האצות שמייצרות אנרגיה וחלבון בקנה מידה תעשייתי

מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב ואוניברסיטת בן גוריון מציג פריצת דרך משמעותית בתחום האנרגיה המתחדשת: ייצור מימן ירוק באמצעות מיקרו־אצות, בקנה מידה תעשייתי, תוך שמירה על הביומסה כחומר גלם איכותי למזון ולתעשייה.

המחקר הובל על ידי ד״ר תמר אלמן והפרופ׳ יפתח יעקובי מבית הספר למדעי הצמח וביטחון מזון בפקולטה למדעי החיים ע״ש ג׳ורג׳ וייז, אוניברסיטת תל אביב, בשיתוף ד״ר שבתאי איזק מהמחלקה להנדסה אזרחית וסביבתית באוניברסיטת בן־גוריון בנגב. המחקר פורסם בכתב העת המדעי היוקרתי International Journal of Hydrogen Energy.

לייצר מימן מבלי לפגוע בתאים

במסגרת המחקר, החוקרים התמקדו בזן ייחודי של האצה הירוקה Chlamydomonas reinhardtii, המסוגל לייצר מימן בתהליך פוטוביולוגי – כלומר, תוך שימוש באנרגיית השמש – ללא צורך בתנאי רעב קיצוניים. עד כה, רוב שיטות ייצור המימן מאצות הסתמכו על פגיעה מכוונת בתאים, מה שמנע שימוש מעשי בביומסה לאחר סיום התהליך. במחקר הנוכחי הוכח כי ניתן לייצר מימן באופן רציף במשך מספר ימים, מבלי לפגוע בשלמות התאים.

באמצעות תכנון מחודש של פוטוביוריאקטורים – מערכות גידול מוארות לאצות – הצליחו החוקרים להגיע לקצב ייצור הגבוה פי שישה מהניסויים המעבדתיים הקודמים. הייצור נמדד בנפחים של ליטרים, ולא בהערכות תיאורטיות, מה שמקרב את הטכנולוגיה לשלב יישומי.

פרופ' יעקובי: "אחד הממצאים המרכזיים של המחקר נוגע לביומסה שנותרת לאחר ייצור המימן. בדיקות תזונתיות הראו כי האצות מכילות כ־47% חלבון, עם פרופיל מאוזן של חומצות אמינו, חומצות שומן חיוניות ורכיבים נוגדי חמצון כמו לוטאין ובטא־קרוטן. המשמעות: ניתן לנצל את האצות כתוצר בעל ערך כלכלי בתחומי המזון, המספוא והתוספים התזונתיים – ובכך לקזז חלק משמעותי מעלויות ייצור המימן".

רמה תחרותית בשוק האנרגיה הירוקה

בנוסף, החוקרים ביצעו ניתוח כלכלי המבוסס על נתונים של מתקן גידול אצות מסחרי פעיל בישראל. לפי ההערכות, בתנאים הנוכחיים עלות ייצור המימן לקילוגרם גבוהה מאוד. עם שיפורים עתידיים בצפיפות האצות ובקצב הייצור, העלות עשויה לרדת לרמה של 2–3 דולר לקילוגרם – רמה הנחשבת תחרותית בשוק האנרגיה הירוקה.

לסיכום, החוקרים מדגישים כי הטכנולוגיה אינה מיועדת להחליף ייצור מימן תעשייתי רחב היקף, אלא להשתלב במתקני אצות קיימים, כפתרון משלים לייצור אנרגיה נקייה לצד חלבון בר־קיימא. בכך, מציע המחקר מודל חדש המחבר בין אנרגיה מתחדשת, חקלאות מתקדמת וכלכלה מעגלית – תחומים שבהם לישראל יתרון יחסי ברור.

"שילוב ייצור מימן ירוק בתוך מתקני גידול אצות קיימים פותח פתח לגישה חדשה לייצור אנרגיה מתחדשת – כזו שאינה מתחרה בייצור מזון אלא משתלבת בו," מסכם פרופ' יעקובי. "הביומסה תמיד שווה יותר מהמימן עצמו, אבל דווקא העובדה הזו מאפשרת להפוך את המימן לתוצר נלווה כלכלי וריאלי. המודל שהוצג במחקר מציב את ישראל בחזית המחקר העולמי בתחום המימן הביולוגי, ומדגים כיצד חדשנות מדעית יכולה להפוך לפתרון יישומי בעל ערך סביבתי וכלכלי גם יחד. לאור זאת, הפרויקט נמצא כיום בשלב מסחור וגיוס כספים לצורך מסחרו".