אנרגיה עתידנית: לייצר דלק מאצות ים

בשיתוף אוניברסיטת תל אביב

הדור הבא של כלכלה ירוקה מגייס את הביולוגיה על מנת לייצר תשתית אלטרנטיבית לשימוש הנרחב היום בנפט, גז ופחם. לצורך כך, מתפתח תחום מחקר ייחודי תחת הכותרת ביו-הנדסה סביבתית, ועוסק בכל מה שקשור בהתמרה ביולוגית.

לכתבות נוספות לציון 60 שנות מחקר באונ' תל אביב

"בואו נחזיר את המדע למרכז"

ארכיאולוגיה 2.0 - הדור הבא של המחקר

למה כל הסינים נראים לנו אותו דבר?

בראש סדר העדיפויות, הולכת ומתפתחת תעשייה של תחליפי דלק, שנשענת על זיקוק ביולוגי של חומרי גלם ברי-קיימא כמו צמחים, בקטריות ואצות. המעבר ההדרגתי לאנרגיה מתחדשת מבוסס על כך שדלק ביולוגי משחרר בזמן בערה פחמן דו-חמצני חזרה לאוויר, וכך בתהליך מעגלי הבערה גם פחות מזהמת וגם מזינה צמחים בחזרה.

המטרה: תוך 80 שנה כל האנרגיה תתבסס על אנרגיה מתחדשת

"מנהיגי העולם יצאו בהצהרה מאד דרמטית בשנה שעברה", מסביר ד"ר אלכס גולברג מבית הספר ללימודי סביבה על שם פורטר באוניברסיטת תל אביב, "הם רוצים שעד שנת 2,100, כלל הסקטורים בכלכלה יהיו מבוססים על אנרגיה מתחדשת ולא על מקורות מאובנים (לא מתחדשים) של דלקים. לעשות את זה בפרק זמן של 80 שנים זה לא כל כך פשוט, זה דורש המון מאמצים. האיחוד האירופי הגדיר כלכלה ביולוגית כאלטרנטיבה, וזה אומר שאנחנו צריכים בעצם להחליף את כלל התהליכים המבוססים על דלק ולהפיק אותם מחומרי גלם ביולוגיים".

לדבריו, האיחוד האירופי הגדיר כלכלה ביולוגית כאלטרנטיבה לכלכלה שמבוססת על מקורות אנרגיה מאובנים. "זה אומר שאנחנו צריכים בעצם להחליף את כלל התהליכים המבוססים על דלקים מאובנים ולהפיק אותם מחומרי גלם מתחדשים. חומרים ביולוגיים יכולים לשחק תפקיד מאוד חשוב בכלכלה כזאת".

ד"ר אלכס גולברג עם גידול אצות שנעשה בשיתוף עם חברת החשמל(צילום: אוניברסיטת תל אביב)

היום חומרי הגלם ביולוגים הם בעיקרם צמחיה יבשתית, אבל גם כאן נושא הגידול והאיסוף הופך להיות מורכב במידה. "אם אנחנו באמת רוצים לייצר כמות מאד גדולה של צמחים כאלה, אנחנו מוכרחים קודם להחליט לאן הם ילכו - למזון, לדלק, לחומרים אחרים? מה שקרה במהלך ההיסטוריה זו התרחבות עצומה של כמויות הקרקע שאנחנו צורכים לשם גידול, כמויות הדשנים וכמובן כמויות המים המתוקים. וזו בדיוק הנקודה לעצור ולשאול האם? האם אפשר באמת להעביר לפחות חלק מהייצור של הביומסה הזו לים? הרי מדובר במשאב שהוא כמעט ולא מנוצל, והווה שני שליש משטח כדור הארץ". 

וככה בעצם הגעתם לאצות ים?

"כן, בשנה וחצי האחרונות מאז שהקמנו את המעבדה אנחנו עוסקים בנושא של אצות ים, ומפתחים גם טכנולוגיה וגם תשתית שתאפשר מחקר שנוגע לאצות. יש פער גדול בין לגדל אצות ים בסביבה הטבעית ובמעבדה, וזה גם תהליך מורכב. לרוב, מכוני מחקר יושבים על שפת הים ולכן מתאפשר גידול כזה, כאן אנחנו מגדלים בתנאים אורבניים של מעבדה, בסדר גודל קטן ובינוני".

