שתפו‬        

נעה רובין

הסרטנים שמייצרים דלק

מחקר חדש מצא שסרטנים קטנים יכולים לסייע לייצר דלק ביולוגי ידידותי לסביבה מפסולת עצים

9 באפריל 2019



 

 

אחד הטרנדים הבולטים בתחום הסביבתי בשנים האחרונות הוא הפיתוח של דלק ביולוגי מסוגים שונים. מעבר לרצון להיטיב עם הסביבה ולגמול אותנו מהתלות בדלקי מאובנים מזהמים, מדובר בתחום בעל פוטנציאל כלכלי גדול במיוחד, שעל פי התחזיות צפוי לגלגל כ-180 מיליארד דולר בשנים הקרובות.

למעשה, הטרנד הזה הוא לא לגמרי חדש כפי שנדמה. אחד האופנים שבהם נעשה שימוש בחומר ביולוגי כמקור אנרגיה הוא שריפת עצים, נוהג שקיים כבר אלפי שנים. עם זאת, האופן שבו נעשה בעץ שימוש בעבר היה מזהם לא פחות מהשימוש בדלקי מאובנים כמו נפט ופחם. כמוהם, גם העץ מכיל כמות פחמן גדולה, ששריפתה פולטת גזי חממה לאטמוספרה. כמו כן בעירת העץ שימשה בעבר ליצירת קיטור, אך אינה יכולה לשמש מנועי בעירה פנימית המנצלים דלק נוזלי כמו סולר או בנזין.

השימוש בדלק ביולוגי כיום מתבסס על תהליך תסיסה של חומר ביולוגי ליצירת אתנול, מתנול ודלקים נוזליים אחרים, שעשויים להחליף את תוצרי הנפט. אולם תהליכי הפיכת החומרים הביולוגיים עתירי האנרגיה לנוזלים עתירי אנרגיה כגון האתנול עדיין אינם יעילים דיים מבחינה כלכלית.

מיליארד טון צלולוז

מחקר חדש שפורסם בכתב העת Nature communications, הציע מקור ביולוגי נוסף אשר יכול לשמש כדלק. במחקר התגלה כי סרטנים מסוג גריבלס (Gribbles) יכולים לפרק גזעי עצים, כך שניתן יהיה להשתמש בהם כמקור אנרגיה ידידותי יותר לסביבה.

איך זה עובד? גזע העץ מורכב ממספר סוכרים ובעיקר מצלולוז, שהוא פולימר (מולקולה ארוכה מאוד, שמורכבת מהרבה תת יחידות זהות- מונומרים), המורכב מ-15,000-10,000 מולקולות של סוכר הגלוקוז המחוברות זו לזו. בעץ יש גם פולימר סוכרי נוסף הנקרא ליגנין והוא מהווה כ-30 אחוז מהמסה. "בדופן העץ מחובר הליגנין לצלולוז ויוצר חומר חדש: ליגנוצלולוז, שהוא בעל מבנה חזק, כמעט גבישי, ועובדה זו הופכת אותו למאוד לא-מסיס ולקשה לפירוק", מסביר פרופ' גלי פראג מאוניברסיטת תל אביב, שחוקר מבנים של חלבונים ואנזימים ומפענח את המבנים אטומיים שלהם. "תפקידו המרכזי של הצלולוז הוא לשמור על חוזקו ועמידותו של העץ". בדומה לצלולוז, הכיטין (Chitin) הינו פולימר סוכרי המתארגן למבנה גבישי ומהווה את המעטה (שיריון) של חרקים וחיות אחרות וכך מתפקד כדי לשמור על יציבות המבנה שלהם".

