הולך ירוק: השלב הבא באנרגיה בת קיימא ומתחדשת

ככל שאנו חווים התקדמות מהירה בפיתוחים טכנולוגיים בעשור האחרון, מתחילים לצוץ יותר ויותר רעיונות וניסיונות להילחם בהשפעות שינויי האקלים. אנשי אקדמיה ותעשיות, למשל, הפכו מודעים יותר ויותר לכך שדלקים מאובנים הופכים פחות כדאיים ולכן ניסו להמציא פתרונות אנרגיה חלופיים שונים שהם גם בני קיימא וגם מתחדשים. מאמץ כזה - כפי שאתה אולי חושב - מעולם לא היה תהליך קל, אבל התוצאה שווה את זה בסופו של דבר. שתי קבוצות שונות יצרו בהצלחה המצאה בעלת פוטנציאל לשנות חיים בכל הנוגע ליצירת אנרגיה, אותה תוכל לקרוא בפירוט למטה.

כהערה צדדית, לפני שנמשיך, חשוב לזכור שהרעיונות של אנרגיה בת קיימא ומתחדשת - בעוד שהם חולקים כמה קווי דמיון - בבסיסם למעשה נבדלים זה מזה. אנרגיה בת קיימא היא כל צורה של אנרגיה שניתן ליצור ולהשתמש מבלי להשפיע לרעה על הדורות הבאים. מצד שני, אנרגיה מתחדשת היא אנרגיה שאינה מתרוקנת בעת השימוש בה או שניתן לשחזר אותה בקלות לאחר השימוש בה. שני הסוגים ידידותיים לסביבה, אך ניתן לנצל לחלוטין אנרגיה בת קיימא אם היא לא נשמרת או מנוטרת כראוי.

חוות הרוח מונעת עפיפונים של גוגל

מהיוצר של מנוע החיפוש הפופולרי ביותר בעולם מגיע מקור חדש לאנרגיה בת קיימא. מאז רכישת Makani Power - סטארט-אפ המוקדש לחקר אנרגיית רוח - ב-2013, גוגל X עבדה על הפרויקט החדש ביותר שלה בשם ההולם פרויקט מקאני. Project Makani הוא עפיפון אנרגיה גדול באורך 7.3 מ' שיכול לייצר יותר כוח מטורבינת רוח נפוצה. Astro Teller, ראש Google X מאמין ש"[אם] זה יעבוד כפי שתוכנן, זה יזרז באופן משמעותי את המהלך העולמי לאנרגיה מתחדשת".

ישנם ארבעה מרכיבים עיקריים של Project Makani. הראשון הוא העפיפון, דמוי מטוס במראהו ובו 8 רוטורים. רוטורים אלו עוזרים להוריד את העפיפון מהקרקע ולהגיע לגובה הפעולה האופטימלי שלו. בגובה הנכון, הרוטורים ייכבו, והגרר שנוצר מהרוחות הנעות על פני הרוטורים יתחיל לייצר אנרגיה סיבובית. לאחר מכן אנרגיה זו מומרת לחשמל. העפיפון עף בקונצנטרי בגלל הקשירה, שמחזיקה אותו מחובר לתחנת הקרקע.

המרכיב הבא הוא הקשירה עצמה. מלבד החזקת העפיפון לקרקע, הקשירה גם מעבירה את החשמל שנוצר לתחנת הקרקע, ובמקביל מעביר מידע תקשורת לעפיפון. הקשירה עשויה מחוט אלומיניום מוליך עטוף בסיבי פחמן, מה שהופך אותו לגמיש אך חזק.

לאחר מכן מגיעה תחנת הקרקע. הוא משמש גם כנקודת קשירה במהלך מעוף העפיפון וגם כמקום מנוחה כאשר העפיפון אינו בשימוש. רכיב זה גם תופס פחות מקום מטורבינת רוח קונבנציונלית בעודו נייד, כך שהוא יכול לעבור ממקום למקום בו הרוחות החזקות ביותר.

החלק האחרון של Project Makani הוא מערכת המחשב. זה מורכב מ-GPS וחיישנים אחרים שמחזיקים את העפיפון במורד דרכו. חיישנים אלו מבטיחים שהעפיפון נמצא באזורים שיש בהם רוחות חזקות וקבועות.

התנאים האופטימליים לעפיפון Makani של גוגל X הם בגבהים של בערך בין 140 מטר (459.3 רגל) ל-310 מטר (1017.1 רגל) מעל פני הקרקע ובמהירות רוח של בסביבות 11.5 מטר לשנייה (37.7 רגל/שנייה) (אם כי הוא יכול למעשה להתחיל לייצר כוח כאשר מהירויות הרוח הן לפחות 4 m/s (13.1 רגל/s)). כאשר העפיפון נמצא בתנאים האופטימליים הללו, יש לו רדיוס סיבוב של 145 מטר (475.7 רגל).

