Biological fuel from see-weeds; Melted paper as a substitute to petrol; Bacteria to produce electricity…

Whilst crude oil cost is breaking the record every week, the best Israeli research scientists are looking for new solutions for the energy crisis.

We present you with the 10 Israeli developments that might save the world (Hebrew)

 

דלק ביולוגי מאצות, נייר מומס כתחליף לבנזין, חיידקים להפקת חשמל

 

הפעם זו מלחמה, וברור שהטובים ינצחו. הם חייבים לנצח. כשמחירה של חבית נפט מאיים להגיע ל 200 דולר, וכשאחמדיניג´אד והוגו צ´אווס מרשים לעצמם להתפרע ולהלך אימים על העולם החופשי כביכול – ברור שמישהו חייב לשים לזה סוף.

המערב, שהתמכר לנפט, שהיה פעם מקור אנרגיה זמין וזול, רוצה להשתחרר מאחיזת החנק של סוחר הסמים שלו. וכמו בכל התמכרות, לא רק שהדילר הוא מטורף שמאיים על חיי הנרקומן ומאיים לנתק אותו מהזהב השחור שזורם בעורקיו, ולא רק שמחירו של הסם הולך ועולה, אלא הוא גם מהווה סכנה ברורה ומיידית לחיי המשתמש: שריפת הנפט גורמת לזיהום חמור ולפליטת גזי חממה שהולכים וחונקים את עולמנו.

אלא שכעת מתגברים הסיכויים לגמילה. לצורך כך גייסה האנושות את כלי המלחמה היעילים ביותר שלה, המדע והטכנולוגיה, וכמו שזה קורה תמיד, זה גם יקרה הפעם: ברגע שטובי המוחות והכישרונות בעולם מתגייסים למען מטרה משותפת, הם מצליחים.

"ריכוז כזה של מאמץ אנושי, מחקרי ומימוני יניב תוך כמה שנים טכנולוגיה שתצליח לגמול אותנו מהקשר הלא בריא שלנו עם הנפט", אומר בלהט פרופ´ דוד פיימן, ראש המחלקה לאנרגיית השמש ופיסיקה באוניברסיטת בן גוריון.

עם זאת, לדביר, במקום שחברת החשמל תשקיע כל שנה כסף בייצור עוד ועוד מגוואטים של חשמל, ראוי היה שהפוליטיקאים יקבלו החלטות אמיצות לטובת משק המדינה ויחייבו להשקיע באנרגיות חלופיות. "זה משונה שיש לנו בישראל חברות שמדינות אחרות בעולם קונות מהן פתרונות של אנרגיה סולארית, אבל זה לא קורה בארץ".

לדברי פרופ´ פיימן המחקר בישראל נחשב בין המתקדמים בעולם, ויש סיכוי דביר בהחלט שפריצת הדרך המיוחלת תגיע דווקא מכאן. אין כמעט גוף מחקרי בישראל שאינו שותף למאמץ הפיתוח. אוניברסיטאות ומכוני מחקר (כמו מכון ויצמן ברחובות והטכניון בחיפה), מיזמים פרטיים, חממות טכנולוגיות וסטארט-אפים, כולם עוסקים בחיפוש פתרונות למשבר האנרגיה. "המוסף לשבת" אסף את עשרת הפיתוחים הלוהטים ביותר בישראל, שחלקם נחשפים כאן בפעם הראשונה, ואם תרצו – אין זו אגדה.

1. 1. להפוך קש לזהב
2. השיטה: חברת VSPP מקריית המדע ברחובות הצליחה להפיק אתנול, סוג של כוהל שיכול להחליף בנזין, מקש ושאריות קציר, חברות רבות מנסות להפיק אתנול מתירס וצמחים שונים. הבעיה היא שמצורים אלה, שהם למעשה מוצרי מזון, מתייקרים מאד, משום שלחקלאים משתלם יותר לגדל תירס לצורך הפקת אתנול מאשר למאכל. "אבל אנחנו פיתחנו טכנולוגיה להפקת אתנול מגבעולים או מעלים, שנותרו לאחר קציר התירס או החיטה", מסביר רפי גטנין, מנכ"ל החברה.
3. איפה עומד: בקרוב תחל החברה בניסוי להפקת אתנול גם מקש כותנה, קש עגבניות וקש עשב-בר, הנחשב למשתלם יותר. חוואים בדרום ארה"ב ובמקסיקו מגלים עניין רב בפיתוח הזה, אבל החברה עדיין לא עברה לשלב השיווק והמכירות.
4. דבר הממציא: "הפיתוח הזה משתלם גם לחקלאים, שיוכלו כעת להיפטר תמורת כסף מפסולת הקש בשרות שלהם. זה מחקר שכל העוסקים בו ירוויחו, לא רק אנחנו".

2. סופר-צמח במקום דלק

השיטה: 93% מהתחבורה הציבורית בעולם תלויה בנפט, והדקל הביולוגי, הביו-דיזל, שמופק מצמחים, הוא אחד הפתרונות המיידיים. חברת "ביו-פיול אינטרנשיונל" מרמת ישי מצאה פתרון מקורי והצליחה להעלות את תפוקת האנרגיה של הצמח עצמו.

לדברי מנכ"ל החברה, ד"ר דורון גל, צוות הפיתוח של החברה הצליח להכפיל את מספר הכרומוזומים בתא הצמח, בלי להשתמש בהנדסה גנטית אלימה ובשינוי של הד-אן-איי (טכניקה שנאסרה כבר באירופה). כך מתקבל צמח גדול יותר, עם יותר תרמילי זרעים ועמידות בתנאי אקלים קשים.

איפה עומד: עד כה הצליחו החוקרים להשביח מספר צמחים בהם קיקיון, ג´טרופה, קנולה וקנה-סוכר, שמהם מפיקים אתנול. החברה נמצאת עדיין בשלב המחקר, וזה אומר שהיא עדיין אינה מציעה למכירה את הפתרונות שלה, למרות העובדה שממשלת סין מגלה עניין רב ביישום הפטנט הישראלי, בעיקר בשדות הקנולה הסיניים הענקיים.

דבר הממציא: "אנחנו נמצאים עדיין בשלב המחקר ולא ממהרים למכור. רק כאשר נסיים את המחקר, ייקח כמה זמן שייקח, נצא עם סל מוצאים לשוק".

3. אצה להם הדרך

השיטה: בחיפוש אחר מקורות ביולוגיים לדלק פנו מדעני מכון ויצמן לאצות הגדלות בים. הסיבה: המים המלוחים זמינים בשפע (להבדיל ממים מתוקים הנדרשים לגידולים אחרים), הן צומחות במהירות ואפשר "לקצור" אותן במשך כל השנה, מה גם שהשימוש בהן אינו מותיר פסולת.

"את השמן של האצות אפשר לסחוט בקלות ולהמיר לדלק ביולוגי", אומר פרופ´ אביחי דנון מהמחלקה למדעי הצמח במכון ויצמן. "כבר כיום אפשר להשתמש בדלק הזה במנועי דיזל, ללא השקעה גדולה בהתאמת המנועים לדלק החדש".

מתברר כי הפקת דלק ביולוגי מאצות יעילה פי 30 בהשוואה להפקת דלק מגידולי שדה אחרים. העובדה הזו הובילה את פרופ´ דנון ואת פרופ´ אורי פיק, מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון, למחקר משותף שנועד ליצור זנים של אצות שיתאימו במיוחד לייצור ביו-דיזל.

איפה עומד: הפרויקט נמצא במצב של מחקר מתקדם. ברגע שהמדענים יזהו את הגנים המעורבים בתהליך הגידול של האצה, ויבינו את המנגנון המדויק שלהם, הם יוכלו לפתח זנים של אצות שיהוו מקור יעיל להפקת דלק ידידותי לסביבה.

דבר הממציא: "אם זה יצליח, זו תהיה תרומה כבידה לא רק לסביבה, אלא גם לכלכלה העולמית ולמחירי המזון בעולם השלישי".

4. חיידקים על הנייר

השיטה: רוב הזבל המושלך באתרי הפסולת בעולם הוא נייר. פרופ´ אד באייר מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן ופרופ´ רפאל למר מאוניברסיטת תל-אביב, בשיתוף פרופ´ גדעון שרייבר, מומחה לעיצוב חלבונים, פיתחו זן חדש של חיידקים המסוגלים להפוך בתוך יום אחד צלחת מלאה נייר גרוס לנוזל של מולקולות סוכר פשוטות – ממנו ניתן לייצר את תחליף הבנזין אתנול.

איפה עומד: המחקר נמצא בעיצומו וכעת מנסים להגביר את יעילותו כדי להפעילו בקנה מידה תעשייתי.

דבר הממציא: "הצלחה של הפרויקט עשויה להוביל בעתיד לפיתוח של תהליך שבו פסולת הנייר גם תיעלם מהנוף וגם תהפוך להיות דלק ידידותי לסביבה".

