שתפו‬        

אסף בן נריה

מלכודת לפחמן

שתי חברות בינלאומיות ופיתוח ישראלי חדש מציעים טכנולוגיות לתפיסה של הפחמן הדו-חמצני מהאוויר ושימוש בו ליצירת דלקים ירוקים ולעידוד התנובה החקלאית בחממות
9 בינואר 2016



מפעלי תעשייה בכל העולם אחראים למרבית הפחמן הדו-חמצני הנפלט לאוויר. צילום: Kibae Park/Sipa Press
מפעלי תעשייה בכל העולם אחראים למרבית הפחמן הדו-חמצני הנפלט לאוויר. צילום: Kibae Park/Sipa Press

 

לראשונה בעידן הנוכחי, ריכוז הפחמן הדו-חמצני באוויר חצה את רף 400 החלקים למיליון (ppm). ריכוז שיא מסוכן זה נמדד בהוואי, במצפה הממוקם על הר הגעש לואה שבו מתועד ברצף משנת 1958 ריכוז הגז באוויר. נתון זה משקף עלייה שנתית ממוצעת של 2 חלקים למיליון במשך 20 השנים האחרונות.

אם תימשך הדהירה מעלה, וריכוז הפחמן הדו-חמצני באוויר יגיע לריכוז של 450 חלקים למיליון שאליו מתייחסים המדענים כאל קו אדום עליון (חלק מהמדענים מתייחסים ל-350 ppm כאל הקו העליון המסוכן), אנו צפויים לתחילתו של עידן חם הרבה יותר ממה שהכרנו עד היום.

חברות מסחריות חדשות מפיחות אוויר ברעיון ישן שעיקרו הפיכת הפחמן הדו-חמצני ממטרד למשאב. קצירת הפחמן הדו-חמצני מהאוויר היא אחת הטכנולוגיות המבטיחות לשנת 2016, כך לפי מאמר שפורסם באחרונה בכתב העת nature ובחן את התחומים המדעיים החמים לשנת זו.

מהאוויר אל מכל הדלק

בקלגרי שבקנדה, חברה בשם "קרבון אנג'ינירינג" (Carbon Engineering), מצליחה להלהיב רבים עם הטכנולוגיה החדשנית שהציגה ללכידת הפחמן הדו-חמצני ישירות מהאוויר החופשי, והפיכתו לדלק באמצעות תהליך כימי מורכב.

הטכנולוגיה החדשנית פותרת שתי בעיות בבת אחת: הפחתה של גז החממה העיקרי באוויר, ויצירת דלק ירוק שאינו מזהם. צילום: b k, flickr
הטכנולוגיה החדשנית פותרת שתי בעיות בבת אחת: הפחתה של גז החממה העיקרי באוויר, ויצירת דלק ירוק שאינו מזהם. צילום: b k, flickr

למרות העלייה הדרמטית בריכוז גז החממה הזה בשנים האחרונות, בכל זאת ריכוזו באוויר מהווה שברי אחוזים מעטים בלבד. תחנות כוח, מפעלי זיקוק לדלק ומפעלים תעשייתיים אחראיים יחדיו על 46% מפליטות גזי החממה לפי דוח של הפאנל בין ממשלתי לשינוי אקלים (IPCC). במתקנים אלה הפליטות הן ממוקדות ועבורם כבר יש פתרון לתפיסת הפחמן הדו-חמצני.

לכידת הפחמן הדו-חמצני מתוך האוויר החופשי מאפשרת טיפול בכל המקורות שאינם ממוקדים, שהם פעילות חקלאית, כריתת יערות ושימושי קרקע נוספים  (שמהווים 24% מפליטות גזי החממה), תחבורה (14%) ופליטות מייצור ומשימוש בבטון ובחומרי בנייה במבנים שונים (6%).

התהליך המורכב מתבצע באמצעות העברת האוויר דרך מגדלים המכילים אשלגן קאוסטי (פוטסיום הידרוקסיד) המגיב עם הפחמן וסופח אותו ליצירת תערובת נוזלית עשירה בפחמן דו-חמצני. הפחמן שבתערובת משוקע על גבי כדוריות, ובהמשך מחממים אותן והוא מופרד מהן.

כיום משחררים את הגז לאוויר, אך עם השלמת המתקן התעשייתי הראשון בעולם להפרדת פחמן דו-חמצני מהאוויר, מתכננים ב"קרבון אנג'ינירינג" להשתמש בו ליצירת דלקים נוזליים.

תנו להם פחמן דו-חמצני

הדמיה של מתקן בסדר גודל תעשייתי ללכידת פחמן דו-חמצני מהאוויר. צילום מסך מתוך סרטון של חברת Carbon Engineering
הדמיה של מתקן בסדר גודל תעשייתי ללכידת פחמן דו-חמצני מהאוויר. צילום מסך מתוך סרטון של חברת Carbon Engineering

בעוד האדם שובר את הראש במציאת דרכים ללכידת הפחמן הדו-חמצני מהאוויר, קל לשכוח שהמנגנון הזה קיים בכל צמח ונעשה ללא התערבות אדם על כל עלה רענן. חברת קליימ-וורקס (Climeworks) שואפת להגביר את התנובה בחממות חקלאיות על ידי העשרת האוויר שבהן בפחמן דו-חמצני. מחקרים מראים שעלייה בריכוזו בחממות לריכוז כפול ויותר יכולה להביא לעלייה בקצב הפוטוסינתזה וביבול החקלאי בעשרות אחוזים. בכך מושג רווח כפול, והצמח שמצליח להגביר את התפוקה שלו גם מטפל ביותר פחמן דו-חמצני וריכוזו באוויר יורד.

