע אף היא לבשלות.

  3. בעלזבוב,

    צודק, אך לרוע המזל נראה שקשה ליצור חד-תא פוטוסינתטי המסוגל לייצר גלוקוז בכמויות גדולות בתנאים הנדרשים.

    כפי שסבתא שלי אומרת, נו, שוין. נסתדר עם מה שיש עד ההמצאה הבאה.

  4. למה הדגש דווקא על התאית? חשבתי שכל הבעיה היא שכרגע לא מנצלים את התאית בצמחים להפקת אתאנול. אם היתה דרך נוחה וזולה להשתמש בתאית לא היתה בעיה לנצל צמחי מאכל – היינו אוכלים את קלח התירס וממירים את התאית בחלקיו האחרים לדלק.

  5. גיל,

    אני מצטט :
    "גם אם יהייה ניתן לגרום לחידקים להפיק נפט או חומר הדומה לו מבחינת אנרגיה, סביר להניח שמהר מעוד יהיו גם אורגניזם אחרים שיהפכו אותם לתזונה העיקרית שלהם."

    החיידקים בהם מדובר יהיו שמורים היטב במיכלים ליצור הדלק, ואין שום סיבה שיגיעו אורגניזמים שיזונו עליהם. גם אין שום סיבה שהם יגיעו לים, או שהם יצרו 'אסון אקולוגי'. למה שחיידקים כאלה יצרו אסון אקולוגי בכלל?

    לגבי כל היתר, זו בדיוק הסיבה שהתגלית הזו חשובה כל-כך. בדיוק כדי להימנע ממצב שבו מבראים יערות, צריך את החיידקים האלה.

  6. ולמי שלא קולט את גודל אסון הביודיזל והאתנול לעולם.
    "יותר מפי 6 מגודל מדינת ישראל מבוראים מדי שנה"
    נשרפים ומחוסלים , לצורך הפקת תחליפי נפט.

  7. גם אם יהייה ניתן לגרום לחידקים להפיק נפט או חומר הדומה לו מבחינת אנרגיה, סביר להניח שמהר מעוד יהיו גם אורגניזם אחרים שיהפכו אותם לתזונה העיקרית שלהם.
    כמו כן אותם חידקים יגיעו לים מהר מעוד, ויגרמו לשינוי אקולוגי הרסני
    שאת התוצאות לא ניתן לדעת מראש.
    גם מי השתיה שלנו לא יהיו חסינים מפני מוטציות אפשריות.

    אם כול ההתקדמות והפתרות להפקת אנרגיה מתחדשת
    צר לי להכזב אותכם אבל אנכנו נמצאים בתקופת האבן.
    מחירי הפט עולים, ולוקחים איתם למעלה גם את מחירי המזון.
    130,000 קמ"ר של יערות שעל פי נתוני האו"ם מבוראים מדי שנה ברחבי העולם מוכיחים שהפתרונות האחרים אינם עובדים כרגע.
    חיסול היערות בברזיל ואינדונזיה הוא רק קצה הקרחון, השימוש האלטרנטיבי העיקרי שבגללו מבראים ושורפים יערות באינדונזיה הוא גידול עצי דקל לצורך ייצור ביודיזל (דלק ידידותי לסביבה כביכול).
    כמו כן יצור הביודיזל והאתנול דוחקים את שאר הגידולים ורעיית בקר לתוך עומק האמזונס, ויוצרים תמריץ כלכלי לחיסול היערות.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן