בכינוס הלאומי האחרון של האגודה האמריקאית לכימיה הוכרז על תהליך מהפכני חדש להתמרת סוכרים צמחיים למימן באמצעות אנזימים. במימן ניתן יהיה להשתמש כדלק זול ויעיל של מכוניות המצויידות בתאי-דלק של מימן, שאינם פולטים מזהמים
אף על פי שהמימן מוכר ברבים כאלטרנטיבה לנפט שגם ידידותית לסביבה, תהליכי יצור המימן עדיין יקרים ולא-יעילים. רוב שיטות היצור המסחריות מסתמכות על דלק מאובנים, כגון גז טבעי. הומצאו גם תאי-דלק המכילים חיידקים, אך הם מפיקים רמות נמוכות של מימן. מסיבה זו, חוקרים בכל העולם מחפשים כעת אחר דרכים טובות יותר להפיק מימן ממקורות מתחדשים.
פרסיבל זאנג, מהנדס ביו-כימי בוירג'יניה-טק ועמיתיו, מאמינים שהם מצאו את המערכת המבטיחה ביותר ליצור מימן ממסה צמחית. בניסויי מעבדה, החוקרים ערבבו 13 אנזימים יחודיים ביחד עם מים ועמילנים בתוך ריאקטור מיוחד. הם העלו את הטמפרטורה לתנאי ריאקציה מתונים – כ- 30 מעלות צלזיוס – וקיבלו יצירה של פחמן דו-חמצני ומימן בלבד, ללא חומרים מזהמים.
השיטה החדשה הפיקה פי 3 יותר מימן מהתפוקה התיאורטית של שיטות התססה אנאירוביות. יחד עם זאת, זאנג מודה כי כמות המימן שיוצרה עדיין נמוכה מדי לשימוש מסחרי, וכי מהירות הריאקציות אינה אופטימלית.
החוקרים מנסים עתה להפוך את המערכת למהירה ויעילה יותר בשתי דרכים. בדרך הראשונה, הם מחפשים אנזימים שיוכלו לעבוד בטמפרטורות גבוהות יותר שיאיצו את קצב יצור המימן. בדרך השניה הם מנסים להפיק מימן מתאית, ממנה עשויה כ- 93% ממסת הצומח בעולם. התאית דומה בהרכבה הכימי לעמילן, והחוקרים מקווים כי על-ידי החלפת מספר אנזימים בתהליך, הם יוכלו להביא גם לפירוק של תאית.
זאנג חוזה כי יום אחד אנשים יוכלו ללכת למכולת השכונתית שלהם, לקנות חבילה של עמילן מוצק או תאית ולהשחיל אותה לתוך תא-הדלק של המכונית שלהם. הנסיעה תהיה נקיה מזיהום אוויר, ותהיה זולה יותר ויעילה יותר מכל מיכל דלק מבוסס בנזין הקיים כיום. ובניגוד למכוניות ששורפות בנזין, המערכת החדשה לא תייצר ריח, לדבריו. החוקרים מציינים גם כי המערכת תהיה בטוחה מכיוון שהמימן שמיוצר יצרך מיד.
לחילופין, הטכנולוגיה מבוססת-הצמחים החדשה תוכל לשמש לפיתוח תשתית של תחנות למילוי מימן, או אפילו תחנות ביתיות למילוי מימן. אבל כל זה לא יקרה בזמן הקרוב. זאנג מעריך כי יתכן שידרשו 8-10 שנים עד שהמערכת תשתכלל מספיק לשימוש ברכבים. יחד עם זאת, יתכן שגרסה מוקטנת של אותה טכנולוגיה תוכל ליצור בעתיד הקרוב סוללות סוכר חזקות עם אורך-חיים גבוה עבור נגני מוזיקה, מחשבים ניידים וטלפונים סלולאריים. זאנג אומר כי אנו עשויים להגיע לכך תוך 3-5 שנים בלבד.
מקור : http://www.eurekalert.org/pub_releases/2008-04/acs-hsi031208.php
טקסט לתמונה : פרסיבל זאנג, מדען בוירג'יניה-טק, מפתח תהליך חדש להפיכת סוכרים צמחיים למימן. במימן ניתן יהיה להשתמש כדי להניע רכבים בצורה יעילה ונקיה. התמונה באדיבות וירג'יניה-טק.
28 תגובות
קנה סוכר או סלק סוכר ?
כשאלהים הימציא אותיות עבריות…
רפאל:
בודקים את כל הכיוונים.
בסך הכל שימוש בצמחים אינו אלא אחת הדרכים להמיר אנרגיה סולרית לאנרגיה בת שימוש ואינו שונה עקרונית משיטות אחרות. לכל אחד מן הפתרונות יש עלות (וגם ניצול קרקע ומשאבים אחרים, כולל אנרגיה, לצורך זה במקום לצורך אחר היא עלות) ותועלת ובסופו של דבר נצטרך לבחור בטובים ביותר על בסיס שיקולים אלה ולא על בסיס הטפות ונבואות.
כל הקטע של לקחת משאבים כמו מזון ומים מתוקים ולהפוך אותם לאנרגיה הוא בזבוז זמן ומשאבים על כיוון מחקר לא פרקטי הרי הפיתרון למחסור באנרגיה בעולם לא יגיע על חשבון אוכל ומים כי גם ככה יש רעב בעולם ומחסור במי שתיה היום
הפיתרון חייב להיות סולרי והלוחות הסולריים יכולים אפילו להיות בחלל והחשמל מהם יגיע לכדור הארץ דרך כבל (זה לא מדע בידיוני זה כבר קיים וזה נקרא “מעלית חלל”) בדומה לאגדת הילדים” ג’ק והאפונים”
מיקו:
בעזרת השם אני מקווה שאיש לא יחשוד שאתה מחב"ש.
אמנם אנחנו מקדימים את המאוחר כיוון שכרגע הטכנולוגיה משתמשת בסוכרים ולא בתאית וכל הדיון מתייחס לתקופה שבה אולי תשתמש בתאית אבל אני חושב שלא בהכרח יידרש בירוא יערות.
אנחנו מתקדמים גם בהנדסה גנטית ובהחלט ייתכן שנצליח להנדס צמחים שיגדלו במקומות שבהם אין כיום צמחיה רבה.
חוץ מזה אולי (הלוואי) שיותר אנשים יבינו שהתבססות על אכילת בשר – מעבר לבעייתיות המוסרית שבה, גם פוגעת באקולוגיה. אם וכאשר זה יקרה, ייתכן שהשטחים הנחוצים למרעה יפחתו ונוכל לזרוע "צמחי אנרגיה" בשטחים שיתפנו ולהרוויח פעמיים.
איך שלא יהיה – עוד חזון למועד.
הייתי מבקש לזרוק כאן נתון כהערת אגב שקשור רק בעקיפין לדיון:
האנזים שמקבע פחמן בתהליך הפוטוסינתיזה (המכונה "רוביסקו") עובד באופן תחרותי מול פחמן וחמצן. כשיש הרבה חמצן הוא משתמש בחמצן וכשיש יותר פחמן דו חמצני היעילות שלו בקליטת הפחמן הדו חמצני וקיבועו לחומר אורגני עולה.
ברמת האמונה בלבד, אני נוטה לחשוב שהשינויים ברמת הריכוז של הפחמן באטמוספירה, הללו יכולים להתקזז אל מול עליית היעילות של קיבוע הפחמן הדו חמצני על ידי הצמחים. זאת ועוד, עדיין לא אמרנו מילה על קיבוע פחמן מיקרוביאלי בתהליכים שלא יוצרים חמצן (פוטוסינתיזה אנאוקסיגנית, כמואוטוטרופיה ואולי עוד כמה תהליכים שידועים פחות או כלל לא).
בברכת חג שמח,
עמי בכר
לברוא = לברא
שחס וחלילה לא יקשרו אותי עם גורמים מחב"תיים 🙂
מיכאל,
אני מודע למה שאמרתי
בנוסף אמרתי שכל עוד מדובר בפסולת אורגנית אז כן, הפתרון מוצלח.
אבל כולנו יודעים שהפסולת האורגנית המתאימה והמדוברת לא תצליח לספק את דרישות האנרגיה של העולם מאחר וכן יש לה שימושים (כמו שאמרתי.. דשן, האכלת חיות משק ואפילו שימושים תעשיתיים).
מה שמביא אותנו, באופן די ישיר, לברוא שטח מיוער ולהחליפו בגידולים חקלאיים למטרות אנרגיה.
אם יצליחו להנדס צמח שמסוגלים להניב ממנו מספיק מימן באמצעות התהליך ובד בבד שיאצור בגופו כמות פחמן כעץ בן מאות ואלפי שנים ביערות הגשם הברזילאיים – אני אסיר את הכובע (אני בספק מאחר והמימדים שונים לחלוטין, תפוסת המרחב שונה לחלוטין ולא יכול להיות מצב שגידול מבויית יגיע למימדים האלו כי זה יקשה על קצירתו וכו וכו וכו).
שלא תבינו לא נכון, אני מברך על הטכנולוגיה אבל אני לא מאמין שהיא באמת הדרך.
כמובן שיש מצב (שהוא לא עד כדי כך far fetched) שאני מדבר שטויות, ככה זה עם חובבנים. 🙂
מיקו:
אבל כבר נאמר, אפילו על ידך, שלא מדובר בהכרח על הקטנת הריאה הירוקה.
כפי שאתה ציינת, אחד המקורות האפשריים הוא כזה שאנו מזניחים ממילא והוא מתפרק מבלי להביא לנו תועלת ומקורות אחרים יכולים להיות גידולים נוספים – כאלה שלא היו נוצרים ללא התערבות האדם. יש לזכור, בנוסף לכך שכל גידול כזה יוחלף תמיד על ידי הדור הבא של אותו גידול כך שבאופן כללי השטח הירוק לא ייקטן אלא רק הפרטים המרכיבים אותו יוחלפו.
עמי, הדיון ששלחת הוא בעיקרו בנושא הבנת הנקרא ולאו דווקא על מאזן הפחמן. שניכם נתתם תשובות נכונות לשתי שאלות שונות, אך בכל זאת הוחכמתי.
ולהמשך הדיון,
עצם העובדה שכל הפחמן בצמח מגיע בסופו של דבר בדרך לא דרך לאטמוספירה בהינתן מספיק זמן זאת עובדה נחמדה אבל לא רלוונטית לשאלתי. זה כמו לשאול "האם יש לי סיכוי לשרוד?" ולקבל את תשובה "בהנתן מספיק זמן, כל סיכויי השרידה שואפים לאפס".
בכדי לקיים חיים אנושיים (ואולי חיים מורכבים בצורה אנחנו מכירים כיום בכלל) על האטמוספירה להכיל יחס מסויים של פחמן-חמצן-חנקן ושאר גזים.
אומנם כן, בסופו של דבר כל הפחמן מהצמחים ומהאדמה יפלטו לאטמוספירה, אבל אל ישכח כבודו שבנתיים הצמחים והאדמה מחזיקים חלק לא מבוטל מהפחמן על פני ובכדור הארץ מה שמאפשר לאטמוספירה לשמור על היחס הנחוץ כדי שאנחנו נוכל לחיות.
אם אנחנו שורפים/מנצלים בכל דרך את הצמח ומביאים לפליטת פחמנו – איבדנו את הצמח "כמחזיק פחמן".
בשורה התחתונה – גריעה, אפילו זמנית, מריאת כדור הארץ יכולה להשפיע באופן הרסני על היחס. לכן דעתי השיטה המדוברת היא אינה שהפתרון הנכסף לאנרגיה אלטרנטיבית.
כבר יצא לנו לראות את זה קורה – עצם שריפת דלקים פוסילים הוא רק חלק מהבעיה – הקטנת השטחים המיוערים הוא החלק השני
לא רק פלטנו עוד פחמן לאטמוספירה מהאדמה אלא גם גרענו מאלמנט שמבודד את הפחמן על פני השטח ובכך פגענו ביחס הנכסף.
אלון,
בהנחה והקביעה שלך נכונה (שכל הפחמן בצמח מגיעה מהאטמוספירה) אז כן, זה סגר לי את הנושא.
אין לי מידע כדי לסתור את זה
אבל כשאני אתפנה אני אקרא את הדיון שעמי בכר שלך ואז אני מאמין שאני אבוא לכאן יותר משכיל 🙂
למיקו שלומות.
מקור כל מולקולה פחמנית אשר נמצאת בצמח (צלולז, המי צלולוז, ליגנין, פקטין וסוכרים נוספים) הוא מהפחמן הדו-חמצני אשר הצמח מקבע במהלך הפוטוסינטיזה. כך ש 100% מהפחמן בצמח מקורו מה CO2 אשר באטמוספירה.
למשל אם בצמח מסוים 100יש קילו של פחמן – אלו הם 100 קילו של פחמן שנקלטו האטמוספירה (בצורה של לCO2). עכשיו אם תצליח להפוך את כול הסוכרים הללו לאתנול (=אתנול צלוליטי) שריפתם תחזיר את אותם 100 ק:ג של פחמן לאטמוספירה. כלומר יצא בשיווי משקל פחמני תוך כדי יצירת דלק
קפיש ?
מחיר הזהב השחור כבר 114$ 🙂 🙂 🙂
סין דיווחה היום על עלייה של 49% ביבוא הדיזל לתחומה במהלך חודש מרץ.
עזבו אותכם מהחרא הירוק
תשמעו לי תשקיעו בקסם נפט ותרוויחו מהמצב.
בתוך 10 שניים תחפילו את כספכם פי 🙂 🙂 🙂 1 במקרה הרע
https://www.hayadan.org.il/marine-vegatation-against-warming-3003081/
כן… פרט שולי
צריך לתת גם לינק
שלום מיקו,
הרשה לי להפנות אותך לדיון שקשור לנושא בכתבה מעניינת שפורסמה כאן בידען לפני ימים מספר. גם שם המגיבים, ובינייהם אף אני, התדיינו אודות מאזן הפחמן. נדמה לי שהדיון שם יפרה את הדיון כאן.
בברכת חברים
עמי בכר
כוונתי היתה שבאורך החיים של הצמח מההנבטה ועד העקירה הוא לא בהכרח הספיק לטפל בכמות פחמן מהאטמוספירה שעולה על הכמות שהוא הולך לפלוט בעת השימוש בו כדלק
אבל אלו כבר מספרים שאנחנו לא מודעים אליהם.
אתה בעיקרון צודק, אבל שאלת פעם את עצמך מאיפה בא הפחמן לצמח?
נראה לי שזאת החוליה החסרה אצלך…
הפחמן לצמחים בא מהאדמה ומהאוויר. בגדול אתה צודק שכאשר אתה עוקר צמחים לשימוש כדלק, אתה מוסיף עוד פחמן לאומוספירה. הנקודה היא שאתה תתחיל לגדל עוד פעם את הצמחים, ואז את הפחמן שהוספת לאטמוספירה מהצמח יוסי, אתה תקלוט בעזרת הצמח משה בן יוסי.
או כמו שנאמר "צמחים הפכו לדלק, ועלי נבטים תצמחנה"
תודה רועי על ההסבר
אבל יש זה עדיין לא ענה על שאלתי.
ברגע שאתה פוגע בגורם שמטפל בפחמן דו חמצני (צמחים) ומנקז את כל הפחמן הדו חמצני שבו לאטמוספירה אתה
1) מאבד חלק מהיכולת לטפל בפחמן דו חמצני שלו לאורך זמן
2) ניקזת פחמן דו חמצני לאטמוספירה
מה זה משנה עם הפחמן הגיע מצמח או מנפט? דה פקטו ניקזת פחמן דו חמצני נוסף לאטמוספירה "ששם לא מקומו" ועל אחת כמה וכמה – איבדת חלק מהיכולת לטפל בו.
זה כמו שחוטב עצים ישרוף את הידית של הגרזן היחיד שלו כי הוא היה צריך חומר בעירה לגריל. (מתנצל על האנאלוגיה ההזויה.. מקווה שהיא ברורה)
דעתי היא שכל עוד מדובר בפסולת אורגנית ולא בביומסה טבעית (או יותר נכון – פסולת אורגנית שלא באה על חשבון מעט הביומסה הטבעית שנשארה) אז הטכנולוגיה היא "ידידותית" אחרת היא פשוט "הרסנית באופן פחות מיידי".
או שאני עדיין לא מבין משהו ואז אבקשכם להאיר את עיני.
מצאתי אתר אפילו עם מצגת, למקרה ואתה רוצה הדגמה חיה….
http://ichut.macam.ac.il/matzagot/carbon-circle.htm
מיקו,
רציתי להסביר לך מה זה מחזור הפחמן בטבע, אבל טיפה הסתבכתי…
אז מצאתי הסבר קצר שאתה יכול להגיע אליו אם תחפס בגוגל מחזור הפחמן בטבע:
"
מחזור הפחמן
מחברת: חגית מאור
הפחמן הוא אחד ממרכיבי היסוד של כל המולקולות בגוף החי.
המקור העיקרי לפחמן בטבע הוא הפחמן הדו-חמצני, המופיע בשתי צורות: א. כגז באטמוספירה; ב. מומס במקווי מים. בנוסף לכך מופיע הפחמן גם בתרכובות המצויות בסלעים ובמעמקי האדמה (בצורת פחם, נפט וגז טבעי).
הצמחייה – הן היבשתית והן הימית – מטמיעה את הפחמן בתהליך הפוטוסינתזה והופכת אותו לתרכובות אורגניות (פחמימות, חלבונים ושומנים). אלה מהוות מקור הפחמן העיקרי במזונם של בעלי-החיים והוא מועבר הלאה באמצעות שרשרת המזון.
בתהליך הנשימה חוזר חלק מהפחמן הדו-חמצני לאטמוספירה, כמות נוספת משתחררת מריקבון וחלק קטן נצבר בצורה של חומר אורגני או כמחצבים של פחם, נפט וגז טבעי.
במאתיים השנים האחרונות, משהואצו תהליכים תעשייתיים המשחררים כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני
לאטמוספירה (בעיקר שריפה של דלקים פוסיליים) – הופר המאזן הטבעי של הפחמן הדו-חמצני. תורמת לכך גם ההקטנה בכמות הצמחייה הקיימת על-פני כדור-הארץ, המטמיעה פחות פחמן דו-חמצני.
כמות הפחמן הדו-חמצני הקיימת כיום באטמוספירה גדולה ב-50 אחוזים מהכמות שהייתה בה לפני מאתיים שנה."
בגדול, כשאתה משתמש בנפט שקבור באדמה, והוא לא חלק ממחזור הפחמן, אתה מוסיף עוד חומר למערכת. הפחמן שהוספת נאגר באטמוספירה, שכן היא מסוגלת לקלוט הכי הרבה והכי מהר את הפחמן, כמו גם שלרוב התוצר הוא גזי
מקווה שעזרתי בהבנה…
Beelzebub,
לא סתם דיברתי על הגבעולים ושאר הפסולת האורגנית שנשארת מתהליך הפרדת קלח התירס משאר הצמח ושאר תהליכים כדוגמתם.
להזכירך, קמח מיוצר מהזרעים אשר ממוקמים באשבול, כל השאר – הגבעול, המוץ והעלים הינם פסולת שנרקבת בשדות אחרי מעבר הקומביין -> את האנרגיה כבר השקענו בקציר למה לא להשתמש במקורות התאית הללו? אין צורך להשקיע בשטחים חדשים וגידולים חדשים (כל עוד הכמות באמת מספקת.. ואני מאמין שכן).
בנוגע לפחמן הדו חמצני – אני עדיין מפספס משהו.
לא רק שאנחנו משמידים צמח, שתפקידו בין השאר הוא להמיר את הפחמן הדו חמצני לסוכרים ובכך "לסנן" את האטמוספירה שלנו, אלא אנחנו פולטים פחמן דו חמצני נוסף.
