פריצת דרך משמעותית מאפשרת לייצר דלק מפחמן דו-חמצני
ד"ר בריאן רוזן פיתח מתקן אלקטרוכימי שמאפשר המרה של הפחמן הדו חמצני לפחמן חד חמצני באופן בו לא נצרכת אנרגיה רבה. תהליך זה מאפשר ניצול מחדש של הפחמן ביצירת דלקים חדשים כשבמקביל נמנע זיהום אוויר על ידי פליטת הפחמן
התהליך שיצר ד"ר רוזן נעשה במתקן אלקטרוכימי שיכול להמיר פחמן דו-חמצני ((CO2 לפחמן חד חמצני. לאחר מכן, הפחמן החד חמצני מעורבב עם גז מימן ומומר לדלקים נוזליים סינטטיים, באמצעות סינתזת Fisher-Tropsch. לדבריו "תהליך זה הוא למעשה "פוטוסינתזה מלאכותית", כיון שבדומה לצמחים, אנו מעוניינים להשתמש באנרגיה מתחדשת (אנגריית שמש או כל אנרגיה אחרת שבהפקתה אין יצירת זיהום אוויר) ולהמיר פחמן דו-חמצני מהסביבה שלנו למקורות אנרגיה".
כדי להסביר את החשיבות במתקן שהוא פיתח מציין ד"ר רוזן כי בשנת 2010, סוכנות המידע האמריקאית לאנרגיה צפתה שהביקוש העולמי לאנרגיה יגדל ב -50% (מ- 500 קודריליון BTU ל -750 קודריליון BTU) משנת 2007 לשנת 2035. במקביל, הצורך בדלק נוזלי לתחבורה, תעשייה, מבנים וחשמל צפוי לעלות מכ-80 מיליון חביות לכ- 115 מיליון חביות, באותה תקופת הזמן. כיום דלקים מאובנים מספקים את מרבית דרישות האנרגיה העולמיים, וככל הנראה בעתיד הקרוב הם ימשיכו לספק את צרכי האנרגיה שלנו בעוד שפתרונות אנרגיה חלופיים עדיין נמצאים בשלבי המחקר.
אלא שהשימוש בדלקים מאובנים כמקור אספקת האנרגיה שלנו אחראי לפליטה השנתית של כמעט 60% מגזי החממה (GHG). כתוצאה מכך, ריכוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה עלה מ כ-300 חלקיקים למיליון (ppm) לכ-400 חלקיקים למיליון ב 100 השנים האחרונות, ועל פי מחקרים חדשניים בתחום נראה כי הדבר גורם להתחממות גלובלית.
לדבריו "הרעיון של המרת פחמן דו-חמצני לדלקים הוא לא רעיון חדש. מחקרים מדעיים בנושא החלו כבר לפני למעלה מ 30 שנה. אלא שלמרות מאמצי המחקר, הרעיון לא הפך להיות מסחרי כיון שהמרת פחמן דו-חמצני לפחמן חד-חמצני מצריכה רמת אנרגיה גבוהה. פחמן דו-חמצני הינה מולקולה יציבה ולא אנרגטית ולכן יש צורך להשקיע רמת אנרגיה גדולה בכדי להמירה למולקולת אנרגיה גבוהה יותר הנדרשת לייצור דלק. כלומר המכשול העיקרי לפוטוסינתזה מלאכותית מסוג זה הוא האנרגיה הגבוהה הנדרשת כדי להמיר פחמן דו-חמצני לפחמן חד-חמצני".
ד"ר רוזן מציין כי למרות השימוש הנהוג בזרזים הנהוג על ידי כימאים כדי להמיר חומר לחומר אחר היה קושי גדול לייצר מהפחמן הדו חמצני גז אחר שאפשר לנצלו כחלק מדלק חדש.
