בטכניון מייצרים דלק מחיידקים

בשנים האחרונות נערכו לא מעט מחקרים שבחנו את האפשרות להפיק אנרגיה ומימן מחיידקים פוטוסינתטיים. כעת פרסם כתב העת
Nature Communicationsטכנולוגיה חדשה שפותחה בטכניון, המאפשרת קציר של אנרגיה מחיידקים פוטוסינתטיים, הידועים גם בשם ציאנובקטריה. מדובר במשפחה של חיידקים הנפוצה באגמים, בימים ובסביבות אחרות, כאשר חיידקים אלה פיתחו במהלך האבולוציה מנגנוני פוטוסינתזה המאפשרים להם לייצר אנרגיה לעצמם מאור השמש. יתר על כן, הם מייצרים אנרגיה גם בחשיכה באמצעות מנגנוני נשימת תא, המבוססים על פירוק סוכר, שנוצר כתוצאה מחשיפה לאור.

חשיבותם של החיידקים הפוטוסינתטיים רבה, שכן הם המקור לחמצן שבאטמוספרה ומקור חיוני של חומר אורגני (כגון סוכר) המהווה חוליה ראשונה בשרשרת המזון. לחיידקים יש "תאים סולאריים" טבעיים(PBS) שבעזרתם הם קולטים קרינת שמש בספקטרום רחב של עוצמות ואורכי גל – בין 400 ל-700 ננומטר – וכך מנצלים היטב את מקור האנרגיה הבלתי נדלה הזה.

את אותה אנרגיה הם מנתבים אל מרכזי הריאקציה הכימית שבהם הם מפרקים מים, תוך יצירת זרם אלקטרונים ויוני מימן המשמשים לייצור אנרגיה כימית, שבאמצעותה הם מייצרים לעצמם מזון. חוקרי הטכניון יצרו מערכת להפקת אנרגיה הן מתהליך הפוטוסינתזה והן מהתהליך הנשימתי. פירוש הדבר הוא שהאנרגיה נאספת גם בשעות היום (פוטוסינתזה) וגם בחשיכה (נשימה). את האנרגיה הנאספת רתמו החוקרים לייצור חשמל, שמנוצל כדי להפיק מימן. חוקרים רבים מאמינים כיום שמימן הוא דלק העתיד, שכן כלי רכב המונעים במימן אינם פולטים שום זיהום, רק מים.

המערכת מבוססת על photocurrent – זרם חשמלי הנוצר כתוצאה מאור. החוקרים גילו כי מדובר בזרם יציב למדי, המאפשר הפקה רציפה של מימן. להערכתם מדובר במקור אנרגיה מבטיח שכן זוהי אנרגיה נקייה שאינה מזהמת לא בשלב הייצור ולא בשלב השימוש בתוצריה (דלק מימן).

המחקר נערך במשותף על ידי פרופ' נעם אדיר מהפקולטה לכימיה, פרופ' גדי שוסטר מהפקולטה לביולוגיה ופרופ' אבנר רוטשילד מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון, תוך שיתוף פעולה בין הדוקטורנטים גדיאל סאפר ודן קלמן ועמיתיהם מבּוֹכוּם, גרמניה וממכון ויצמן למדע.

שלושת החוקרים שיתפו פעולה גם בעבר, בין השאר בהפקת אנרגיה מעלי תרד באמצעות אור השמש – מחקר שהתפרסם גם הוא ב-Nature Communications, לפני שנתיים.

עוד סיפורים מחזית המדע - בערוץ הטלגרםשלנו!