תצלום מיקרוסקופי של סרטן מסוג גריבל, שיכול לפרק גזעי עצים, כך שניתן יהיה להשתמש בהם כמקור אנרגיה ידידותי יותר לסביבה

 

הצלולוז והכיטין הם הביופולימרים הנפוצים ביותר בטבע ומעריכים כי למעלה ממיליארד טון של צלולוז וכמות דומה של כיתין נוצרים על כדור הארץ מדי שנה. הכיטין והצלולוז אינם מתפרקים באופן ישיר בבעלי חיים. בבעלי חיים שתזונתם מבוססת על אכילת עשב (מעלי גירה) מתקיימת סימביוזה עם חיידקים המסוגלים לפרק צלולוז לגלוקוז. חיידקים אלו מפרישים אנזימים המתארגנים לקומפלקס הנקרא צלולוזום המפרק את הצלולוז בקיבה הראשונה (מתוך ארבע) של פרות, כבשים ועיזים למשל. יונקים אלו אינם מסוגלים לפרק עץ קשיח אלא רק עשב רך יחסית.

במחקר החדש התגלה כי סרטני הגריבלס מייצרים אנזים המפרק את הליגנוצלולוז, באופן שייעל את התהליך של הפקת דלק ביולוגי ויהפוך אותו לסביבתי יותר.

"חרקים וסרטנים מוגנים על ידי הכיטין, שמהווה מעין מעטה שמשמש עבורם כשלד חיצוני. בשונה מהתארכות העצמות שלאחריה מתארכת רקמת השריר – כמו אצל יונקים למשל – במהלך הגדילה של הסרטנים, הכיטין נושר מהם וצומח שוב. על מנת לאפשר תהליך זה, אורגניזמים אלה חייבים להיות מסוגלים לפרק את הכיטין וליצור אותו מחדש", אומר פראג, שמוסיף שייתכן כי הדמיון בין הכיטין לליגנוצלולוז, אפשר לאנזימים המפרקים את הכיטין לעבור שינוי קטן במהלך האבולוציה שמקנה לאנזים החדש את היכולת לפרק ליגנוצלולוז.

מכיוון שהצלולוז הוא הפולימר הביולוגי הנפוץ בעולם, לשיטה שתאפשר פירוק יעיל של עצים וצמחים אחרים לפני שמשתמשים בהם כמקור נקי לייצור אנרגיה עשויה להיות חשיבות גדולה בהורדת העלות שביצור דלק ביולוגי.

סביר להניח שיהיה ניסיון להשתמש בשאריות של עצים ממקורות אחרים בתעשייה, ולא לגדל עצים במיוחד עבור הדלק. תצלום: raquel raclette – unsplash

 

דלק במקום אוכל?

עם זאת, חשוב לציין ששימוש מוגבר בעצים כמקור לדלק ביולוגי עלול להיות גם הוא בעל השלכות סביבתיות בעייתיות. השימוש הגובר בביודיזל, למשל, בא על חשבון גידולים חקלאיים אחרים. בין מקורות האנרגיה עבור יצירתו ניתן למצוא גידולי תירס וגידולי סויה והאפשרות לייצר דלק מגידולים אלה העלתה את החשש כי תיגרם עלייה במחירם, כי תיווצר תחרות בין היבול שישמש כמקור מזון לאדם ליבול שישמש כמקור לאנרגיה (ולכך עלולות להיות השלכות הרות אסון לאוכלוסיות מעוטות יכולת כלכלית ולמדינות עולם שלישי).

"במקרה של הפיתוח החדש סביר להניח שיהיה ניסיון להשתמש בשאריות של עצים ממקורות אחרים בתעשייה, ולא לגדל עצים במיוחד עבור הדלק", אומר פראג. עם זאת, גם במקרה כזה צריך לחשוב על המעגל הביולוגי השלם ולא רק על היבט אחד שלו. "ייתכן ששימוש מופרז בעצים עלול ליצור אפקט פרפר שלילי: כריתת העצים עלולה להוביל לכך שכלל המערכת האקולוגית תצא מאיזון", כריתת עצים מקטינה את בתי הגידול, ועלולה להקשות על שרידותם של מינים מסוימים.

על כן, אומר פראג, יש לחקור את הנושא לעומק לפני שמוציאים לפועל את השימוש בשיטה זו. האתגר האמיתי הוא לשלב בין כמות לאיכות – כלומר, לייצר דלק יעיל וזול, אך גם כמה שפחות מזהם.

 


בעקבות הכתבה ב"זווית" הסיפור פורסם גם ב-מאקו

שתפו‬        


הירשמו לניוזלטר שלנו

עקבו אחרי זווית