חוקר בהארוארד פיתח תא דלק המתבסס על פעילותם הטבעית של מיקרובים אנאירוביים – יצורים חד-תאיים המסוגלים לחיות ללא חמצן. ניתן לייצר את תאי הדלק במחיר הסמלי של כמה דולרים, ובמחיר זה יוכלו עניים רבים בעולם לקנות אותם – כולל אלו שאין בידם עדיין גישה לחשמל
פטר גירגויס, פרופסור עוזר לביולוגיה אורגניסטית ואבולוציונית, פיתח תא דלק המתבסס על פעילותם הטבעית של מיקרובים אנאירוביים – יצורים חד-תאיים המסוגלים לחיות ללא חמצן. ניתן לייצר את תאי הדלק במחיר הסמלי של כמה דולרים, ובמחיר זה יוכלו עניים רבים בעולם לקנות אותם – כולל אלו שאין בידם עדיין גישה לחשמל.
למרות שפלט הכוח עדיין נמוך יחסית, גירגויס אומר שהוא מספיק כדי לספק תאורה באנרגיה נמוכה, או להטענת בטריות של מכשירים שונים, כגון פלאפונים ומכשירי תקשורת אחרים. “ישנם 2.8 מיליארד אנשים כיום על פני כדור-הארץ, שאין ברשותם חשמל,” אומר גירגויס. “רוב האנשים רוצים חשמל לתאורה ולתקשורת.”
מדענים עסקו בחקר תאי דלק המבוססים על אורגניזמים חד-תאיים במשך עשרות שנים, אך מטרתו המוצהרת של גירגויס היתה להשתמש בידע הקיים וליישם אותו ביצירת מכשיר שמיש וזול, אותו ניתן יהיה לחלק לאיזורים ללא חשמל.
פריצת הדרך בתהליך הפיתוח הגיעה כאשר גירגויס הבין שכדי להרכיב את תאי הדלק אין צורך בחומרים היקרים בהם משתמשים במעבדות המחקר. הוא הצליח להרכיב תאי דלק שפעלו די טוב גם כשהגביל את עצמו לחומרים פחות יקרים – שהורידו בצורה משמעותית את מחיר היצור.
תאי הדלק מסתמכים על תכונה יחודית של חיידקים אנאירוביים. חיידקים אלו חיים בסביבה ללא-חמצן, וכאשר הם 'מעכלים' את המזון שלהם, הם מפרישים אלקטרונים עודפים לסביבה. בתנאים רגילים, אלקטרונים אלו פשוט משתחררים לחומר שמסביבם. בתאי הדלק של גירגויס, האלקטרונים עוברים לאלקטרודה ועל-ידי כך מנוצלים ליצירת זרם חשמלי קטן.
תא הדלק של גירגויס מתבסס על אלקטרודה, חוטים להולכה ומעגל חשמלי מודפס קטן בערך בגודל של חבילת קלפים. החשמל זורם מהאלקטרודה אל המעגל המודפס ומשם אל אחת משתי היציאות בצד השני. יציאה אחת מספקת כוח למכשירים אלקטרוניים כגון נורות LED. ליציאה האחרת מחובר מטען פלאפון.
יתרון נוסף של תא הדלק האורגני הוא שהוא אינו מערב שריפה של דלק כמו נפט. הוא מייצר אנרגיה מבלי להשפיע לרעה על האקלים. אף על פי כן, גירגויס אומר שתאי הדלק האורגניים אינם תחליף הולם לדלקים הנהוגים כיום. ניתן אמנם להגדיל את תאי הדלק כך שייצרו יותר אנרגיה ולתעל אותה דרך חוטים המגיעים לתוך בתים, אך כדי לספק את האנרגיה אפילו לעיר קטנה, יהיה צורך בתחנת כוח עצומה בגודלה, שתתפרש על פני מספר שכונות.
בבנגלדש, מדינה בעלת אוכלוסיה של 147 מיליון בני-אדם, כבר התחילו לגשש לכיוון תאי הדלק של גירגויס. איקבל קואדיר, בעל חברה המספקת שירותי טלפון סלולארי למיליוני בני-אדם בבנגלדש, מעוניין לאפשר לגירגויס לחלק את תאי הדלק האורגניים שלו כחלק מאפיק חדש ליצור אנרגיה שקואדיר מקדם. “אני אוהב את הטכנולוגיה שלו,” אמר קאדיר, “זהו שינוי תפיסתי.”
