האצות שיניעו מטוסים

האם בעתיד ייסעו המכוניות שלנו באמצעות דלק שיכיל אצות? שיתוף פעולה בין אוניברסיטת בן גוריון לאוניברסיטאות ג'יימס קוק וסידני באוסטרליה הוביל לפיתוח שיטות להפקת ביו-דלק מהאצה אואדוגוניום (Oedogonium), שיוכל לשמש תחליף מתחדש לדלקים ממקורות מאובנים כמו נפט וגז טבעי.

הרעיון של ביו-דלק אינו חדש. בשיטות שונות אפשר להמיר צמחים ואצות לדלק, היכול להפעיל מנועים כמקור יחיד או יחד עם דלק רגיל. כיום, 2.7% מהדלק למכוניות הוא ביו-דלק. שני הסוגים העיקריים של דלקים ביולוגיים הם ביו-אתאנול, אלכוהול שמקורו בדרך כלל בתירס או בקני סוכר, וביו-דיזל, המבוסס על שמנים מזרעי צמחים כמו סויה, חמניות, חרדל ואחרים.

בשונה מדלקים כמו נפט או פחם, שנוצרו בעומק האדמה במשך מיליוני שנים, ביו-דלק הוא משאב מתחדש – בכל שנה אפשר לגדל עוד יבול של תירס או חמניות ולייצר עוד דלק. כמו בשרפת דלק רגיל, גם בשרפה של דלקים ביולוגיים נפלט פחמן דו-חמצני, אך במקרה זה הצמחים שאנו מגדלים כדי להפיק את הדלק קולטים פחמן דו-חמצני רב במהלך גידולם, וכך מאזנים במידה מסוימת את תרומת הדלקים להתחממות כדור הארץ.

אין להסיק מכך שלביו-דלק אין חסרונות. יש לו, ואחד העיקריים שבהם הוא בעיית ה"מזון מול דלק". צמחים שמגדלים לדלק תופסים את מקומם של צמחים המיועדים לגידול מזון (לבני אדם או לבהמות המספקות מזון לאדם), ולכן כמות המזון המיוצר יורדת ומחירי המזון עולים, בשל הירידה בהיצע. יש מקומות שבהם אפשר להגדיל את השטחים החקלאיים כדי לענות על הביקוש הגובר למזון ולדלק, אך הגדלה זו פוגעת בסביבה – החקלאות תופסת שטחים רחבים יותר, צורכת מים רבים יותר ומשתמשת ביותר חומרי הדברה מזהמים.

אצות הן פתרון אפשרי לבעיה. אצות גדלות במהירות בעזרת פחמן דו-חמצני שהן קולטות מהאוויר, אפשר לגדלן בבריכות באזורים שאינם מתאימים לחקלאות מסוג אחר, ואפילו לא צריך לבזבז עליהן מים נקיים – הן יכולות לגדול על מי שופכין. כמובן, גם דלק מאצות אינו חף מבעיות. אצות מכילות אחוז גבוה של חנקן, המקשה את זיקוק הדלק, ובאופן כללי יוצרות דלק קשה לעיבוד.

פתרון אפשרי למחלוקת "דלק או מזון"? גידול של אצות Oedogonium | צילום: אוניברסיטת בן גוריון

מזקקים ומערבבים
כדי להתגבר על בעיות אלו הוקם שיתוף הפעולה בין תומס משמייר (Maschmeyer), פרופסור לכימיה באוניברסיטת סידני באוסטרליה, ובין פרופ' מוטי הרשקוביץ (Herskowitz), מנהל מרכז בלשנר לקטליזה תעשייתית ופיתוח תהליכים באוניברסיטת בן גוריון בנגב. במאמר שפורסם בכתב העת Energy & Environmental Science הם מציגים שיטה לייצור ביו-דלק מאיכות גבוהה, שיהיה אפשר להוסיפו לבנזין, לסולר או לדלק סילוני.

את האצות גידלו חוקרי קבוצתו של פרופ' רוקי דה ניס (de Nys) מאוניברסיטת ג'יימס קוק. בשלבים האחרונים של הגידול, קיבלו האצות מים שהכילו מעט מאוד נוטריינטים. תנאים אלו גרמו להן לפרק את החלבונים שבתאיהן כדי להשיג את חומרי המזון הנחוצים. תהליך זה גרם לאיבוד חלק ניכר מהחנקן שהיה אצור בחלבונים האלה, וכך להפחתת שיעור החנקן בדלק שמיוצר מהאצות.

בעזרת טמפרטורה ולחץ גבוהים, החומרים שבאצות הופרדו לגז, למרכיבים מוצקים, למרכיבים מומסים במים ואחרון חביב – למרכיבים שומניים, שהם למעשה נפט סינתטי גולמי. הנפט המתקבל כך הוא כבד וקשה לעיבוד. כאן נכנסים לתמונה החוקרים מבן גוריון. מעבדתו של פרופ' הרשקוביץ פיתחה לפני כמה שנים שיטה חדשה לייצור דלקים סינתטיים באמצעות תגובות כימיות בין פחמן דו-חמצני למימן. ערבוב של הנפט הגולמי הכבד עם הדלק הסינתטי הקל יוצר נוזל בעל הרכב קרוב מאוד לזה של דלק מאובנים.

המחקר החדש הוא רק הצעד הראשון. החוקרים יצטרכו להראות שאפשר לייצר את הדלק הביולוגי בקנה מידה גדול, ושתערובת הדלק אכן יכולה להפעיל מכוניות או מטוסים בלי לפגוע בביצועי המנוע. הם מקווים כי יהיה אפשר לערבב את דלק האצות החדש עם בנזין או דלק סילוני, בדומה למה שנעשה כיום עם ביו-דיזל וביו-אתאנול. הדלק החדש דומה הרבה יותר לבנזין מאשר הדלקים הביולוגיים הקיימים, ולכן יהיה אפשר להכניס אחוז גבוה יותר ממנו למוצר הסופי, ולהפחית עוד יותר את הכמות הנדרשת של דלק מאובנים.

בכל העולם נעשים כיום מאמצים רבים לפתח דלקים ממקורות מתחדשים, שיפחיתו את השימוש בדלק מאובנים, את הנזק שהם גורמים לסביבה ואת התלות במדינות המייצאות אותם. שיתוף הפעולה הישראלי-אוסטרלי מציע דרך אחת לעשות זאת, בלי לבזבז משאבים שהיו יכולים להיות מושקעים בגידול מזון.