שיטה מהירה להמרת אצות לביו-דלק

צוות של מהנדסי כימיה הצליח לפתח מערבל סילוני חדיש להפקת ביומסה מתוך אצות בעזרת מיצוי השומנים מתוך הצמחים המלאים במים, זאת תוך שימוש באנרגיה מועטה יותר בהשוואה לשיטות מיצוי קיימות

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]

מומחים בתחום הביו-דלק מחפשים מזה זמן רב אחר שיטה חסכונית יותר להמרת אצות לביו-שמן, זאת במטרה להניע רכבים, אניות ואפילו מטוסי סילון. חוקרים מאוניברסיטת יוטה סבורים כי הם מצאו פתרון. הם הצליחו לפתח שיטה מהירה במיוחד וחסכונית להמרת אצות לביו-דלק בכמויות גדולות תוך שימוש במערבל סילוני ייעודי.

בתוך מיקרואורגניזמים השוכנים בברכות, ימות ונחלים אצורים ליפידים (שומנים), שהם מולקולות של חומצות שומן היוצרות שמן שניתן למיצוי ולשימוש לשם הנעת מנועי דלק. כאשר ליפידים אלו עוברים מיצוי, מכנים את התוצר המתקבל בשם ביו-שמן גולמי. שיטה זו הופכת אורגניזמים, למשל, מיקרו-אצות, לצורה חשובה של ביו-מסה, חומר אורגני שיכול לשמש בתור מקור דלק בר-קיימא.

שומנים אלו נמצאים גם בשלל אורגניזמים חד-תאיים אחרים כגון שמרים המשמשים בהכנת גבינה. אולם, הבעיה הכרוכה בשימוש באצות לשם ייצור ביו-מסה היתה תמיד כמות האנרגיה הנצרכת עבור הוצאת השומנים מתוך הצמחים הגדושים בחומרים מסיסי מים. בשיטות מסוימות, נצרכת יותר אנרגיה בהמרת האצות לביו-שמן מאשר כמות האנרגיה הנפלטת מהתהליך. חוקרים מאוניברסיטת יוטה הצליחו לפתח שיטה חדשה וחסכונית המאפשרת מיצוי מהיר של השומנים תוך שימוש במערבל סילוני ייעודי, שיטה הצורכת הרבה פחות אנרגיה בהשוואה לשיטות מיצוי קיימות, תגלית מפתח שמקדמת את הפיכתה של צורת אנרגיה זו לחלופה ברת-קיימא וחסכונית לדלק. המערבל החדשני מסוגל למצות את השומנים בתוך שניות. ממצאי המחקר פורסמו זה מכבר בכתב העת המדעי Chemical Engineering Science. “הגורם החשוב ביותר בתחום זה הוא להפחית את כמות האנרגיה הנצרכת במהלך תהליך המיצוי,” אומר החוקר הראשי. “הצלחנו להסיר מחסום פיתוח משמעותי להפקה של ביו-דלק מתוך אצות באופן יעיל ומתוחכם יותר”.

כיום, על מנת למצות את השומנים עתירי השמן שבתוך האצות, מדענים צריכים להרחיק החוצה את המים מתוך האצות, בשלב הראשון, תוך קבלת תערובת או אבקה מיובשת של ביומסה. זהו השלב הצורך את כמות האנרגיה הגדולה ביותר בתהליך. תוצר זה עובר בשלב הבא המסה בתוך ממס המסוגל להפריד את השומנים מתוך הביומסה. מה שנותר בשלב הזה הוא חומר מוצא, הביו-שמן הגולמי, המשמש לאחר מכן להפקה של ביו-דלק מבוסס אצות. בשלב הבא שמן זה מעורבב עם דיזל לשם הנעה של משאיות, טרקטורים וציוד מכאני גדול אחר המתודלק בדיזל. אולם, לאור העובדה כי תהליך זה צורך אנרגיה רבה לשם הרחקת המים מתוך הצמחים בשלב ההתחלתי של התהליך, המרת אצות לביו-דלק, עד היום, לא הייתה ממש שיטה מעשית, יעילה או חסכונית. “נערכו מאמצי מחקר נרחבים במטרה לקדם את התחום של הפקת ביו-דלק מתוך אצות, אולם עד היום לא הושגה נקודת איזון כלכלית בין העלות לתועלת של שיטת מיצוי שכזו, כך שתהיה גם מעשית מבחינה מסחרית. המחקר שלנו עשוי לשנות את המשוואה ולהחזיר למשחק הכלכלי את התחום של הפקת ביו-דלק מתוך אצות”, אומר אחד מהחוקרים מאוניברסיטת יוטה.

צוות המחקר פיתח התקן מיצוי-ערבול חדשני שבמהלכו מגוב פולט סילונים של הממס לעבר סילונים של האצות, תוך יצירת מערבולות מקומיות שבתוכן השומנים “מדלגים” מרחק קצר מהאצות לזרם הממס. בשלב הבא מוציאים את הממס וממחזרים אותו לשם שימוש חוזר בו באותו תהליך. “המערכת שלנו מוודאת שלא תצטרך לבזבז כמות אנרגיה גדולה על ייבוש האצות, והטכנולוגיה שלנו הרבה יותר מהירה מאשר טכנולוגיות קיימות,” מציין החוקר הראשי. טכנולוגיה זו תוכל להיות מיושמת הרבה מעבר לאצות, לרבות במסגרת מגוון מיקרואורגניזמים כגון חידקיים, פטריות או כל מקור חי/צמחי אחר המכיל שומנים.

בשנת 2017, כחמישה אחוזים מכלל תצרוכת האנרגיה בארה”ב הגיעה מביו-מסה, זאת בהתאם למשרד האנרגיה של ארה”ב. צורות אחרות של ביו-מסה כוללות שריפת עצים לייצור חשמל, אתאנול המתקבל מתוך יבולי תירס וקני סוכר, וכן שאריות מזון וגינה המגיעות לאשפה ומומרים אחר כך לביו-גזים. התועלת בשימוש באצות היא בכך שניתן לגדל אותן בברכות, בתעלות מים או בתוך ביו-מגובים ייעודיים לכך, ובשלב הבא להשתמש בהן לייצור דלק. הגידול של אצות בכמויות גדולות יוכל להשפיע חיובית גם על הסביבה שלנו על ידי הפחתת כמויות הפחמן הדו-חמצני הנפלט לאוויר הסובב אותנו. “הטכנולוגיות פורצות הדרך שאנו מפתחים תוכלנה להוביל למהפכה בפיתוח של ביו-דלקים המבוססים על אצות ויצורים חד-תאיים אחרים”, אומר החוקר הראשי.

המאמר המלא

הידיעה על המחקר