תרד כמקור לאנרגיה חלופית?


תרד העניק לפופאי כוחות על, אולם טמונה בו גם הבטחה לאנרגיה מסוג אחר לחלוטין עבור קבוצה של מדענים: היכולת להמיר את קרני השמש לדלק חלופי נקי ויעיל.

תרד. צילום: shutterstock
תרד. צילום: shutterstock

תרד העניק לפופאי כוחות על, אולם טמונה בו גם הבטחה לאנרגיה מסוג אחר לחלוטין עבור קבוצה של מדענים: היכולת להמיר את קרני השמש לדלק חלופי נקי ויעיל.

תהליכי פוטוסינתזה מלאכותיים יוכלו לאפשר המרה של אנרגיה סולארית לכדי דלקים מבוססי-מימן שיהיו גם מתחדשים וגם ידידותיים לסביבה. פיזיקאים מאוניברסיטת פרדיו הם חלק מקבוצת חוקרים בינלאומית המשתמשים בתרד על מנת לחקור את החלבונים המעורבים בתהליך הפוטוסינתזה, התהליך באמצעותו צמחים ממירים את אנרגיית השמש לפחמימות המשמשות לאספקת אנרגיה בתהליכים תאיים.

"החלבונים שאותם אנו חוקרים הם חלק מהמערכת היעילה ביותר שנבנתה אי-פעם, כזו המסוגלת להמיר את האנרגיה שמקורה בשמש לכדי אנרגיה כימית תוך קבלת ניצולת המרה חסרת תחרות של 60%," אמרה Yulia Pushkar, פרופסור לפיזיקה הקשורה למחקר. "הבנת מערכת זו חשובה במיוחד בתחום של חקר אנרגיה חלופית שמטרתו פיתוח של מערכות פוטוסינתזה מלאכותיות."

במהלך הפוטוסינתזה הצמחים מנצלים את אנרגיית השמש על מנת להמיר פחמן דו-חמצני ומים לפחמימות האוצרות בתוכן מימן וחמצן. מערכות פוטוסינתזה מלאכותיות תוכלנה לאפשר המרה של אנרגיית השמש לדלקים מבוססי-מימן שיהיו גם מתחדשים וגם ידידותיים לסביבה. במעבדה של החוקרים, המדענים הצליחו למצות תצמיד חלבוני המכונה פוטו-מערכת II מתוך תרד שנרכש במרכול. תהליך המיצוי הינו תהליך מורכב הנמשך יומיים שלמים בחדר שנבנה במיוחד השומר על דגימות התרד מוגנות מפני קרינת השמש ובתנאי קירור. לאחר שהחלבונים מוצו בזהירות מהצמח, החוקרים עוררו אותם בעזרת לייזר ותיעדו את השינויים במערכי האלקטרונים של המולקולות שלהם. "חלבונים אלו זקוקים לאור על מנת לפעול, כך שהלייזר שלנו מתפקד בתור השמש במסגרת ניסוי זה," אמרה החוקרת הראשית. "מהרגע שהחלבונים מתחילים לפעול אנו משתמשים בטכניקות מתקדמות כגון תהודה פארא-מגנטית של אלקטרונים וספקטרוסקופיית קרני רנטגן על מנת לצפות כיצד משתנה מבנה האלקטרונים של המולקולות על ציר הזמן בעודם פועלים את פעולתם."

פוטו-מערכת II מעורבת במנגנון הפוטוסינתטי הממיר מולקולות מים לחמצן, פרוטונים ואלקטרונים. בתהליך זה, החלק של תצמיד החלבון המכונה 'תצמיד התקדמות החמצן' עובר דרך חמישה שלבים שבסופם מורחקים 4 אלקטרונים, מסבירה החוקרת. הצוות הבינלאומי חשף לאחרונה את המבנה של המצבים הראשון והשלישי בכושר הפרדה של 5 ו-5.5 אנגסטרום, בהתאמה, תוך שימוש בשיטה חדשנית המכונה בשם 'קריסטלוגרפית פמטו-שניות סדרתית' (serial femtosecond crystallography). מאמר המתאר את ממצאי המחקר פורסם לאחרונה בכתב-העת המדעי Nature .

"התחבולה היא להשתמש בלייזר קרני הרנטגן העוצמתי ביותר בעולם, המכונה בשם LCLS, הנמצא במעבדת המאיץ הלאומי של משרד האנרגיה," אמר אחד מהמדענים השותפים למחקר. "פעימות לייזר מהירות במיוחד בקצב של פמטו-שנייה (החלק הקוודריליון של שניה, אלפית של ננו-שנייה) מאפשרות קבלת צילומי-הבזק של גבישי פוטו-מערכת II מיד לפני שהם מתפרקים בפיצוץ כתוצאה מאלומת קרני-הרנטגן, עיקרון המכונה 'השתברות לפני הרסניות'.

בעוד שקריסטלוגרפיית קרני-רנטגן חושפת את השינויים המבניים, השיטה אינה מספקת פרטים באשר להשתנותם של מערכי האלקטרונים עם הזמן, פער שאותו מנסים החוקרים מאוניברסיטת פרדיו להשלים. צוות המחקר חיקה את התנאים של ניסוי קריסטלוגרפית פמטו-שניות הסדרתית, אולם תוך שימוש בתהודה פארא-מגנטית של אלקטרונים, מסבירה החוקרת הראשית. "המערכים האלקטרוניים משמשים לאמת מהו השלב במסגרת תהליך הפוטו-מערכת II בזמן נתון," היא מסבירה. "מידע זה הוא סוג של חותמת זמן שבלעדיה צוות החוקרים לא היה יכול להכניס את השינויים המבניים להקשר הנכון של התהליך הכולל."

הידיעה על המחקר

(תרגם ד"ר משה נחמני)

באותו נושא באתר הידען: פופאי המלח היה מתאכזב – בתרד יש המון ברזל, אך גם חומר המונע עיכולו

האם מחשבים אישיים יוכלו לפעול על תרד? (כתבה מ-2004)

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

תגובה אחת

  1. כל השטויות של ביודיזל מצמחים,אצות,חיידקים… הם חלום לא מציאותי כבר שנים רבות,חבל שממשיכים לבזבז כסף על זה.
    רק אנרגיה גרעינית או תרמו גרעינית (בעתיד) היא זולה,לא פוגעת בסביבה,אמינה ומציאותית.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן