מדע בדקה: לייצר דלק מאור שמש

מדענים מאוניברסיטת אילינוי בשיקגו, פיתחו תא סולארי שממיר באופן יעיל וזול פחמן דו-חמצני (CO₂) לדלק פחמימני באמצעות אנרגיית השמש בלבד.במאמר בכתב העת Science, החוקרים מדווחים כי התא הסולארי מפרק את ה-CO₂ (ביחד עם מים H₂O) לתערובת של פחמן חד-חמצני (CO) ומימן (H₂), תערובת הקרויה גז סינתזה או "סינגז" ויכולה לשמש דלק או חומר מוצא לסולר ולדלקים אחרים.

השיטה הודגמה בעבר, אולם הכימיקלים שדרושים לה יקרים מאוד ואינם יעילים מספיק. השיטה החדשה מבוססת על משפחה חדשה של כימיקלים, מהירים פי אלף מהזרזים הקיימים והרבה יותר זולים. בנוסף, החוקרים השתמשו בנוזל יוני חדשני כדי לתמוך בזרזים ולשמור על יציבותם לאורך זמן. החוקרים עושים כעת שימוש באבטיפוס שבנו כדי ללמוד ולשפר את תהליך ההמרה הכימית. הם שואפים להגיע לייצור דלק בעלות של כחצי דולר לליטר, מחיר תחרותי בהשוואה למחירי דלק המאובנים בארה"ב כיום. שריפת הדלק החדש משחררת CO₂ לאטמוספרה כמו דלק רגיל, אך מאחר שגם המקור לדלק הוא CO₂, אין תוספת פליטה. ייצור תאים סולאריים כאלה בקנה מידה תעשייתי ושימוש בתוצריהם במקום בדלק מאובנים עשוי להביא להפחתה בפליטת ה-CO₂ לאטמוספרה ולסייע במאבק נגד שינויי האקלים.

גיא שלייר

מה גורם למותם של אסטרונאוטים? מחקרים קודמים מצאו כי סיבת המוות העיקרית היא תאונות (על כדור הארץ בדרך כלל), נתון שמשתלב עם האופי ההרפתקני והעיסוקים האתגריים של רבים מהעוסקים בתחום. מדענים מסוכנות החלל האמריקאית ומאוניברסיטאות בפלורידה ובקליפורניה החליטו להפריד בין אסטרונאוטים על פי אופי המשימה, וניתחו את סיבות המוות אצל שלוש קבוצות: אסטרונאוטים שהוכשרו אך מעולם לא טסו לחלל; אסטרונאוטים שטסו במסלול סביב כדור הארץ ואסטרונאוטים שטסו לירח. החוקרים מצאו כי בין האסטרונאוטים שטסו לירח, סיבת המוות המובילה היתה מחלות לב וכלי דם, בשיעור גבוה הרבה יותר מקבוצות האסטרונאוטים האחרות וגם מהאוכלוסייה הכללית. החוקרים משערים כי החשיפה לקרינה הקוסמית החזקה במשימות רחוקות, מעבר לחגורת ואן-אלן המגינה עלינו, פוגעת בתאים וניסויים שעשו בחשיפת קרינה לעכברים תומכים בהשערה זו. המחקר סובל ממגבלות רבות, בראשן מדגם קטן מאוד (רק שבעה אסטרונאוטים בקבוצת הנחקרים שטסו לירח). אף על פי שקשה להסיק ממנו מסקנות מוחלטות, הוא מצביע על מגמה שצריך להתחשב בה בתכנון משימות ארוכות טווח למשל לירח או למאדים.

ד"ר שקד אשכנזי

מדענים מגרמניה פיתחו מיקרוסקופ חדש שמסוגל למדוד את השינויים בשדות אלקטרומגנטיים. גלים אלקטרומגנטיים, האור הנראה למשל, רוטטים בקצב מהיר מאוד הנמדד בפמטו-שניות (מיליארדית של מיליונית השנייה). הרטט יכול להיות מהיר כל כך, עד שמרבית הגלאים אינם מסוגלים למדוד את השינויים המתחוללים בגל לאורך זמן, אלא רק את הערך הממוצע שלהם.

כדי להתגבר על הבעיה, חוקרים ממכון מקס פלאנק ומאוניברסיטת לודוויג-מקסמיליאן השתמשו במיקרוסקופ אלקטרונים שמכוון אלומת אלקטרונים למקום מסוים בדיוק רב. בדרכם של האלקטרונים הוצבה אנטנה שתוכננה כך שתקלוט שדה אלקטרומגנטי בתדר מסוים, בדיוק כמו אנטנת רדיו המותקנת במכונית שמכוונת לקלוט תדרי FM.