איך זה מסתדר עם זה שהוא "לא מוסיף פחמן דו חמצני לאטמוספירה" עדיין לא ברור לי.
וכמובן, לא טענתי שאתנול וביודיזל לא פולטים פחמן.. אבל יש הבדל בין "לא מזהם" לבין "מזהם פחות" אך זו כבר טענה כלפי אדון זאנג.
Beelzebub
מה זה השם הזה? האם הרעיון הוא "בעל זבוב"?
איך שלא יהיה – המאמר מדבר על תהליך שאינו מזהם ולא על תהליך שמזהם פחות מאחרים. על זה העיר מיקו ואני מצטרף להערתו.
אם תקרא את דבריו שנית תראה שהוא מצביע גם על האפשרות להגיע לאנרגיה מבלי לגדל שום דבר נוסף. לא ברור אם ניתן להגיע כך לכל האנרגיה הדרושה אבל בוודאי לחלק ניכר ממנה.
הוסף לכך את העובדה שתאית ניתן להפיק גם מגידולים שאינם זקוקים לכל טיפול (כמו צמחי בר שכיום אנחנו משקיעים אנרגיה בעיקר בהדברתם) ותראה שהעניין יכול להיות לגמרי רציני.
רציתי להגיב בדיוק כמו מיקו אבל מכיוון שנכנסתי לאתר רק עכשיו לא נותר לי אלא לומר: מיקו – אני תומך בכל מה שאמרת.
מיקו,
גם ביודיזל ויתר הדברים משחררים פחמן דו חמצני. ההנחה היא כי הפחמן הדו חמצני שמשתחרר בתהליך זהה בכמותו לפחמן הדו חמצני שמוטמע בצמחים במהלך הפוטוסינתזה, ולכן למעשה אינו מוסיף גזי חממה לאטמוספירה.
הבעיה האמיתית בגידול הצמחים – כפי שהראו שני מאמרים ב"סיינס" – היא שבירוא השטח והמכונות המשמשות לגידול הצמחים מגדילים מאוד את הזיהום לאוויר כך שסך כל התהליך מגדיל את הזיהום ופליטת דו תחמוצת הפחמן.
דן סולו,
תאית ניתן להפיק מכל תא צמחי לאו דווקא מצמחים אכילים, בהבדל מביודיזל המיוצר משמנים צמחיים (שקל יותר להפיק אותם מצמחים אכילים) או אתנול המופק מסוכר (שגם אותו קל יותר להפיק מצמחים אכילים ומבוייתים) – אלו הם הדלקים שמשפיעים על הרעב בעולם ומחיר החיטה והתירס בעוד תאית ניתן להפיק מהגבעולים של החיטה/תירס וכל שארית אחרת שכרגע מעלה עובש או מאכילה חזירים.
אולי יעניין אותך לקרוא:
http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%AA%D7%90%D7%99%D7%AA
מה שלא ברור לי בכתבה הוא המשפט הזה:
"וקיבלו יצירה של פחמן דו-חמצני ומימן בלבד, ללא חומרים מזהמים"
פחמן דו חמצני הוא אחד מגזי החממה העיקריים
איך בדיוק התהליך נקרא "לא מזהם" כשהוא גורם לפליטה של פחן דו חמצני?
דן,
לכל דבר יש השלכות, וצריך לאזן אותן בזהירות אחת מול השניה. למשל, זיהום אויר (מנפט) מביא בין היתר להתחממות של כדור הארץ. טכנולוגיית המימן יכולה לבטל אפקט זה.
בכל מקרה, חשוב להמשיך לחקור ולוודא שיש בידינו את כל הידע האפשרי כשאנו באים לפתור את הבעיות.
הפקת דלק מצמחים גורמת לעלית מחירי המזון ולרעב בעולם השלישי בשל שימוש ישיר בצמחים, למשל תירס, או בגלל שימוש בשיטחי גידול ששימשו למזון לגידולי דלק.
אפשר לשמוע את פרסיבל זאנג מתראיין בתוכניתScience :Friday
http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=89562590&ft=2&f=510221
לנסוע ולא ליסוע…..