חוקרים קוצרים זרם חשמלי מאצות ים

  חקלאות ימית 2022 האיחוד האירופי
זרם חשמלי מתרשים אצות

הדמיה של תהליך קצירת זרם חשמלי מאצות ים: האצות משחררות מולקולות המעבירות אלקטרונים אל אלקטרודת נירוסטה (האנודה). האלקטרונים עוברים לאלקטרודה השנייה (קתודה פלטינה) שיכולה להפחית פרוטונים המצויים בתמיסת האלקטרוליט של מי הים לגז מימן. ניתן להשתמש בזרם באופן ישיר, או אם מייצרים מימן, הגז יכול לשמש כדלק נקי עתידי.

Rחוקרים מה המכון הישראלי לטכנולוגיה (טכניון) פיתחו שיטה חדשה הקוצרת זרם חשמלי ישירות מאצות ים בצורה ידידותית ויעילה לסביבה. הרעיון, שעלה לדוקטורנט יניב שלוסברג בזמן שחייה בחוף הים, פותח על ידי קונסורציום של חוקרים משלוש פקולטות בטכניון החברות בתוכנית הגרנד טכניון לאנרגיה (GTEP), יחד עם חוקר מהאוקיאנוגרפיה הישראלית. ומכון למחקר לימנולוגי (IOLR).

הנושאים הבעייתיים של דלקים מאובנים הם הכוח המניע מאחורי מחקר על שיטות של מקורות אנרגיה חלופיים, נקיים ומתחדשים. אחד מהם הוא השימוש באורגניזמים חיים כמקור לזרמים חשמליים בתאי דלק מיקרוביאליים (MFC). חיידקים מסוימים יכולים להעביר אלקטרונים לתאים אלקטרוכימיים כדי לייצר זרם חשמלי. יש להאכיל כל הזמן את החיידקים וחלקם פתוגניים.

טכנולוגיה דומה היא תאים ביו-פוטואלקטרוכימיים (BPEC). באשר ל-MFC, מקור האלקטרונים יכול להיות מחיידקים פוטוסינתטיים, במיוחד ציאנובקטריה. ציאנובקטריות מייצרות את המזון שלהן מפחמן דו חמצני, מים ואור שמש, וברוב המקרים הן שפירות.

קבוצות המחקר של פרופ' נועם אדיר, והדוקטורנט יניב שלוסברג, פיתחו בעבר טכנולוגיות שהשתמשו בציאנובקטריה להשגת זרם חשמלי ודלק מימן, כפי שפורסם ב תקשורת טבע ומדע.

עם זאת, לציאנובקטריה יש כמה חסרונות. הם מייצרים פחות זרם בחושך, מכיוון שלא מתבצעת פוטוסינתזה. כמו כן, כמות הזרם המתקבלת עדיין קטנה מזו המתקבלת מטכנולוגיות של תאים סולאריים, כך שאמנם הוא שפיר יותר מבחינה סביבתית, אך ה-BPEC פחות אטרקטיבי מבחינה מסחרית.

מעבר מציאנובקטריה לאולבה

במחקר זה החליטו החוקרים מהטכניון ו-IOLR לנסות לפתור את הבעיה באמצעות מקור פוטוסינתטי חדש - אצות ים. מינים רבים ושונים של אצות גדלים באופן טבעי בחופי הים התיכון של ישראל, במיוחד אולבה (ידוע גם כ חסה ים) אשר גדל בכמויות גדולות ב-IOLR למטרות מחקר.

את המחקר הובילו פרופ' נועם אדיר ויניב שלוסברג, מהפקולטה לכימיה ו-GTEP של שוליך. הם שיתפו פעולה עם חוקרים נוספים מהטכניון: ד"ר טונדה תות (הפקולטה לכימיה שוליך), פרופ' גדי שוסטר, ד"ר דוד מאירי, נמרוד קרופניק ובנימין אייכנבוים (הפקולטה לביולוגיה), ד"ר עומר יחזקאלי ומתן מאירוביץ' (הפקולטה). מהנדסת ביוטכנולוגיה ומזון) וד"ר אלוורו ישראל מ-IOLR בחיפה.

חוקרי הטכניון/IOLR בנו מכשיר אב טיפוס שאוסף את הזרם ישירות ב- אולבה בור גידול. לאחר פיתוח שיטות חדשות לחיבור Ulva ו-BPEC, התקבלו זרמים גדולים פי אלף מאלו של ציאנובקטריה - זרמים שהם ברמה של אלו המתקבלים מתאי שמש סטנדרטיים. פרופ' אדיר מציין כי הזרמים המוגברים הללו נובעים מהקצב הגבוה של פוטוסינתזה של אצות, ומהיכולת להשתמש באצות במי הים הטבעיים שלהן כאלקטרוליט BPEC - התמיסה המקדמת העברת אלקטרונים ב-BPEC.

בנוסף, האצות מספקות זרמים בחושך, כ-50% מזה המתקבל באור. מקור הזרם האפל הוא מהנשימה - כאשר הסוכרים המיוצרים בתהליך הפוטוסינתזה משמשים כמקור פנימי של חומרים מזינים. באופן דומה ל- BPEC הציאנובקטריאלי, אין צורך בכימיקלים נוספים כדי להשיג את הזרם. ה-Ulva מייצרת מולקולות העברת אלקטרונים מתווכות המופרשות מהתאים ומעבירות את האלקטרונים לאלקטרודת BPEC.

הטכנולוגיה החדשה היא שלילית פחמן. האצות סופגות פחמן מהאטמוספרה במהלך היום תוך גידול ושחרור חמצן. במהלך קציר הזרמים במהלך היום, לא משתחרר פחמן. במהלך הלילה, האצות משחררות את הכמות הרגילה של פחמן מהנשימה.

"באמצעות הצגת מכשיר אב הטיפוס שלנו, אנו מראים שניתן לקצור זרמים משמעותיים מהאצות", אמר פרופ' אדיר. "אנו מאמינים שניתן לשפר עוד יותר את הטכנולוגיה המובילה לטכנולוגיות עתידיות של אנרגיה ירוקה."

החוקרים הציגו בכתב העת את השיטה החדשה שלהם לאיסוף זרם חשמלי ישירות מאצות ביו - גזורים וביו - אלקטרוניים. המאמר מתאר תוצאות שהתקבלו מחוקרים מהפקולטה לכימיה שוליך, הפקולטה לביולוגיה, הפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון, GTEP ו- IOLR.

כל הזכויות שמורות. נדרש הרשאה להדפסת מאמרים בשלמותם. חייב לכלול הצהרת זכויות יוצרים והיפר-קישורים חיים. איש קשר david@algaeplanet.com. Algae Planet מקבלת כתבי יד בלתי רצויים לעיון, ואינה לוקחת אחריות על תוקפן של טענות שהועלו במאמר המערכת שהוגש.

חקלאות ים ארה"ב 2022
מודעת אלגמטריה

נשים של אצות

הירשם

מועצת המשרות בתעשיית האצות

ארכיון

מדריך למתחילים

הירשם ל- Algae Planet

הצטרף לרשימת המנויים שלנו כדי לקבל את החדשות והעדכונים האחרונים מ-Algae Planet.

סיימת בהצלחה את המנויים!