שימוש בדלקים מאובנים הוא אחד הגורמים המרכזיים למשבר האקו-אקלימי. הפקה, הובלה, אחסון, זיקוק ושרפה של דלקים אלו גורמים לזיהום אוויר, קרקע ומקורות מים ולפליטה של גזי חממה. בתוך כך הם מובילים לפגיעה מתמשכת בסביבה הטבעית ובבריאות האדם. שימוש מוגבר בדלקים מאובנים, שנחצבים רק במקומות מסוימים בעולם, מוביל גם להתדלדלות של מאגרי הדלקים, שהולכים ומתכלים.
אנרגיה מתחדשת, לעומת זאת, מופקת תוך ניצול של תהליכים טבעיים מבלי לכלות את מקורות האנרגיה. יתרה מכך, ההפקה והשימוש באנרגיה זו, לרוב הרבה פחות מזהמים ולכן היא נחשבת נקייה וירוקה יותר. כמו כן, בשונה מהמקרה של דלקים מתכלים, ניתן להפיק חשמל מאנרגיה מתחדשת כמעט בכל מקום ברחבי הגלובוס.
לצד אנרגיות מתחדשות מוכרות, שמיושמות כבר שנים בשטח, כמו אנרגיה הידרואלקטרית, אנרגית רוח ואנרגית שמש, בשנים האחרונות נעשה שימוש במקורות אנרגיה נקיים חדשים, למשל מימן ירוק שמופק ממים. ולאחרונה, נוספה לסל האנרגיות המתחדשות, אנרגיה חדשה המכונה "אנרגיה כחולה".
אנרגיה כחולה היא אנרגיה המופקת ממפגש בין מים מלוחים למים מתוקים, בעיקר בשפך של נהרות לימים. היא מבוססת על העובדה הפשוטה שהפרש בריכוזי המלח בין שני מקורות המים יוצר הפרש אנרגיה טבעי, וניתן להפיק ממנו חשמל מתחדש ונקי.
היתרון הבולט שלה, לעומת אנרגיות מתחדשות אחרות, הוא שיכולת הייצור שלה לא תלויה בתנאי מזג האוויר ולכן היא פועלת ללא הפסקה. היא גם לא מייצרת תופעות לוואי, כמו רעש, ריצוד ועוד, ולכן ניתן להציב את תחנות הכוח בקרבת מרכזי אוכלוסין. בנוסף, לאחר הפקת האנרגיה, המים חוזרים למאגרים הטבעיים, ללא שינוי משמעותי בריכוז המלחים, ולכן הם לא פוגעים במגוון הביולוגי בנהרות או בימים - נושא שעוד צריך להיבחן לעומק, אך המחקרים הראשונים בתחום מעודדים.
קיימים שני מנגנונים עיקריים להפקת אנרגיה כחולה. הראשון מבוסס על לחץ אוסמוטי שנוצר כשמציבים בין מים מתוקים למים מלוחים ממברנה חדירה למחצה, שמאפשרת רק מעבר מים ולא מלחים. הפרש הריכוזים בין המלחים משני צידי הממברנה גורם לכך שמולקולות מים מהצד הפחות מלוח יעברו דרך הממברנה לצד המלוח, וכך נוצר על הממברנה לחץ שניתן להמיר לאנרגיה. מדובר למעשה בתהליך הפוך מהתפלת מים באוסמוזה הפוכה, שבו אנו משקיעים אנרגיה להעביר מים מהצד עם ריכוז המלחים הגבוה לצד עם ריכוז המלחים הנמוך, כנגד הלחץ האוסמוטי. השיטה השנייה מבוססת על חילוף יונים באמצעות ממברנות שונות, וניצול של תנועת היונים שנוצרת בשל הפרש המליחות לייצור זרם חשמלי.
