שתפו‬        

עומר ירושלמי

למחזר את הפליטות מהאגזוז

אבטיפוס טכנולוגי חדש של חברה ישראלית עשוי לאפשר לעשות שימוש מעגלי בפחמן הדו-חמצני שנפלט ממנועי בעירה. התקווה היא שתהליך כזה עשוי להוביל למצב של אפס פליטת גזי חממה ממנועים
15 במאי 2021



העולם נמצא כיום במרוץ נגד הזמן במטרה להפחית את פליטות גזי החממה. רק בשבוע שעבר התחייב נשיא ארצות הברית, ג'ו ביידן, להפחית את פליטות גזי החממה במדינתו ב-50 אחוז עד 2030. זאת במסגרת ועידת האקלים הבינלאומית שנערכה ביוזמתו, ושבה השתתפו מנהיגי 40 מדינות מרחבי העולם. גם בישראל מתבצעים צעדים שונים להפחתת הפליטות, ביניהם קידומו של "חוק אקלים", שכולל התחייבות להפחית את היקף פליטת גזי החממה בלפחות 85 אחוז עד 2050 (ביחס לפליטות גזי החממה השנתיות שנמדדו ב-2015).

Shahar Solutions, חברה ישראלית חדשה, מנסה לקדם את העולם בצעד נוסף לקראת המטרה, ומציגה פיתוח שיהיה מסוגל, לטענת מקימיה, לצמצם לאפס את פליטת הפחמן הדו-חמצני ממנועי בעירה פנימית (כמו מנועי כלי רכב פרטיים). 

על פי Shahar Solutions, אב הטיפוס שהם פיתחו אוסף את החומרים שנפלטים ממנועי בעירה, בין אם מדובר במנוע של רכב פרטי או משאית, בקמין ביתי או אף בתחנת כוח. צילום: שחר פתרונות טכנולוגיים בע"מ Shahar Solutions Ltd

החברה הוקמה ב-2019 על ידי פרופ' גדי גולן מהמחלקה להנדסת חשמל באוניברסיטת אריאל בשומרון ומהנדס החשמל נתן שחר. שחר מעיד שכשהוא עבד כיועץ הנדסה בניו יורק, בעלי בתים פנו אליו בניסיון למצוא מענה הנדסי לרגולציה חדשה שהוטלה עליהם במטרה להפחית פליטת גזי חממה בבתים. שחר וגולן, ששימש כמנחה שלו במהלך לימודי התואר השני, הגו רעיון לפתרון: התקן חדש שיאסוף פליטות פחמן וימיר אותם לגז מתאן.

על פי Shahar Solutions, אב הטיפוס שהם פיתחו אוסף את החומרים שנפלטים ממנועי בעירה, בין אם מדובר במנוע של רכב פרטי או משאית, בקמין ביתי או אף בתחנת כוח. מדובר בבלון מיוחד, שגודלו מותאם למנוע שאליו הוא מתחבר. החומרים השונים שמשתחררים בתהליך הבעירה, בין אם מדובר בפחמן דו-חמצני, בחנקן או במים, נאספים בבלון, שם הם עוברים תהליכים כימיים שונים שמפרידים את הפחמן הדו-חמצני משאר החלקיקים. "בסוף אנחנו מפיקים פחמן דו-חמצני, שאותו אנחנו ממירים למתאן", אומר גולן.

ממשימות למאדים לרכב הפרטי

טכנולוגיית הפקת המתאן מפחמן דו-חמצני שבה משתמשת החברה מבוססת על תגובת סבטייה (Sabatier), עקרון מדעי שהתגלה כבר ב-1897 על ידי הכימאי הצרפתי זוכה פרס הנובל פול סבטייה. על פי עקרון זה, הוספת מימן לפחמן דו-חמצני שנמצא בטמפרטורה ובלחץ גבוהים בנוכחות זרז (חומר שמאיץ תגובות כימיות) ממירה את החומרים למתאן ומים. 

תגובת סבטייה יכולה לשמש בין היתר במשימות למאדים, אבל עד היום לא נעשה בה שימוש מסחרי, מכיוון שיש בה כאמור צורך במימן. מימן הוא היסוד הנפוץ ביותר ביקום, אך בכדור הארץ הוא קיים כמעט אך ורק כחלק מתרכובות, שכוללות גם יסודות אחרים – כשהעיקרית שבהן היא מים. אפשר להפיק מימן ממים – במקרה הזה, מהמים שנפלטים גם ככה מבעירה ממנועים, אבל לשם כך יש צורך להשקיע כמות רבה מאוד של אנרגיה. לכן, מוצרים שבהם נעשה שימוש בתגובת סבטייה לא היו כלכליים עד היום.

להשתמש במקום לפלוט לאטמוספרה

בחברת Shahar Solutions הגו מספר רעיונות שנועדו להתמודד עם הקושי להשיג בצורה כדאית-כלכלית את האנרגיה הרבה שדרושה לצורך הפקת המימן. "אפשרות אחת היא להשתמש בחשמל חינמי מאנרגיות חלופיות, כמו תאי שמש שיוצמדו למערכת שלנו", אומר גולן. "אפשרות אחרת היא לעבוד עם תעריפי מינוס, שחלים החל מחצות הלילה". במדינות שונות בעולם, החשמל זול יותר בשעות אלה, כדי שאנשים יעדיפו להשתמש בחשמל בזמנים שבהם הצריכה נמוכה יותר, ולא בשעות היום, שבהן קיים עומס גדול יותר על תחנות הכוח (בישראל מופעל תעריף זה לצרכנים שבוחרים בכך בלבד). לדברי גולן, המערכת שהם פיתחו מסוגלת לאגור את פליטת המנועים בבלונים עד שעת הכושר המתאימה, ולהמיר אותה למתאן בזמן שבו האנרגיה זולה.