כשגלי השידור מגיעים אל האנטנה יחד עם קרן האלקטרונים אפשר למדוד את האופן שבו הגלים משפיעים על הקרן ולשחזר את עוצמתם של הגלים ששודרו ואת השינויים בהם. השימוש בטכניקה זו יאפשר לפתח חומרים שמגיבים בצורה ייחודית לסוגים שונים של קרינה, ושיהיו להם שימושים רבים באופטיקה, באלקטרוניקה ובתחומים נוספים.

בקרוב נוכל להשתמש במיקרוסקופ החדש לפיתוח חומרים חדשים? | תמונה: מיקרוסקופ אלקטרוני

גל וינר

לפני כעשרת אלפים שנה בני האדם תרבתו את החיטה והחלו לגדל יבולים, מה שעזר לאוכלוסייה לגדול מאוד. תוצאות מחקר חדש מגלות שהאדם לא היה בעל החיים הראשון שעבר מאורח חיים של צייד-לקט לחקלאות - הנמלים עשו זאת לפני כ-60 מיליון שנה, כמעט בימי הדינוזאורים.

המחקר, שאותו הובילו חוקרים מדנמרק ומסין, התמקד בשבעה מיני נמלים חקלאיות שנוהגות לחתוך עלים ולהביא את הקרעים אל הקן התת קרקעי שלהן. העלים משמשים מצע גידול לזן מסוים של פטרייה המזינה את הנמלים. החוקרים עקבו אחר שינויים גנטיים אצל הנמלים ואצל הפטרייה במהלך ההיסטוריה המשותפת שלהן, וגילו ששני המינים פיתחו תלות זה בזה.

התלות החלה לפני כ-30 מיליון שנה, שאז הפטרייה בויתה, כלומר הפכה לזן שאינו יכול להתרבות עם פטריות בר (בדומה לחיטה המבויתת השונה מחיטת הבר). במקום, היא פיתחה שלוחות מיוחדות להזנת הנמלים, ומכיוון שאיבדה את היכולת לעכל עץ וקליפות עצים היא תלויה בחומרי הגלם שהן מביאות לה. הנמלים הפסיקו לייצר בעצמן את חומצת האמינו ארגנין החיונית להן משום שהסתמכו על הפטרייה שתספק אותה.

בדיוק כפי שקרה אצל בני האדם, ביות הפטרייה גרם לגידול מהיר של אוכלוסיית הנמלים ולהופעתם של מבנים חברתיים מורכבים כמו חלוקה לנמלים פועלות ולנמלים חיילות. החלוקה התפקודית הזו אפשרה לנמלים לטפח את שדות הפטריות התת-קרקעיים עוד יותר. שיתוף הפעולה הפורה הזה נמשך תקופה ארוכה הרבה יותר מאשר כל שיתוף פעולה אחר בטבע, וכרע אינן סיבה להניח שהוא ייפסק גם בעתיד.

יעל כורם

בשנים האחרונות יש מחקר רב בניצול אנרגיית שמש לאידוי מים, משום שאפשר להשתמש באדי המים לייצור אנרגיה או לטיהור מים מזוהמים. כדי לנצל את אנרגיית השמש יש ליצור משטח שיקלוט אותה ויחמם באמצעותה מים. רוב השיטות הקיימות הן בעלות ניצולת נמוכה מאוד, והיעילות מביניהן דורשות חומרים יקרים וקשים לייצור.

חוקרים מאוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס, פיתחו משטח ספוגי, פשוט, זול ויעיל מאוד בניצול אנרגיית שמש. בעזרת חיידקים המייצרים סיבי צלולוז (תאית), החוקרים יצרו ספוג דו שכבתי בעובי שני מילימטרים בלבד. השכבה התחתונה מורכבת מסיבי תאית, המתפקדים כחומר ספוגי סופח מים, והעליונה מסיבי תאית ומשטחי פחמן ייחודיים, בעלי תכונות משופרות לקליטת אנרגיה מהשמש. המים נספגים בשכבה התחתונה, מועברים ממנה לשכבה העליונה ומתחממים שם באנרגיית השמש. החוקרים הצליחו לחמם מים מ-30 מעלות צלזיוס לכ-80 מעלות תוך עשרות שניות בלבד, לשמור על קצב חימום זה במשך יותר מרבע שעה ואף להשתמש באותו ספוג שמונה פעמים רצופות בלי פגיעה באיכות האידוי שלו. החוקרים הדגימו את הפיתוח בקנה מידע קטן והם מקווים כעת להעבירו להיקף רחב, בעיקר לשימוש בטיהור מים במדינות עתירות שמש.

ד"ר לביא ביגמן