מגזין הטכניון | סתיו 2018

33 כ Nature Communications תב העת מציג טכנולוגיה חדשה שפותחה בטכניון, המאפשרת לקצור אנרגיה מחיידקים פוטוסינתטיים - ציאנובקטריה. מדובר במשפחה של חיידקים הנפוצה באגמים, בימים ובסביבות רבות אחרות. חיידקים אלה פיתחו במהלך האבולוציה מנגנוני פוטוסינתזה המאפשרים להם לייצר עבור עצמם אנרגיה מאור השמש. יתר על כן, הם מייצרים אנרגיה גם בחשכה באמצעות מנגנונים נשימתיים המבוססים על פירוק סוכר. חשיבותם של החיידקים הפוטוסינתטיים רבה, שכן הם המקור לחמצן שבאטמוספרה ומקור חיוני של חומר אורגני כגון סוכר המשמש חוליה ראשונה בשרשרת המזון. באמצעות אנטנה ) הם קולטים קרינת PBS סולארית טבעית ( שמש בספקטרום רחב של עוצמות ואורכי גל - בין ננומטר - וכך מנצלים היטב את מקור 700- ל 400 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. Nature המחקר שהתפרסם בכתב העת נערך על ידי שלושה חברי Communications סגל בטכניון: פרופ' נעם אדיר מהפקולטה לכימיה ע"ששוליך, פרופ' גדי שוסטר מהפקולטה לביולוגיה ופרופ' אבנר רוטשילד מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים. זאת בשיתוף פעולה בין ד״ר גדיאל , גרמניה מבּוֹכוּם סאפר וד״ר דן קלמן ועמיתיהם וממכון ויצמן למדע. שלושת חוקרי הטכניון שיתפו פעולה גם בעבר, בין השאר בהפקת אנרגיה מעלי תרד באמצעות אור השמש - מחקר שהתפרסם . Nature Communications ב- 2016- ב בשנים האחרונות נערכו מחקרים רבים שבחנו את האפשרות להפיק אנרגיה ומימן מחיידקים פוטוסינתטיים, זאת מתוך הבנה שהתהליכים שהתפתחו בחיידקים אלה במהלך האבולוציה יעילים עשרות מונים מכל תהליך הנדסי שהאדם יצר עד היום. אחד החידושים במחקר הנוכחי הוא השימוש בחיידקים חיים, היודעים לתקן בזמן אמת את חלבוני הפוטוסינתזה הניזוקים. יתר על כן, קציר האנרגיה האמור אינו פוגע בחיידקים אלה. חוקרי הטכניון יצרו מערכת להפקת אנרגיה הן מתהליך הפוטוסינתזה והן מהתהליך הנשימתי. פירוש הדבר הוא שהאנרגיה נאספת גם בשעות היום (פוטוסינתזה) וגם בחשכה (נשימה). את האנרגיה הנאספת רתמו החוקרים לייצור חשמל שמנוצל ליצירת מימן גזי. חוקרים רבים מאמינים כיום שמימן הוא דלק העתיד, שכן כלי רכב המונעים במימן אינם פולטים שום זיהום, רק מים. המערכת מבוססת על זרם חשמלי הנוצר כתוצאה מבליעת אור השמש ומפרק את המים למימן וחמצן. 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). לדברי פרופ' אדיר, "מדובר בפתרון זול וידידותי מאוד לסביבה, שיכול לשמש כבר כיום להנעת אופניים המונעים במימן. רק כדי לסבר את האוזן, כמות כמעט אפסית של חיידקים מספיקה להדלקה של נורת לד." המחקר נתמך על ידי גופים רבים ובהם תוכנית האנרגיה ע”ש ננסי וסטיבן גרנד בטכניון ), מכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה בטכניון GTEP ( ), המעבדה לחקר טכנולוגיות מימן RBNI ( I-CORE ), קרן אדליס, תוכנית HTRL בטכניון ( של ות"ת (הוועדה לתכנון ולתקצוב), קרן המדע הישראלית והקרן הדו-לאומית למדע ) וכן קרן המחקר הגרמני BSF ארה"ב-ישראל ( .) DFG-DIP ( חוקרים משלוש פקולטות פיתחו טכנ ולו ג יה לי יצור חשמל ומימן מחי ידקים חי ים