הרעיון לשימוש בהפרש מליחות להפקת אנרגיה ידוע מעל ל-100 שנים, אך ניסויי מעבדה ראשונים בתחום בוצעו רק בשנות החמישים של המאה העשרים. באופן תאורטי כל מטר מעוקב של מים מתוקים המתערבב במטר מעוקב של מי ים יכול לייצר הספק של כ-0.65 קילוואט שעה (קוט"ש), כחצי מצריכת חשמל ממוצעת לשעה של משק בית בישראל.
לאחרונה השיקה יפן תחנת כוח אוסמוטית ראשונה, בעיר פוקואוקה. זו התחנה השנייה מסוגה בעולם, אחרי התחנה במריאגר שבדנמרק, כאשר יש מתקנים קטנים דומים גם בהולנד ובנורבגיה. הטורבינות בפוקואוקה מייצרות כ-880 אלף קוט"ש בשנה, שמספיקים לספק חשמל לכ-220 בתים יפניים או לתמוך בצרכי האנרגיה של מערכת ההתפלה הסמוכה. נתון זה ממחיש עד כמה אנרגיה אוסמוטית עדיין רחוקה בהיקף ההפקה מאנרגיה סולארית, רוח או מים.
בתוך תחנת הכוח מותקנות אלפי ממברנות, המונחות זו על גבי זו כמו סוללות דקיקות במיוחד. מי נהר זורמים פנימה ומי הים נכנסים מן החוף, ומכיוון שלמערכת אין חלקים נעים, היא דורשת מעט מאוד תחזוקה ופועלת ביעילות מרשימה, דבר שהופך אותה לאידיאלית עבור אזורי חופים, איים ודלתאות של נהרות. הטכנולוגיה הזו גם דורשת שטח קרקע קטן יחסית.
פרופ' עדי וולפסוןצילום: דודו גרינשפןהשימוש באנרגיה כחולה נמצא עדיין בחיתוליו, אך הוא מציע דרך פשוטה ונקייה להפיק חשמל מהמשאב השופע ביותר בעולם: מים. יש עדיין אתגרים טכנולוגיה רבים, בעיקר בהקשר ליעילות ולעמידות של הממברנות, ובהתאם גם העלויות הנדרשות לייצור כל קוט"ש עדיין גבוהות. אבל מחקרים עכשוויים מצביעים על שיפור משמעותי ביעילות הממברנות, מייצור של כ-1 ואט למ"ר לייצור של כ-20 עד 25 ואט למ"ר. בנוסף, שימוש בחומר ביולוגי ממקור טבעי, הזמין כבר בתעשיית הממברנות, צפוי להוריד את המחיר לעשירית מהמחיר הנוכחי. כך שהפתרון יהיה יעיל אנרגטית וחסכוני יותר.
הערכות שונות מצביעות על פוטנציאל גבוה לשימוש באנרגיה כחולה בעתיד, עד כדי אספקה של כ-15% מהביקוש העולמי לחשמל. זאת, לצד אמינות ויציבות ויכולת להשלים ייצור של אנרגיה מתחדשת באמצעים אחרים התלויים בתנאי מזג אוויר משתנים. לכן התייעלות והרחבת השימוש בטכנולוגיה זו יאפשרו לקיים מערך אנרגטי מגוון ועמיד יותר.
באופן אירוני, התגברות הזרימה של מים מתוקים באזורים בהם יש המסת קרחונים בשל משבר האקלים, עשויה לספק תוספת של מים מתוקים לייצור יותר אנרגיה אוסמוטית. אך במקביל, השימוש באנרגיה אוסמוטית יכול לתרום למעבר מדלקים מאובנים לאנרגיות מתחדשות ולמיתון משבר האקלים עצמו.
פרופ' עדי וולפסון הוא ראש המסלול לתואר שני בהנדסה ירוקה במכללה האקדמית להנדסה ע"ש סמי שמעון ומחבר הספרים "המשבר הגדול – עידן האדם: בין מבט מקרוסקופי למבט מיקרוסקופי" (פרדס, 2023) ו"צריך לקיים – אדם, חברה וסביבה: לקחי העבר ואחריות לעתיד"