לפני שחלוקה המונית שכזו תתרחש, עדיין צריכים לעבור מספר שלבים בפיתוח. גירגויס אמנם פיתח מספר תאי דלק שונים, אך הוא עדיין לא החל לייצר אותם. הוא זכה באחרונה בפרס לינדבורג על סך 10,580$ על עבודתו, והוא מתכוון להשתמש בכסף למימון המשך המחקר על התאים. הוא מצפה לשפר את תאי הדלק על-ידי מדידת הספק הכוח המתקבל משימוש בסוגים שונים של משקעי גידול, ומה קורה כאשר קרקע הגידול מועשרת בחומר אורגני.
על מנת לקדם את המודעות לעבודתו, גירגויס שוקל להדגים אותה בפומבי. הוא מציע לשים תא דלק בתוך פח אשפה, ולחבר אליו טלפון ציבורי ומטען. אנשים יוכלו לשוחח דרך הטלפון, ובכל פעם שמישהו יזרוק זבל לתוך פח האשפה, הם יאכילו את החיידקים שמזינים את המטען.
לאורך כל ההסטוריה של המדע, הופקו ישומים חשובים מתוך תחומי מחקר שנחשבו זניחים בזמנם. מחקר של חיידקים החיים בקרקעית הים אולי אינו שימושי בפני עצמו, אך הוא יכול לסלול את הדרך לטכנולוגיות חדישות ויעילות. שוב ושוב אנו נוכחים כי כאשר מדינות מגבילות את יכולתם של חוקרים אקדמאיים לבחור את מחקריהם בחופשיות – ויהיו מחקרים אלו שוליים כפי שיהיו – הן ממוטטות את הבסיס לחדשנות ועצמאיות טכנולוגית מתחת לרגליהן.
13 תגובות
מה זה בדיוק ‘פלט כוח’ ? הספק ?
לבבל,
עלינו לזכור שכל חומר אורגני בסופו של דבר יתפרק, אלא אם כן הוא נקבר בצורה כזו שהוא הופך לחלק מהמחצבים. אנחנו, האנשים הביתיים, לא יכולים לתמון חומר אורגני בצורה פשוטה כך שבעתיד יהפוך באופן טבעי לנפט. על כן, כל חומר אורגני שאנו מיצרים, במהרה יפורק וכל הפחמן שבו ישוחרר כך או אחרת כדו תחמוצת הפחמן לאטמוספירה. על כן, בעניין זה – מדובר ביצור של אנרגיה "ירוקה" תוך שימוש בקשר הכימי שנוצר בעברו החי של החומר האורגני המדובר.
אגב, גם ביערות הגשם הגדולים שנחשבים לריאה הירוקה של כדור הארץ, אין שאיבה מיוחדת של דו תחמוצת הפחמן. על כל עלה שנושר ביער צומח עלה חדש ואם לא נשר עלה הרי שאין מקום לחדש לצמוח. היער הטרופי הוא מבלע (ולעניין זה משמש גם חבית נפץ אקולוגית) של פחמן אך לא מקור שאיבת פחמן בלתי נדלה שבבוא הזמן יכול לנקות את כמות הפחמן מהאטמוספרה.
התהליכים היחידים "שמסלקים" באופן פרקטי פחמן הם תהליכי קבורה של דלק מחצבי. מבחינה טכנית, גם יצירה של פלסטיק (פולימר פחמן) היא קבירה של פחמן לאלפי שנים, היות ומדובר בחומר כמעט בלתי מתכלה. תאורתית, אם התהליך לא היה מזהם כל כך, היה ניתן לפלמר הרבה יחידות פלסטיק (שיכולים לשמש למגוון יישומים – אם לא לקבורה) ובכך ליצור מקור שאיבה נוסף של פחמן מהאטמוספירה. אבל בפועל – התהליך מזהם ורעיל ופולט כשלעצמו הרבה אנרגיה ופחמן לסביבה ועל כן לא כדאי.