בדומה לטכנולוגיה של חברת קרבון אנג'ינירינג, בקליימ-וורקס מפיקים את הפחמן הדו-חמצני מהאוויר. בשונה ממנה, הם מתמקדים באוויר הנמצא סמוך למתקני שריפה תעשייתיים המאופיין ברמות גבוהות יחסית של פחמן דו-חמצני. קליימ-וורקס שתופסת את הפחמן על ידי שימוש בגרנולות סופחות – חומר גרגירי נקבובי שבאמצעותו אפשר להגדיל את שטח המגע בין האוויר והחומר הסופח, עתידה למכור את הפחמן הדו-חמצני כגז לאחת החברות הגדולות העוסקת בייצור ובתחזוקת חממות.

מי אמר שבישראל אי אפשר למצוא נפט?

במחלקה להנדסה כימית באוניברסיטת בן גוריון שבנגב נמצא מרכז בלשנר לקטליזה תעשייתית ופיתוח תהליכים. במרכז שוקדים בימים אלה על ייצור של דלק "ירוק" מפחמן דו-חמצני ומים – שני חומרי גלם שכיחים וזמינים. במרכז פותחה טכנולוגיה חדשנית להפיכת מימן (המופק ממים) ופחמן דו-חמצני לדלקים נוזליים. השיטה, שמאפשרת מחזור של הפחמן הדו-חמצני חזרה לנפט גולמי, תוארה באחרונה בכתב העת אקולוגיה וסביבה וחלקים ממנה נרשמו בפטנט.

ייחודה של הטכנולוגיה הוא בזרז (קטליזטור) שתפקידו להאיץ את התגובה הכימית. הזרז הייחודי מכיל שני מרכיבים מרכזיים: ברזל ואשלגן, ובנייתו היא תהליך מורכב שדרש התאמה דייקנית של שיטות ההכנה לתוצר הנדרש.

על פני הזרז מתבצעות תגובות כימיות בין המרכיבים השונים. בשלב הראשון מגיב הפחמן הדו-חמצני עם המימן ליצירת פחמן חד-חמצני. בשלב השני, מהפחמן החד-חמצני נוצרת תערובת פחמימנים, או במילים אחרות – הדלק הנוזלי המיוחל.

בישראל פועלת מעבדה שבה מחפשים דרכים  לייצור דלק מפחמן דו-חמצני ומים. צילום: פרופ' מוטי הרשקוביץ
בישראל פועלת מעבדה שבה מחפשים דרכים לייצור דלק מפחמן דו-חמצני ומים. צילום: פרופ' מוטי הרשקוביץ

לפי פרופ' מוטי הרשקוביץ, המשמש כמנהל מרכז בלשנר, "לעת עתה הפיכת חומרי גלם אלה לדלקים יקרה יחסית לדלקים שמופקים מנפט גולמי". לכן היישום בטווח הקצר מחייב שילוב של חומרי גלם אחרים, כגון גז טבעי. ההתקדמות בתהליך המחקר והפיתוח, מסביר פרופ' הרשקוביץ, מאפשרת קידום חלק מהטכנולוגיות הללו לשלב הניסיוני הבא של הפיתוח שהוא מתקן פיילוט כשלב לפני היישום המסחרי.

כבר היום כמה חברות מסחריות בין לאומיות הביעו עניין רב בפיתוח, והן מממנות חלק מהמחקרים. לאור ההחלטות שהתקבלו בוועידת פריז לשינוי אקלים אפשר לצפות שהעובדה שבייצור הדלק לא מוסיפים לסך הפחמן הדו-חמצני שקיים באוויר תהפוך אותו לאטרקטיבי יותר מדלקים חלופיים אחרים.

זה נראה כמו מדע בדיוני, אבל אנחנו רוצים להזכיר שבעבר השפכים בישראל היו מטרד בעייתי ביותר, ולרוב בחרו הרשויות להזרים אותם במורד הנחל הרחק ממוקדי האוכלוסין הגדולים. כיום ברור לכול שהשפכים הם משאב, ומחזורם הוא שמאפשר חקלאות בקנה מידה נרחב בנגב הצחיח. האם בעתיד יצליחו להפוך את הפחמן הדו-חמצני ממטרד למשאב? הכול תלוי בהפיכתה של הטכנולוגיה למחזור פחמן דו-חמצני לתחרותית מול האלטרנטיבות הקיימות, שלמרות מחירן הנמוך ברור שהן אינן מקיימות.

[youtube height="HEIGHT" width="WIDTH"]

https://www.youtube.com/watch?v=GkEAA7VnyhE

[/youtube]

בעקבות הכתבה ב"זווית", הסיפור פורסם ב-ynet

 




שתפו‬