5. בלונים של אנרגיה

השיטה: אחת הבעיות בטכנולוגיה הסולארית היא הצורך בשטח גדול לפרוס בו את הלוחות הסולאריים, קולטי השמש. ישראל אמנם עשירה בשמש, אבל ענייה בשטח. הפתרון שמצאו החוקרים, ד"ר פיני גודפיל, מהפקולטה לאווירונאוטיקה וחלל בטכניון, וד"ר יוסי קורי, מהחוג לאדריכלות, הוא בלונים סולאריים.

מדובר ב"אשכולות" של בלוני הליום עשויים לטקס, העטופים ברשת של לוחות גמישים וריקים וממירים אנרגיית שמש לחום. כמה בלונים כאלה מופרחים לאוויר, כאשר הם מחוברים זה לזה וקשורים לקרקע. ממרכז הקבוצה משתלשל כבל חשמלי, המוליך את החשמל לסוללה שעל הקרקע. שטח הפנים של הבלונים והגובה שבו הם נמצאים מגבירים את יעילות איסוף אנרגיית השמש.

איפה עומד: החוקרים כבר בנו אב טיפוס של אשכול בלוני הליום, הפריחו אותו ואף הצליחו להוכיח היתכנות של הפקת אנרגיה. כעת הם מחפשים מימון להמשך הפיתוח. עד קבלת הכסף, הפרויקט מושהה.

דבר הממציא: "אחרי שיגיע המימון, נעבור למחקר אינטנסיבי ונצליח בו".

6. קרן שמש ממוקדת

השיטה: פרופ´ דוד פיימן, מאוניברסיטת בן גוריון, שנחשב לחלוץ חקר האנרגיות החלופיות בארץ, בדק ומצא כבר לפני שנים כי קולטי השמש על גגות הבתים אינם יכולים לתת מענה אמיתי לייצור אנרגיה במחירים סבירים. הסיבה: התאים הסולאריים הרגילים, העשויים סיליקון, יקרים מדי ולא מספיק יעילים. לדבריו, תאים אלה טובים לקליטת אנרגיית השמש, אבל לא להפיכתה לחשמל. הפתרון שהוא מציע הוא להשתמש בחומר זול, כמו מראות זכוכית, לאיסוף קרני השמש, ואז למקד אותן על שטח קטן יחסית, והפעם של תאים שיודעים להמיר את השמש לאנרגיה של חשמל.

סטארט-אפ ישראלי, "זניט סולאר", רכש את הרעיון של פרופ´ פיימן והמשיך לפתח אותו. לדברי המנכ"ל רועי שגב, בקרוב ייבנה בקבוצת יבנה פיילוט ראשון עם 100 צלחות סולאריות קטנות שירכזו את אור השמש פי 1000 ויאירו תאים סולאריים שישמשו להפקת אנרגיה.

איפה עומד: החברה עובדת במלוא הקיטור על פיתוח הפרויקט ונערכת לגמר פיתוח וליציאה לשוק.

דבר הממציא: "עבודת הפיתוח והמחקר, הנעשית בחברה בארץ וגם בגרמניה, תניב פתרון מעולה. הטכנולוגיה שלנו תהפוך את השימוש באנרגיה סולארית למשתלמת מאד".

7. חשמל בחינם לכולם

השיטה: פרופ´ דורון אורבך, ראש הקבוצה לאלקטרו-כימיה באוניברסיטת בר-אילן, חולם זה שנים על היום שבו בנייני המגורים בישראל יספקו את צורכי החשמל שלהם בעצמם, בלי להיות תלויים בחברת החשמל.

החלום הזה הולך ומתממש בזכות שני פיתוחים: האחד של תלמידו, פרופ´ אריה צבן, שפיתח יריעה פלסטית המכילה תאים לקליטת אור השמש והפיכתם לחשמל. היתרון של היריעה, בהשוואה לקולט שמש רגיל, הוא שהיא זולה ויעילה הרבה יותר. הפיתוח השני שייך לפרופ´ אורבך עצמו: מדובר במערך מתוחכם וייחודי של סוללות, שיודעות לאגור ולאחסן את האנרגיה הסולארית ולאפשר שימוש פושט ונוח באנרגיה שהופקה.

איפה עומד: היריעה עברה כבר לשלב מסחרי, וזה אומר שבתוך זמן נוכל לקנות אותה בשוק, בעוד שפיתוח הסוללות דורש מחקר נוסף לפני שיעבור לייצור המוני.

דבר הממציא: "אני מאושר שהחזון שלי עומד בקרוב לקרום חיים ממשיים".

8. סודות הכור בדימונה

השיטה: בטכנולוגיה החדשה הזו לייצור חשמל משתמשים בשדה של מראות, שמרכזות את החום מקרני השמש לנקודה אחת בחלק העליון של מגדל שבו מותקן קולט אוויר מתוחכם. הקולט מקבל ריכוז חום גבוה מאד (כ-1200 מעלות צלזיוס), האוויר הכלוא בו מתחמם ומפעיל טורבינה המייצרת חשמל.

הפיתוח הזה נעשה על ידי "רותם תעשיות", גוף השיווק של קמ"ג (הקריה למחקר גרעיני), בשיתוף עם מכון ויצמן למדע. במקביל מפתחים ב"רותם" מערכת לאגירת החום. הפיתוח מבוסס על פטנט רשום של עובד הכור בדימונה, דן שגיא.

המערכת כוללת מכלי מתכת שבהם מלחים מותכים, המצליחים לאגור את החום המתקבל מהקרינה הסולארית באמצעות הפיכתם לנוזל, האנרגיה שנאגרה בתוכם משתחררת והופכת זמינה לשימוש.

איפה עומד: שני הפרויקטים נמצאים בשלבים מתקדמים של מחקר ולקראת הקמת אב-טיפוס.

דבר הממציא: "זו רק שאלה של זמן עד שנצליח להפוך את השימוש באמצעי אנרגיה חלופיים למשתלמים", אומר מני מועלם, מנהל הפיתוח העסקי של "רותם".

9. לייצר מימן ממים

השיטה: כדי לייצר חשמל, לוקחים דלק ושורפים אותו, וכך מקבלים אנרגיה. הבעיה היא שבתהליך שריפת דלק משתחררים לאוויר גזי חממה. אם במקום דלק מלכלך שורפים מימן, תוצר הלוואי של התהליך אינו גז מזהם – אלא מים.

היום מפיקים מימן מנפט, מפחם או מגז טבעי, אבל כאן נכנס לתמונה ד"ר אבנר רוטשילד, מדען בפקולטה להנדסת חומרים בטכניון, שזכה בשבוע שעבר ב"פרס ימיני" לחוקרים ישראלים צעירים בתחום מדעי הסביבה. ד"ר רוטשילד מנסה לייצר מימן ממים באמצעות קרינת שמש ופיתח תהליך שבו מופק מקרני השמש מטען חשמלי, שהוא חזק דיו כדי לפרק את מולקולת המים למימן ולחמצן. מה שעוד יפה בתהליך הוא העובדה שבעת שריפת המימן כדי לייצר חשמל, נוצרים שוב מים, שמהם אפשר להפיק מימן מחדש, וחוזר חלילה.

איפה עומד: המחקר נמצא בעיצומו.

דבר הממציא: "אני מאמין שלמימן יש עתיד גדול בתחום האנרגיה החלופית".

10. בית חרושת חיידקי

השיטה: זה שנים מניחים המדענים כי מימן יהיה "דלק העתיד". קבוצת חוקרים מצרפת, ספרד, שוודיה, אנגליה, פורטוגל וישראל חוקרים כעת את האפשרות לייצר חיידק שיפיק מימן באופן נקי וכדאי כלכלית. שהרי, אם אפשר להנדס אצות וחיידקים כדי ליצור דלקים ביולוגיים, אשפר גם לגרום לאותם חיידקים לייצר מימן.

קבוצת המדענים החלה לבחון סוג מסוים של חיידקים, שנקראים "ציאנו-בקטריה" (שבעבר כונו לעיתים "אצות כחולות ירוקות", למרות שהם לא אצות). ליצורים החד תאיים האלה יש היסטוריה ארוכה של ייצור חומרים חיוניים לאדם: הם היו בין היצורים הראשונים ששחררו חמצן לאטמוספרה של כדור הארץ (דבר שסלל את הדרך לאבולוציה של בעלי החיים הנושמים חמצן), וחלקם מחזיקים חנקן בקרקע, כך שצמחים כמו אורז יכולים לנצל אותו.

החוקרים בוחנים שיטות להנדס גנטית את מרכיבי החיידק הזה ולעצב אותם באופן שיתחילו לייצר מימן. פרופ´ דן תופיק מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן למדע, חבר הצוות הבינלאומי, הצליח כבר להגיע לתוצאה ראשונית טובה.

איפה עומד: המחקר נמצא עדיין בראשיתו, אף שהחוקרים אופטימיים לגביו.

דבר הממציא: "לציאנו-בקטריה יש מוניטין מפוארים בייצור חמצן ואנחנו נהפוך אותו לבית חרושת לייצור מימן".