קושי זה נפתר על ידי המתקן שיצר ד"ר רוזן. "המתקן שלנו עושה שימוש בשני זרזים- משטח מתכת ונוזלים יוניים- במטרה להפחית את האנרגיה הנדרשת להמרת פחמן דו-חמצני. הפחמן הדו-חמצני מוזן לתוך המתקן האלקטרוכימי בו הוא יכול לקיים אינטראקציה עם נוזלים יוניים ומשטח מתכת, ואז ניתן להמירו לפחמן חד-חמצני כאשר חשמל מחומרי גלם מתחדשים מוזן למשטח המתכת.
האינטראקציה בין הפחמן הדו-חמצני והנוזלים היוניים משנה את הכימיקל המתווך לבעל צורת אנרגיה נמוכה ויציבה יותר, ובכך מקטינה את האנרגיה המוזנת הנדרשת להמרת פחמן דו-חמצני לפחמן חד-חמצני. לאחר מכן, המוצר, פחמן חד-חמצני משתחרר ממשטח המתכת משם יכול להישלח למתקנים בכדי להפוך לדלק".
הטכנולוגיה הזו של ד"ר רוזן יוצרת את האפשרות להמיר ביעילות פסולת פחמן דו-חמצני לדלקים באמצעות עודפי חשמל ממקורות מתחדשים (למשל שמש או רוח); היא גם מספקת דלק מלאכותי שיכול להיות מועבר דרך תשתית הבנזין הנוכחית שלנו (בניגוד לאנרגית מימן שמחייבת בנייה של צינורות ותחנות תדלוק חדשים). ומעל לכל האנרגיה הזו מספקת מקור אנרגיה חלופי שאינו מתחרה באספקת המזון (בניגוד להמרת תירס לאתנול).
המחקר פורץ הדרך של ד"ר רוזן התפרסם במגזין האקדמאי 'Science’. לדבריו "האוניברסיטה של אילינוי וחברת הסטארט-אפ ‘Dioxide Materials’ (שנוסדה ע"י אחד ממנחי הדוקטורט שלי, ריצ'רד מאסל) כרגע עובדים עם חברות אמריקאיות גדולות במטרה למסחר טכנולוגיה זו". עוד הוא הוסיף כי "מחקר זה נתמך ע"י מענקים ומלגות של מחלקת האנרגיה האמריקאית ומחלקת ההגנה האמריקאית".
כאמור ד"ר רוזן שוהה כעת בישראל כעמית מחקר של תכנית פולברייט האמריקנית לחילופי מרצים וסטודנטים. פולברייט הינה התוכנית הממשלתית הראשונה שהופעלה לקידום הקשרים המדעיים בין ישראל לבין ארה"ב. השתתפותה של ישראל בתכנית זו מנוהלת ע"י קרן חינוך ארה"ב-ישראל. הוא מתארח באוניברסיטת תל אביב אצל פרופ' נועם אליעז ופרופ' אליעזר גלעדי, ועוסק במחקר שהוא פרויקט משותף של חיל האוויר הישראלי וחיל האוויר האמריקאי המתמקד בשילוב ציפוי ננו-מבני של סגסוגת רניום אלקטרוכימית לשימוש במנועי סילון. ציפוי זה ישפר את העמידות של רכיבי מנוע סילון מרכזיים אשר חשופים כל הזמן לטמפרטורות גבוהות וסביבה ריאקטיבית.
ד"ר בריאן רוזן ישתתף ב 10 באוקטובר בכנס ללימודים מתקדמים במדעים בארה"ב, של מרכז EducationUSA, הפועל במסגרת קרן חינוך ארה"ב-ישראל (תכנית פולברייט). בכנס ידונו באפשרויות המחקר ובאפשרויות המימון בארה"ב, תהליך הרישום, הקבלה והלימודים בארה"ב. הכנס לא כרוך בתשלום. להרשמה מראש:
http://bit.ly/edusasf
נא להמתין לטעינת התגובות
אקו"ם