שני החוקרים שיסחטו עד תום את הפוטנציאל במים

מים שקטים מגיעים רחוק

ככל שאוכלוסיית העולם גדלה, והמחסור במים הולך ומחריף, הופך תחום טכנולוגיות המים לאחד המרתקים והחלוציים במדע היום, וצובר יותר ויותר השפעה על חייהם של מיליארדים. טכנולוגיות להפקת אנרגיה ממים הופכות את חקר השימושים האפשריים במים למרתק עוד יותר, והאפשרויות המהפכניות הגלומות בתחום זה הן לא פחות ממסעירות. הנה שני חלוצים בתחום.

​

פרופ' מתי סאס | התפלה

כמעיין המתגבר

"תמיד אהבתי מדעים, ובעיקר את היישום שלהם במציאות היומיומית; זה מה שהוביל אותי לתחום הנדסת המכונות", מספר פרופסור משנה מתי סאס, ראש מעבדת אנרגיה וחדשנות סביבתית בטכניון, המוביל מחקר פורץ דרך בהתפלת המים.

"מים הפכו לבעיה משמעותית בהרבה מקומות בעולם: בדרום אפריקה, בקליפורניה, ובעוד מקומות שחיים בהם מיליוני אנשים. 2 מיליארד אנשים בעולם גרים באזורים שלפחות חודש בשנה אין בהם מספיק מים, ויש יותר ביקוש מההיצע הטבעי בגשם ומקורות אחרים. היום הפתרון לזה הוא בעיקר התפלת מי ים, אבל זו טכנולוגיה יקרה מאוד שדורשת תחזוק של מערכות גדולות, ולא תמיד אפשר להקים מתקן התפלה גדול ויקר; לפעמים צריך מערכת קטנה, קהילתית, שתדרוש פחות אנרגיה.

"במחקר שלי אנחנו בודקים איך לנקות מים עם ריכוז מלח נמוך יותר ממי ים, כמו מי תהום ומי נהרות, בעלויות נמוכות בהרבה. אנחנו משתמשים בטכנולוגיה בשם Capacitive Deionization ומנסים לפתח שיטות התפלה שידרשו פחות אנרגיה ויאפשרו הקמת מערכות בקנה מידה קטן עבור צרכים משתנים למים. זה כבר עובד במעבדה, אבל נדרש עוד פיתוח לרמה קהילתית וליישומים נוספים. התחום שלנו גדל במהירות, ואנחנו רואים חברות סטארט־אפ על בסיס הטכנולוגיה הזו, אלא שרובן מתמקדות במערכות קטנות ואנחנו רוצים לפתח את זה ברמה הבינונית, רמת הקהילה. אנחנו בדרך לשלב המסחרי של הטכנולוגיה הזו, ואני מאמין שבתוך חמש שנים נראה אותה בפעולה"

סאס נולד בתל אביב לאב מהנדס מכונות ואם בנקאית. משפחתו עברה לקנדה כשהיה בן פחות משנה. הוא השלים שלושה תארים בהנדסת מכונות, שני המתקדמים שבהם באוניברסיטת סטנפורד, ופוסט־דוקטורט ב־MIT. "התחלתי לחקור את עניין ההתפלה בדוקטורט, כי הבנתי שאפשר לפתור בעיות בטיפול במים. תמיד קיבלתי השראה מישראל, וזה הוביל אותי לרצות לעבוד בסוגיה הזו. זה היה פחות חשוב בארה"ב, אבל עכשיו זה נהיה גם חשוב שם". ב־2014, בגיל 30, הוא חזר לישראל, ישר לטכניון. "חיפשתי מקום עבודה קבוע בישראל ובקנדה כי שתיהן הן בית עבורי. ההזדמנות בטכניון היא אדירה, לצד מקורות המימון".

​

אביגיל לנדמן | אנרגיה נקייה

לפרק את המים

אביגיל לנדמן מפתחת טכנולוגיות חדשות להפקת מימן ממים כדרך לאגור אנרגיות אלטרנטיביות. אנרגיות נקיות אינן זמינות כל הזמן, היא מסבירה — אנרגיה סולארית, למשל, אינה זמינה בלילה או ביום מעונן במיוחד — לכן, כדי להסתמך עליהן צריך למצוא דרך לאגור אותן. אם רוצים להסתמך עליהן לצורכי תחבורה, למשל, יש להמירן לדלקים. אחת הדרכים הנקיות לעשות זאת היא להשתמש באנרגיה הנקייה לפירוק מים לחמצן ומימן. במימן אפשר להשתמש כדלק לרכבים, או להכין ממנו דלקים סינתטיים אחרים ולהשתמש באנרגיה האגורה בהם כשהאנרגיה הסולארית אינה זמינה. "אני מחפשת שיטות חדשות ויעילות לעשות את זה, כך שהתהליך יהיה יעיל וזול יותר, ולכן עדיף ליישום מאשר אופציות מזהמות".

מצב כזה קרוי "כלכלת מימן": מצב שבו האנרגיה מגיעה מהשמש, הרוח או המים; נשמרת בצורת מימן; זולה ונגישה יותר מאנרגיות מבוססות פחמן (כמו נפט ופחם); ותוצר הלוואי שלה הוא מים, ללא שום זיהום בתהליך. השאיפה של לנדמן היא להגיע לרגע הזה, ולדעתה אנחנו כבר לא רחוקים ממנו. כך, למשל, יש כיום תנופה גדולה של חברות רכב לפיתוח כלי רכב מונעי מימן, שאין להם מנוע בעירה או סוללות אלא תאי דלק מונעי מימן: מזינים אל המנוע מימן ואוויר, והוא מפיק אנרגיה. ביפן, קליפורניה וסין כבר יש שימוש נרחב בכלי רכב כאלה.

היום הדרך הפשוטה לאגור אנרגיה סולארית היא אלקטרוליזה פוטו־וולטאית, תהליך שבו האנרגיה הסולארית מומרת לחשמל, והוא בתורו מפעיל תא שבו המים מפוצלים למימן וחמצן. "לתהליך הזה יש יעילות מוגבלת של כ־20% של הפקת מימן מאנרגיה סולרית, היא לא יכולה לעלות הרבה מעבר מזה", מסבירה לנדמן.

במחקר פורץ דרך שלנדמן הובילה בטכניון, בהנחיית פרופ' גדעון גרדר מהפקולטה להנדסה כימית ופרופ' אבנר רוטשילד מהפקולטה להנדסת חומרים, פותחה טכנולוגיה חדשה לפיצול מים שהיא יעילה פי שניים. "בטכנולוגיה שלנו פיצול המים מתרחש בשני תאים נפרדים: החמצן יכול להיפלט לסביבה, והמימן מיוצר ישירות בתחנת תדלוק". המחקר הזה פורץ דרך מכיוון שבעצם מדובר ברעיון מאוד פשוט שעוד לא חשבו עליו בתחום. "המחשבה היא תמיד איך לייעל תא, כאשר הארכיטקטורה של התא קבועה כתא יחיד שבו המימן והחמצן מיוצרים יחד, אבל מהעיצוב הזה עולות הרבה בעיות: צריך להפריד את המימן מהחמצן ולהעביר אותו באמצעות צנרת. אנחנו בעצם אמרנו, 'רגע, יש דרך לייצר את המימן והחמצן בנפרד, והיא אפילו די פשוטה". כעת, היא מגלה, הצוות במעבדה עובד על טכנולוגיות נוספות שנועדו לפתח תהליכי פיצול מים יעילים וזולים אפילו יותר.

קרן־אור גרינברג ומעין מנלה

 

לעמוד הבית