רעיון נחמד, אבל לא יכול להיות שהוא לא מזהם – בפירוק אווירני או אל-אווירני של קומפוסט נפלטים גזי חממה. לכן, לפי המלצת נייצ’ר, עדיף לפעמים לזרוק ולטמון את הפסולת מאשר לייצר עודף קומפוסט
(http://www.npg.nature.com/news/2007/071212/full/450937a.html)
מעניין שאף אחד לא כתב על אורך החיים של תא כזה..
גם לדעתי המדינה לא צריכה להשקיע כספים במדעי הרוח.
היא צריכה להשקיע כסף במה שיכול להחזיר אותו.
אם מישהו אוהב ספרות, שילך לסטימצקי או יכתוב ספר,
ואם הציבור יחשוב שזה מספיק חשוב אז ימצא הכסף לפתח את הנושא.
שלום אביב, ותודה על תגובתך.
ביולוגיה היא אמנם תחום מחקר מרתק, אך גם בה קיימים תחומים ‘זניחים’, שקשה לראות את ההשלכות הישומיות שלהם בעתיד הקרוב. מחקר כזה לדוגמא יכול להיות של חיידקים נדירים החיים בקרקעית הים ואינם משפיעים על בני-אדם או על האקלים.
הידע על החיידקים עליהם מתבסס המחקר הנוכחי של דוקטור גירגויס מגיע מתוך מחקרים שכאלה, שההשלכה הישומית שלהם בפני עצמם היתה זניחה ובטלה.
בתנאים בהם מגבילים את חופש המחקר, קשה להאמין שאותם מחקרים ‘זניחים’ היו יכולים להתקיים, וכתוצאה גם המחקר הנוכחי הנסמך עליהם לא היה מגיע לידי קיום.
שוקי שואל מה עם החתולים, אז זאת התשובה. אנו נפיק גם מהחתול אנרגיה ע”י זה שנאלץ את החתול בהיכנסו לפח האשפה להתחכך במשהו פלסטי וכך לגרום לחשמל סטטי בפרוותו. חשמל זה יעובר לקבל ומשם לשימוש מתאים.
אביב,
תרשה לי לחלוק על מה שאמרת.
נתחיל בזה שרצית להגיד שני דברים, אך אמרת 4.
דבר שני, לגבי סעיפים 3 ו-4: היה כדאי שתגיד רק שני דברים. הטענות שלך בסעיפים אלה, הן שיש להשקיע רק במחקר שיש לו תוצאה רווחית/תעשייתית/שימושית. ואיך תדע אם מחקר עומד בקריטריונים האלה?
כאשר המציאו את הלייזר לא חשבו בכלל שיהיו בו שימושים, וזה לא היה מחקר תעשייתי או למען רווחיות.
לגבי הסעיף הרביעי, היסטוריה לא מקצוע ריווחי. כנ”ל סיפרות ולרוב גם גיאוגרפיה. אז לא להשקיע בזה מחקר? המטרה של ועדת שוחט היא לצמצמם את תחומי המחקר למה שמביא רווח בשורה התחתונה. לא צריך מדעי רוח. לא צריך מדעי חברה. גם פילוסופיה מאוד מיותרת לדעם.
זאת צרות עין. במקום להרחיב אופקים ולהיות מדינה שיוצרת תרבות נהפוך למדינה שיוצרת צ’יפים.
שני דברים
1. למה מחליט כותב המאמר שהתחום המדעי בו עוסק המחקר הוא תחום “זניח” ביולוגיה היא הפתח לעולם מלא של המצאות כמו תרופות חדשות או גידולי מזון חדשנייםץ יש פה ניצול של הסיפור המעניין לצורך שרות של אג’נדה שאיננה נובעת ישירות מתוכן הסיפור.
2. המאמר דווקא מדגים שבמיוחד מחקר עם מימון לא גדול יכול להניב תוצאות רלוונטיות וחדשניות אולי הרבה יותר ממחקרים רוויי מימון כגון פיזיקת החלקיקים האלמנטריים או תכניות לחקר החלל. דבר המצביע אולי על הכדאיות בביצוע הרבה מחקרים דלי מימון בניגוד למעט מחקרים רבי מימון.
