המרת תוצרי-לוואי תעשייתיים לדלק

חוקרים פינים בחנו את תהליך העיבוד הן של ביו-בוטאנול והן של ביו-גז והמרתם לדלקי תחבורה. ביו-בוטאנול ניתן לייצור מתוך תוצריי-לוואי שמקורם בתעשיית המזון והנייר. מתאן, שמקורו מביו-גז, מהווה גם הוא מועמד ראשי לשמש כחלופה לדלק.

חוקרים הצליחו להשיג תוצאות טובות בשימוש בפסולת ובחומרים עודפים אחרים שמקורם בתעשייה לטובת פיתוח דלקים חדשניים לתחבורה. חוקרים פינים בחנו את תהליך העיבוד הן של ביו-בוטאנול והן של ביו-גז והמרתם לדלקי תחבורה. ביו-בוטאנול ניתן לייצור מתוך תוצריי-לוואי שמקורם בתעשיית המזון והנייר, עובדה ההופכת את החומר למועמד מתאים כחלופה לנפט כדלק. הגז מתאן, שמקורו מביו-גז, מהווה גם הוא מועמד ראשי לשמש כחלופה לדלק.

“בוטאנול מהווה חלופה יעילה-אנרגטית מאוד, ובדומה לאתאנול, הוא מתאים לייצור בקנה-מידה תעשייתי,” מסביר פרופסורUlla Lassi מאוניברסיטת Oulu, שעבד על מחקר בנושא זה. הפקת בוטאנול היא תהליך מיקרוביולוגי שבו חומר הגלם מומר לסוכרים העוברים עיבוד נוסף באמצעות חיידקים. החיידקים ממירים באופן יעיל תרכובות פחמן לכדי בוטאנול. בוטאנול מכיל יותר אטומי פחמן ממתאנול ולכן הוא גם עתיר-אנרגיה יותר.

המחקר בחן גם את ההפקה של בוטאנול באמצעות סינתזה כימית, שבה משתמשים בחומרים קטליטיים חדשניים על מנת להמיר תרכובות אורגניות, כגון גליצרול, מתאנול או אתאנול לכהלים אנרגטיים יותר כגון בוטאנול, פנטאנול ותערובת כהלים. תוצרים אלו מתאימים בצורתם זו כדלקים נוזליים. לדברי החוקר הראשי, השימוש בגליצרול לשם הפקת דלק יוכל להוות דרך די חסכונית מאחר וגליצרול הינו תוצר-לוואי של ביו-דיזל.

קיימים מספר אתגרים בהפקה המיקרוביולוגית של בוטאנול. אחד מהאתגרים העיקריים קשור בעיבוד של חומר הגלם כסוכרים הניתנים להתססה. בנוסף, התסיסה רבת-השלבים עצמה מהווה תהליך מורכב מאוד. אתגר נוסף בתהליך הוא בעובדה כי התהליך מעוכב ע”י תכולות ממס גבוהות, אשר יחד עם חוסר היציבות של הפקה בממס עשוי גם הוא להביא לירידה בפעילות החיידקים.

מסביר החוקר הראשי: “פריצות דרך עדכניות בשיטות התססת בוטאנול פתרו חלקית את הבעיות הללו. אולם, אם אנו מעוניינים לייצר דלקים נוזליים חדשים, אנו צריכים תהליכים סינתטיים כימיים חדשים לחלוטין ופיתוחם של זרזים חדשניים.”

מחקר נוסף במסגרת מיזם זה בחן את השימוש בביו-גז כדלק לתחבורה. החוקרים בחנו את השדרוג של גז שמקורו במדמנה/מטמנה (שטח אדמה שקוע הממולא במשקעי אשפה ומכוסה בשכבות עפר) לכדי דלק. “בשנים האחרונות, העניין בשימוש בטכנולוגיית ביו-גז עבור הניצול של חומרי-לוואי תעשייתיים לשם צורכי פיתוח אנרגיה התגבר משמעותית. מספר מדינות כבר משתמשות בטכנולוגיה זו בקנה-מידה גדול,” מסביר החוקר הראשי.

ניתן להפיק ביו-גז מקשת חומרים המשתרעים החל מפסולת ביו-פריקה ועד יבולים עתירי אנרגיה. “ביו-הגז המופק בתהליך זה מהווה מקור אנרגיה רב-תכליתי. הוא יכול לשמש לטובת חימום או הפקת חשמל, ניתן לעבד אותו לדלק לרכב או להזרים אותו לרשת הגז הטבעי. החומר הנשאר מתהליך זה יכול לשמש אף הוא כדשן או כחומר לייצוב הקרקע. גז מתאן, המופק מתוך ביו-גז, הוכח כאחד מהמועמדים המתאימים ביותר לשמש כביו-דלק, לנוכח שרשרת הייצור ברת-הקיימא שלו. בנוסף, מתאן גם עומד באמות המידה של האיחוד האירופאי בנוגע לביו-דלקים ברי-קיימא.

הניסויים במיזם זה התמקדו בהפקה של ביו-גז. “ביו-גז ניתן לשימוש כביו-דלק מרגע שתכולת המתאן בו מועשרת לכדי 95 אחוזים. במחקר שלנו, השתמשנו בשיטה שהובילה לקבלת תכולת מתאן של 90-80 אחוזים. השאר הוא פחמן דו-חמצני וחנקן.”

חנקן אינו גורם לכל נזק למנועי רכבים, אולם הוא מפחית את תכולת האנרגיה של הביו-גז. “על-מנת להשיג תכולת מתאן גבוהה יותר באמצעות תהליך זה, אנו צריכים למנוע את ההיווצרות של עודף חנקן במערכת איסוף הגז של המדמנות. גם פחמן דו-חמצני אינו מזיק למנועים, אולם הוא מפחית את ערך האנרגיה של ביו-גז,” מסביר החוקר.

הידיעה על המחקר