הצלחה תאית

חברות מבקשות ליצור דלק ירוק יותר משבבי עץ ומפסולת חקלאית

מאת סטיבן אשלי

לפני זמן לא רב היו מוכנים משקיעים רבים להתערב שדלקים מתחדשים מביו-מסה יהיו הדבר הגדול הבא באנרגיה. המרת תירס, קני סוכר ופולי סויה לאתאנול או לדלקי דיזל מפחיתה את תלותה של ארה”ב ביבוא נפט ובד בבד מקצצת את פליטות הפחמן הדו-חמצני. אבל כבר עכשיו ניצבת התעשייה שזה עתה נולדה בפני אתגרים. מחירי המזון מאמירים בעקבות העלייה בביקוש בשעה שחוואים מחסלים בתי גידול של יערות גשם כדי לגדל תבואות דלק. ולדברי כמה מחקרים שנערכו לאחרונה, תהליכי ייצור מסוימים של ביו-דלק אינם מצליחים להניב רווח נקי של אנרגיה או שהם משחררים יותר פחמן דו-חמצני ממה שהם מנצלים.

נדבך חדש של מיזמים מנסה להימנע מן הבעיות האלה. במקום להתמקד בעמילנים, בסוכרים ובשומנים המרכיבים את הגידולים המשמשים גם למזון, הם פונים לסוגים נפוצים של תהליכי ביו-אתאנול רבים הפועלים על ליגנו-צלולוז, הרקמה ה”עצית” המחזקת את דפנות התא של הצמחים, אומר ג'ורג' וו' הובר, מהנדס כימיה מאוניברסיטת מסצ'וסטס שבאמהרסט. על אף שלפרק תאית קשה יותר מלפרק סוכרים ועמילנים והדבר דורש סדרה מורכבת של תגובות כימיות המזורזות על ידי אנזימים, השימוש בה פותח את התעשייה לחומרי גלם צמחיים שאינם משמשים לאכילה כגון פסולת חקלאית, שבבי עצים ועשבים. אבל שום חברה תעשייתית לא הצליחה עדיין להציג תהליך להכנת ביו-דלק מתאית שמחירו יוכל להתחרות במחירי הנפט הגולמי.

מדענים ומהנדסים עובדים אפוא על עשרות מסלולים אפשריים לעיבוד ביו-דלק, מדווח צ'רלס ויימן, מהנדס כימיה מאוניברסיטת קליפורניה בריוורסייד, שייסד את תאגיד מסקומה בקיימברידג' שבמסצ'וסטס, המוביל בפיתוח תהליכי הפקת אתאנול מתאית. “בשום מקום אין תהליך פלא,” הוא אומר. שכלול ועידון של תהליך דורשים כמות נכבדה של כסף וזמן. “חברות הנפט אומרות שיידרשו עשר שנים עד לשיווק מלא של מסלול עיבוד תעשייתי,” מזהיר הובר, שתרם כמה טכניקות תרמו-כימיות למיזם ביו-מסה אחר, Virent Energy Systems במדיסון שבוויסקונסין.

אחד מתהליכי הביו-דלק המבטיחים, שנמנע משימוש מסובך באנזימים הנחוצים לפירוק התאית, נחקר כעת על ידי חברת קוסקטה (Coskata) בווארנויל שבאילינוי, שנוסדה ב-2006 על ידי משקיעים ויזמים בולטים (לאחרונה גם ג'נרל מוטורס השקיעה בה מעט). במפעל של קוסקטה, תשמש מערכת גזיפיקציה רגילה להפיכת חומרי גלם שונים באמצעות חום לתערובת של פחמן חד-חמצני ומימן הקרויה סינגַז (syngas, כלומר גז המשמש לסינתזה), אומר ריצ'רד טובי, סגן נשיא החברה להנדסה ולמו”פ. היכולת לטפל בכמה חומרי גלם צמחיים תעניק דחיפה לגמישותו של התהליך כולו מכיוון שלכל אזור במדינה יש גישה לחומרי גלם מסוימים ולא לאחרים.

לדברי טובי, במקום להשתמש בשיטות תרמו-כימיות כדי להמיר את הסינגז לדלק, תהליך שעלול להיות יקר יותר במידה ניכרת בגלל ההוצאה הנוספת הנובעת מתהליך העלאת הלחץ של הגזים, בחרה קבוצת קוסקטה להתמקד בחמישה גזעים מבטיחים של חיידקים מפרישי אתאנול שרלף טאנר, מיקרוביולוג באוניברסיטת אוקלהומה, גילה לפני שנים במשקעים חסרי החמצן של ביצות. יצורים אנאירוביים אלו יוצרים אתאנול על ידי צריכה רעבתנית של סינגז.

“לִבו ונשמתו של התהליך של קוסקטה,” כפי שמנסח זאת טובי, הוא הבּיוֹ-רֵאָקטור שבו חיים החיידקים. “במקום לחפש מזון בתערובת תסיסה במכל גדול, יושבים החיידקים שלנו ומחכים שיעבירו אליהם את הגז,” הוא מסביר. החברה מסתמכת על צינוריות פלסטיק חדירות למחצה הדקיקות כשערת אדם. הסינגז זורם דרך הצינוריות ומים מוזרמים על צִדם החיצוני. הגזים מפעפעים מבעד לקרום החדיר למחצה אל החיידקים השוכנים על המשטח החיצוני של הצינוריות, שאינו מאפשר למים להיכנס. “אנחנו משיגים העברת מסה יעילה בעזרת הצינורות, ואין זה פשוט,” אומר טובי. “הנתונים שלנו מורים כי מערך מיטבי יוכל להשיג 90% מתכולת האנרגיה של הגזים אל תוך הדלק שלנו.” לאחר שהחיידקים אוכלים את הגזים הם משחררים אתאנול אל תוך המים שמסביב. טכניקות רגילות של טיהור או סינון יוכלו למצות את האלכוהול מתוך המים.

החוקרים של קוסטקה מעריכים שהתהליך המסחרי שלהם יוכל לספק אתאנול במחיר של פחות מדולר אחד לגלון – פחות ממחצית המחיר הסיטונאי הנוכחי העומד על שני דולרים לגלון, טוען טובי. שמאים חיצוניים מן המעבדה הלאומית האמריקנית ארגון מדדו את “מאזן האנרגיה” בין הקלט לפלט של התהליך של קוסקטה ומצאו שבמצב המיטבי הוא יוכל להפיק מוצר סופי עם אנרגיה רבה פי 7.7 יותר ממה שהושקע בייצורו.

החברה מתכננת לבנות עד סוף 2008 מתקן ניסוי שייצר 40,000 גלונים לשנה סמוך למסלולי המבחן של ג'נרל מוטורס במילפורד שבמישיגן, ומקווה לבנות מתקן בהיקף מלא שייצר 100 מיליון גלונים לשנה עד 2011. ייתכן שעד אז קוסקטה כבר לא תהיה לבד; Bioengineering Resources בפייטוויל שבארקנסו כבר עומדת בעיצומו של פיתוח של מה שנראה כמו מסלול תלת-שלבי דומה שבו סינגז נצרך על ידי חיידק שבודד בידי ג'יימס גאדי, מהנדס כימיה בדימוס באוניברסיטת ארקנזס. לאור ההתפתחויות בשיטות אלו ואחרות, ייתכן שתאית צמחית תוכל לספק את האתאנול הירוק יותר שכולם רוצים.