יש לציין שהמתאן עצמו הוא גז חממה, שהאפקט שלו פי 28 חזק יותר מזה של פחמן דו-חמצני (לאורך 100 שנות שהות באטמוספרה). לכן, הפיתוח החדש כולל גם דרכים להשתמש במתאן, כך שלא יהיה צורך לשחרר אותו אל האטמוספרה. "את המתאן אפשר לאגור עד לפעם הבאה שבה ישתמשו במנוע הבעירה, או להחזיר אותו ישר חזרה למנוע ולשרוף אותו, מה שישפר את ביצועי המנוע", אומר גולן. "אומנם גם שריפת המתאן החדש שהופק יוצרת פליטה של פחמן דו-חמצני, אבל גם אותו אפשר לתפוס, ולהפוך באותו תהליך למתאן, וחוזר חלילה".

עד כה, החברה פיתחה אב טיפוס של המוצר, שמתאים למנועי כלי רכב פרטיים ולגנרטורים. איור: שחר פתרונות טכנולוגיים בע"מ Shahar Solutions Ltd

עד כה, החברה פיתחה אב טיפוס של המוצר, שמתאים למנועי כלי רכב פרטיים ולגנרטורים. לדברי החברה, התכנון הוא להתרחב בקרוב לסוגים נוספים של מנועים.

לדברי גולן, יש למוצר חשיבות רבה למרות שהוא מיועד למנועים שפועלים על דלקי מאובנים מזהמים. "קיימות כוונות להגדיל את השימוש במקורות מתחדשים, אבל אלה תהליכים שלוקחים זמן רב", הוא אומר. לדבריו, פתרון כמו זה שהחברה מציעה עשוי לקסום גם ליצרני דלקי המאובנים, נוכח העובדה שהביקוש לאנרגיה ירוקה יותר הולך ומתגבר כיום.

חומר שלא קל לתפוס

עם זאת, כמו כל פיתוח חדש, את ההבטחות של Shahar Solutions יש לקחת עם קמצוץ של מלח. החברה נמצאת כיום בשלב ראשוני מאוד, וקיים עדיין צורך לוודא שהרעיון שהם מציגים הוא אפשרי הנדסית ומשתלם כלכלית. "מדובר ברעיון של כלכלה מעגלית: כל מה שמיוצר מומר בחזרה לחומרי גלם", מסביר פרופ' דוד ברודאי מהמחלקה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון. "עם זאת, קשה להבין בשלב הנוכחי של אב הטיפוס איך התהליך מתבצע באופן כלכלי במנועים שונים, והשטן נמצא תמיד בפרטים".

"פחמן דו-חמצני הוא חומר שלא קל לתפוס, ולצערנו, 100 אחוז יעילות הוא נתון שקיים רק בסיפורים", מוסיף ברודאי.

car exhaust, exhaust, automobile
לדברי גולן, יש למוצר חשיבות רבה למרות שהוא מיועד למנועים שפועלים על דלקי מאובנים מזהמים. Photo by Nerivill on Pixabay

נושא בעייתי נוסף הוא השימוש באנרגיה בתהליך הפקת המימן. "כמות האנרגיה שדרושה לתהליך גדולה מאוד, ולכן אם המערכת תפעל על אנרגיה מתחדשת היא תצטרך שדה של קולטי שמש, ולא תוכל להיות קטנה", אומר ברודאי. "מעבר לכך, אם ייעשה שימוש בחשמל מהרשת הארצית, חשוב לזכור שאחוז נכבד ממנו מיוצר ממקורות מתכלים, כך שצריך לשים לב שלא ייווצר מצב שבו הפליטה תזוז ממקום אחד למקום אחר – והפחמן הדו-חמצני שלא נפלט מהקמין הביתי ייפלט במקום זאת מתחנת הכוח הארצית". 

אלמנט סביבתי שלילי משמעותי נוסף שהפיתוח החדש לא יפתור, ואף עלול להנציח, הוא הזיהום שנפלט בתהליכי הכרייה או השאיבה, הזיקוק וההובלה של דלקי מאובנים, ופליטתם של מזהמים נוספים בעת שריפתם (מעבר לפחמן הדו-חמצני), כגון חלקיקים נשימים עדינים הקטנים מ-2.5 מיקרון (PM2.5), תחמוצות חנקן וגופרית, אדי כספית, תרכובות אורגניות נדיפות ועוד. בנוסף, קיימת גם אפשרות שיישום קליטה של פחמן דו-חמצני מבעירה של דלקי מאובנים תאריך את זמן השימוש בהם בעתיד, ואף תאט את קצב המעבר לאנרגיות מתחדשות.

האם הבטחותיה של Shahar Solutions יתממשו במלואן? ימים יגידו. כך או כך, אין ספק שבמאבק נגד משבר האקלים יש חשיבות רבה לניסיונות כאלה לחשוב מחוץ לקופסה, שמהווים צעדים קטנים (וייתכן שגדולים) בדרך הנכונה.


בעקבות הכתבה ב"זווית" הסיפור פורסם גם ב- וואלה!

שתפו‬        


הירשמו לניוזלטר שלנו

עקבו אחרי זווית