3. מימון יבוא כאשר נושא המחקר יהיה רלוונטי ו “סקסי” לא למשל מיון סתמי של חיידקים אן אירוביים אלא חיפוש חידקים שיתנו פיתרונות למשבר האנרגיה או לזמינות אנרגטית.ניסוח סקסי כזה עוד לא הזיק לאף מחקר, ההפך הוא הנכון, אוריינטציה שימושית תעזור למחקרים להתמקד וגילויים מיקריים יתרבו ככל שיתרבו המחקרים גם אם אלו יהיו בתחומים שימושיים.
4.לעומת זאת יש תחומים אקדמיים (בעיקר במדעי הרוח ומעט פחות מכך במדעי החברה)שבהם הצפי לגילוי שיביא רווחה כלכלית (להבדיל מתענוג אינטלקטואלי)הוא מאד נמוך ולכן בתחומים אלה אפשר להצדיק סוג של קיצוץ ברוח ועדת שוחט.
דוד,
תואיל לרענן את זכרוני לגבי הסרט?
הקטע עם פח הזבל זה כמו לקבל דרישת שלום מ"בחזרה לעתיד"…
לפי דעתי הרעיון ממש גאוני לשים תא דלק בתוך פח זבל ולחבר אליו טלפון ציבורי ומטען, ובכל פעם שמישהו יזרוק זבל,יהייה אפשר להודיע לכול החברה שיש מה לאכול.
ומה עם החתולים ??
כתבה חמודה 🙂
אני מקווה שפרוייקט “חשמל לכל ילד” לא יכשל כמו שנכשל פרוייקט “מחשב לכל ילד”. על כל פנים, אנחנו שומעים וחושבים וכותבים וקוראים כבר שנים רבות מאוד על כך שאוטוטו ניקח את הזבל שלנו ונעשה ממנו חשמל או זהב או כסף או משהו חיובי. בינתיים זה לא מצליח להרים את הראש למרות שיש רעיונות יפים, כמו זה שמוצג בכתבה זו, שעתידם עוד לפנייהם.
חומרים אורגניים הם קומםפלקסים שנבנו תוך השקעת אנרגיה ביצירה של קשרים כימיים ועל כן בתוכם אצורה אותה אנרגיה. כיום עם התקדמות ההנדסה הגנטית והתפתחות הכלים המולקולריים אנו מסוגלים לברור ולהשביח ולפתח זנים של בעלי חיים שיוכלו להעצים או להשתיק פעולות ספציפיות שמשמעותם בפועל תהיה הפקת אנרגיה (אם בצורת “זרימת אלקטרונים” או בצורת יצירה של מימן מולקולרי או אפילו הרכבה מעשית של שמנים שניתנים לשריפה יעילה). בתאוריה הדבר אפשרי ובפועל ניתן אף לראות יישומים לא מסחריים שמממשים את החלום הירוק הזה. בפועל הכי קל לשלם כמה שקלים על ליטר נפט ולא לשבור את הראש ו/או להחליף את מכשירי האנרגיה הישנים והטובים שלנו בשביל אותה מטרה. חבל. אבל זהו לא סוף פסוק! כדור הארץ עוד ידבר (ויש אומרים שכבר היום הוא צועק) ובשנים הקרובות עתודות הנפט העולמי יאבדו, אולי. יום יבוא וכלכלנים יעשו חישוב פשוט: התחלואה והחוסר בנפט וההתחממות הגלובלית ועליית פני המים ומוות השוניות וכו’ וכו” וכו’ כל אלו פשוט יקרים יותר מלהשתמש באנרגיה ירוקה. זה פשוט רווח לעבוד עם תאי זבל. כדאי יותר. ואז ישתנו פני הדברים.
שלום חנוך, אם זכרוני אינו בוגד בי, אמר “הציבור מטומטם ולכן הציבור משלם”. הציבור תמיד משלם. היום זה בכסף, מחר זה בבריאות ומחרתיים זה בניפוץ אשליית העולם-כמנהגו-נוהג ואל תדאג ליום המחר כי יום המחר ידאג לעצמו ודי לצרה בשעתה.