פרויקט Makani מוצע כתחליף לטורבינות רוח קונבנציונליות מכיוון שהוא פרקטי יותר ויכול להגיע גם לרוחות גבוהות יותר, שהן בדרך כלל חזקות וקבועות יותר מאלו הקרובות יותר לגובה פני הקרקע. אם כי למרבה הצער בניגוד לטורבינות רוח קונבנציונליות, לא ניתן למקם אותו באזורים הקרובים לכבישים ציבוריים או לקווי חשמל, ויש למקם אותו רחוק יותר זה מזה כדי למנוע התרסקות בין העפיפונים.

פרויקט Makani נבדק לראשונה בפסקדרו, קליפורניה, אזור שיש בו כמה רוחות מאוד לא צפויות וחזקות להפליא. Google X הגיע מוכן מאוד, ואפילו "רצה"  לפחות חמישה עפיפונים יקרסו בבדיקה שלהם. אבל במשך יותר מ-100 שעות טיסה שנרשמו, הם לא הצליחו להרוס עפיפון אחד, מה שגוגל האמינה שהוא לא בדיוק דבר טוב. טלר, למשל, הודו שהם היו די "מתנגשים" עם התוצאה, "לא רצינו לראות את זה מתרסק, אבל אנחנו גם מרגישים שנכשלנו איכשהו. יש קסם בכולם להאמין שאולי נכשלנו כי לא נכשלנו". הערה זו עשויה להיות הגיונית יותר אם ניקח בחשבון שאנשים, כולל גוגל, יכולים למעשה ללמוד יותר מכישלון וטעויות.

חיידקים להמרת אנרגיה סולארית

ההמצאה השנייה מגיעה משיתוף פעולה בין הפקולטה לאמנויות ומדעים של אוניברסיטת הרווארד, בית הספר לרפואה של הרווארד ומכון ויס להנדסה בהשראה ביולוגית, שהביאו למה שנקרא "עלה ביוני". ההמצאה החדשה הזו משתמשת בטכנולוגיות וברעיונות שהתגלו בעבר, יחד עם כמה שינויים חדשים. המטרה העיקרית של העלה הביוני היא להפוך מימן ופחמן דו חמצני לאיזופרופנול בעזרת אנרגיה סולארית וחיידק הנקרא Ralstonia eutropha - תוצאה רצויה שכן ניתן להשתמש באיזופרופנול כדלק נוזלי בדומה לאתנול.

בתחילה, ההמצאה נבעה מהצלחתו של דניאל נוצרה מאוניברסיטת הרווארד בפיתוח זרז קובלט-פוספט המשתמש בחשמל כדי לפצל מים למימן וחמצן. אבל מכיוון שהמימן עדיין לא תפס כדלק חלופי, Nocera החליטה לחבור עם פמלה סילבר וג'וזף טורלה מבית הספר לרפואה בהרווארד כדי למצוא גישה חדשה.

בסופו של דבר, הצוות הגה את הרעיון שהוזכר לעיל להשתמש בגרסה מהונדסת גנטית של Ralstonia eutropha שיכולים להפוך מימן ופחמן דו חמצני לאיזופרופנול. במהלך המחקר, נמצא גם שסוגים שונים של חיידקים יכולים לשמש גם ליצירת מגוון אחר של מוצרים כולל תרופות.

לאחר מכן, Nocera וסילבר הצליחו לבנות ביו-ריאקטור עם הזרז החדש, החיידקים והתאים הסולאריים כדי לייצר את הדלק הנוזלי. הזרז יכול לפצל כל מים, גם אם הם מזוהמים מאוד; החיידקים יכולים להשתמש בפסולת מצריכת דלק מאובנים; והתאים הסולאריים מקבלים זרם קבוע של כוח כל עוד יש שמש. ביחד, התוצאה היא צורת דלק ירוקה יותר שגורמת מעט גזי חממה.

אז, איך ההמצאה הזו עובדת הוא למעשה די פשוט. ראשית, מדענים צריכים להבטיח שהסביבה בביו-ריאקטור נקייה מכל רכיבי תזונה שהחיידקים יכולים לצרוך כדי לייצר מוצרים לא רצויים. לאחר יצירת מצב זה, התאים הסולאריים והזרז יכולים להתחיל לפצל את המים למימן ולחמצן. לאחר מכן, מערבבים את הצנצנת כדי לעורר את החיידקים משלב הגדילה הרגיל שלהם. זה גורם לחיידקים להאכיל מהמימן החדש שיוצרו ולבסוף איזופרופנול נפלט כפסולת מהחיידקים.

לטורלה היה זה לומר על הפרויקט שלהם וסוגים אחרים של משאבים ברי קיימא, "נפט וגז אינם מקורות בר קיימא של דלק, פלסטיק, דשן, או שלל הכימיקלים האחרים המיוצרים איתם. התשובה הטובה הבאה אחרי נפט וגז היא הביולוגיה, שבמספרים עולמיים מייצרת פי 100 יותר פחמן בשנה באמצעות פוטוסינתזה ממה שבני אדם צורכים מנפט".