יוצרים מעגלים של מחקר

בתנאי המעבדה, אפשר להבין לעומק את התכונות הייחודיות של אצות ים: באילו אופנים ניתן לגדל אותן, אילו חומרים משפיעים עליהן, כיצד ניתן להמיר אותן לסוכרים, חלבונים ומוצרים אחרים. תהליך החקר המקביל, מתבצע בסביבת הגידול הטבעית - בים. "יש לנו שיתוף פעולה יוצא מן הכלל עם חברת החשמל שמאפשרת לנו להשתמש במתקן שלה בתחנת רדינג, ושם בעצם אנחנו מגדלים את האצות בים. זה מאפשר לנו לקיים אינטראקציה בין גידול יבשתי, כלומר במעבדה, לבין גידול סביבתי בתוך המים. ככה יוצרים מעגלים של מחקר שקשורים בהתפתחות של זנים וכדומה".

ומה מצאתם עד כה?

"פתחנו אמצעים טכנולוגיים שקשורים לתהליכים של גידול אינטנסיבי של אצות ים, תהליכי ייבוש, הפקת חלבונים, תסיסה וכדומה. למשל, אחד הדברים שאנחנו עושים, זה להשתמש בפולסים חשמליים, קצרים מאד אך במתח גבוה, באופן שבו הן מפרקים את דופן התאים באצות כך שניתן להפיק מהן חלבון. גם ייבוש האצות הוא תהליך שדורש המון אנרגיה, ואם אי פעם נרצה לקיים תעשייה שמבוססת על ביומסה שכזאת, נצטרך למצוא דרך לדאוג גם לפן הזה".

לב הפעילות יחד עם מערכת בבית ספר ללימודי סביבה ע"ש פורטר. משמאל לימין: מארק פוליקובסקי וארטור רבנר, דוקטורנטים, ד"ר קפילקומאר אינגלה - חוקר מהודו, אלכס צ'מודנוב - מהנדס וביולוג ימי (צילום: אוניברסיטת תל אביב)

עוד דבר שהצוות עושה, הוא לפתח שמרים וחיידקים שיודעים לפרק כל אחד ואחד מבין הסוכרים שמצויים באצות ולהמיר אותם לדלק. "הרכב הסוכרים באצות הוא די מסובך בפני עצמו, והוא לא מכיל רק גלוקוז כמו גידולים חקלאיים רבים. תעשיית התסיסה לא מותאמת לסוכרים האחרים, מפני שמבחנה היסטורית השתמשו רק בגלוקוז שמנו מפיקים היום אלכוהול בירה ויין".

מחפשים סטודנטים לסיוע במחקר

"אנחנו מפתחים תהליך תסיסה חדש. בתהליך זה נשתמש במספר מיקרואורגניזמים ושמרים שכל אחד מהם יתמקד על סוכר אחד ויהיה מומחה להמיר אותו לאלכהול שיכול לשמש כדלק למכוניות וגם לצרכים אחרים בתעשיית כימית ותעשיית מזון".  

איך מתבצע תהליך העבודה?

"כל הפעילות הזו דורשת צוות מאד מגוון ואני שמח שיש את זה אצלנו בבית ספר ללימודי סביבה ע"ש פורטר. יש כאן סביבת עבודה מולטי-דיסציפלינרית, ויש אצלנו סטודנטים עם רקע בהנדסה, במדעי החיים : מיקרוביולוגיה וחקלאות, ווגם כמובן כל הנושא של פיתוח בר-קיימא. אנחנו לא רוצים לפתח מערכות שיפגעו בסביבה הימית, כי כשאנחנו מעוניינים לגדל כמות כזו גדולה של אצות, עלינו לשאול את עצמנו מה זה יעשה לים עצמו? חשוב גם לציין שיש לנו שיתופי פעולה פורים עם הפקולטה להנדסה ולמדעי החיים באוניברסיטת תל אביב, עם המכון לחקר הימים בחיפה ובאילת ועם מכון ויצמן והטכניון". 

לדברי גולברג, המעבדה מחפשת כל הזמן סטודנטים מתחומים שונים שירצו להגיע ולסייע במחקר. "מצד אחד מדובר בסביבת עבודה מגוונת מאד, שבה כל אחד מגיע מנקודה קצת אחרת, אבל מצד שני הם כולם עובדים למען רעיון משותף או מטרה מסוימת".