מאת אלכס דורון
בסמוך לתחנת הכוח "רוטנברג" באשקלון, מתכננים מהנדסים מחברת החשמל להקים "אזור ירוק". ינוצל בו הפחמן הדו-חמצני (CO2) הנפלט בתהליך יצור החשמל - כדי לגדל ביו-מאסה. למשל: אצות או גידולי קרקע בחממות. לחומר הגלם הביולוגי הזה יש גם פוטנציאל להחליף חלק מכמות הפחם הנדרשת ליצור החשמל – מה שיתרום לסביבה. לצורך גידול האצות, ישתמשו במי ים. בחום השיורי מתחנת הכוח, ניתן יהיה להשתמש כדי לחמם חממות. "בבסיס התוכנית עומד הרעיון שגם תהליך ירוק עשוי להיות רווחי וכדאי:, כך אומר ד"ר גבריאל ג'ינג'יחשווילי מאגף התכנון ההנדסי בחברת החשמל (חח"י). אחד הפרויקטים שד"ר גבריאל ג'ינג'יחשחווילי מוביל היום, יחד עם רוני מאיר ממחלקת תכנון מערכות מכאניות בחברה, הוא פרויקט פיתוח ממבראנות חדשניות להפרדת ה-CO2 מגזי השריפה הנפלטים בתהליך יצור החשמל ולצורך עתידי להפחתה בפליטות.

בראיון ל-Energianews.com הציג ד"ר ג'ינג'יחשווילי את פרטי הפרויקט הנעשה כחלק "מתוכנית המסגרת ה-6" של המו"פ האירופי. 25 גופי מחקר ופיתוח מ-14 מדינות נוטלים חלק בפרויקט הזה הנתמך תקציבית בידי האיחוד האירופי. מטרתו: פיתוח טכנולוגיה מתקדמת להפרדה וטיפול בגזי הפליטה מתחנות הכוח. בארבע תחנות כוח יבחנו את הממבראנות – ואחת מהן היא תחנת כוח "רוטנברג" של חח"י. האחרות הן של חברת EdP מפורטוגל ושל ענק החשמל הגרמני EON.

-פרויקט ירוק נוסף עניינו גידול אצות. איך הגעתם לזה?
ד"ר ג'ינג'יחשווילי: "רעיון גידול האצות היה של החברה הישראלית Seambiotic . הרוח החיה בה, פרופסור עמי בן-אמוץ, הקים כבר לפני שנים לא מעטות חווה לגידול אצות מזן דונליאלה במים מלוחים באילת. הזן הזה עשיר בבטא-קרוטן – החומר המעניק לגזר את הצבע הכתום שלו. הרעיון - עוד משנות ה-70, כאשר לאחר מלחמת יום הכיפורים התחולל המשבר העולמי במחירי הנפט – היה, להשתמש באצות כמקור לביו-דיזל. זמן מה לאחר מכן, מחירי הנפט צנחו. חברה יפנית רכשה את הטכנולוגיה ובנתה את חוות האצות שלה באילת. פרופ' בן-אמוץ ועמו אנשי המכון לחקר הימים והאגמים, פנו לחח"י והציעו שנגדל עמם אצות על-ידי ניצול גזי השריפה של תחנת כוח פחמית. בעבר, הייתה דעה שזה בלתי אפשרי – אבל הם רצו להוכיח שהתיאוריה הישנה, שגויה".
-מה היה הצעד הבא?
"הסכמנו לניסוי במימדים צנועים שבוצע תחילה במכון לחקר הימים והאגמים בחיפה. אחר-כך הוקמה החברה הפרטית, "סימביוטיק" שבנתה פיילוט לגידול אצות תוך שימוש בגזי הפליטה של 'רוטנברג'. חלק קטן מגזי הארובה מוזרמים בצנרת לטובת גידול האצות בבריכות. לשם כך הותקן מיכל להפרדת נוזלים ומפוח הדוחס את הגזים בלחץ נמוך יחסית, דרך צנרת פוליאתילן – לבריכות האצות".
-מה היו התוצאות של הניסוי הזה?
"הוכח כי לא זו בלבד שהאצות גדלו יותר מהר ויותר טוב בעזרת הפחמן הדו-חמצני שהוזרם יחד עם גזים אחרים לבריכת הגידול שלהן – הן גם היו 'מועשרות', תודות למרכיבים המצויים בפליטות גזי השריפה. הבנו מיד כי יש כאן בסיס לא רק לביו-דיזל טוב יותר מחומרים אחרים, אלא שהאצות יכולות להוות גרעין אפליקטיבי למוצרים אחרים כמו מקור לאומגה-3 הכול-כך נדרש כיום, או לחומרי בסיס לקוסמטיקה. התגלה שהאצות אינן סופחות זיהומים כלשהם מגזי הפליטה".

-ואיך משתלב בכל זה פרויקט הממבראנות החדשניות?
"כאן הכוונה להפריד את ה-CO2 משאר הגזים כדי להקטין את הפליטות לאטמוספרה, דבר שגורם (לפי דעתם של רוב המדענים) להתחממות כדור הארץ ולשינויי האקלים. מטרת פרויקט הממבראנות הוא ללכוד את גז הפחמן הדו-חמצני ולכוונו לכיוונים רצויים. לשם כך יש לבצע תהליך הפרדה משאר הגזים. הדבר יוריד את נפח הגז שבו מטפלים. היום חושבים לקבור אותו בקרקע או במעמקי הים"

-מדוע יש להפריד במיוחד אותו משאר גזי השריפה שהם תוצרי-הלוואי של יצור חשמל מפחם?
"הפחמן הדו-חמצני הוא גז חממה לכן יש להפריד אותו. יתר הזיהומים מטופלים באמצעות מתקנים סטנדרטיים."

-האם עד היום לא היו תהליכים להפרדת ה-CO2 ?
"יש תהליכים המקובלים זה זמן רב. השיטות לכך מבוססות על תכונה של חומרים מסוימים (כמו תמיסת מונו-אתנול-אמין MEA ואחרים) לספוג CO2 מתוך תערובת גזים. לאחר שהחומר סופח CO2, מחממים אותו וכתוצאה מכך מקבלים פחמן דו-חמצני מרוכז. כיום מושקע מאמץ לפתח חומרים מהפכניים יותר, מתקדמים יותר. קיימים מתקנים שונים שעובדים בשיטה הזאת. היא מצריכה השקעה של 30-25% מהאנרגיה שמייצרת תחנת הכוח - ולכן אין זה יעיל להפרדתו מסה"כ גזי השריפה הנפלטים. כאן נכנס הרעיון החדש יחסית לבצע הפרדת ה-CO2 משאר הגזים באמצעות ממבראנות, או מסננים. "חוכמתם": הם יודעות להבדיל בין מולקולות הפחמן הדו-חמצני לאלו של שאר הגזים (למעשה חנקן וחמצן). הרעיון שפותח עתה הוא שימוש בטכנולוגיות ה-ננו. ההתייחסות לכיוון הזה היא מאד רצינית ומאד אטרקטיבית. ננו-טכנולוגיה סומנה כטכנולוגיה העתידית. לשם כך נוצר הפרויקט האירופי שבו אנחנו שותפים ובו כל אחד מהגורמים המעורבים, תורם את חלקו למיזם. יש מי שפיתח את החומרים (פולימרים ואחרים) דמויי סיבים שמהם עשויות הממבראנות. גורמים אחרים מתכננים ובונים את המודול ואת המבנה התעשייתי שלהן. חשוב להדגיש עוד: החברה הישראלית "יודפת מהנדסים" שגם היא שותפה בפרויקט פיתחה מודול משלה. בפרויקט משתתפות ארבע חברות שלהן תחנות כוח באירופה ומתוכן 'רוטנברג' באשקלון משתתפת בבחינה של החומרים, הממבראנות והמודולים. אנחנו כבר בשלב המבחן המעשי - וראשונים לפני כולם. זאת עקב הניסיון של חח"י, שהוא באמת יחיד במינו אפילו ברמה עולמית של שימוש בממבראנות להפרדת CO2 ".

-כיצד יש בידי חח"י ניסיון מהסוג הזה?
"יש כאן 'סיפור' קטן: חברת סטארט-אפ ישראלית בשם Carbon Membranes שהייתה חלק מ'רותם תעשיות' בנגב, פיתחה ממבראנות מצוינות – אולם למרות זאת היא סיימה את דרכה. מי שהיה המנכ"ל שלה, הוא מכר שלי – ובעזרתו קיבלתי מודול אחד של הממבראנות שהם פיתחו לניסוי. ברעיון ההפרדה התחלנו לעסוק בחח"י כבר לפני עשור. ואז הגיעה אלינו החברה הצעירה הזאת והציגה את הפיתוח שלה. לחברה היה מתקן ניסיוני קטן ליד חדרה במטרה לנקות ביו-גז מ-CO2 . היה לנו אז פרויקט ניסוי בשיתוף המשרד לתשתיות יחד עם סימנס, במשתלת 'חישתיל'. הרעיון היה להוכיח שגזי השריפה של תחנת הכוח הפחמית יכולים להעשיר ב- CO2 את החממות בהן מגדלים ירקות ופירות. לא זו בלבד שכך מעלים את כמות היבולים - גם מורידים בצריכת המים של החממות. ואמנם, בעזרת המסננים, או הממבראנות, ריכוז הפחמן הדו-חמצני עלה ב-40% - ולכן הוא הוכנס כגז דחוס למכלי מתכת. הגזים שהופנו לחממות השביחו את הגידולים. כל זה התרחש אגב עוד לפני שנכנס רעיון האצות".
-ואיך כל זה משתלב: האצות עם הממבראנות?

"חברת 'סימביוטיק', כאמור, היא זו שהקימה את חוות גידול האצות בתחנת הכוח באשקלון. אנו משתמשים בתשתית שהקימו לגידול האצות גם כדי לחקור את הפרדת הפחמן הדו-חמצני בעזרת ממבראנות. כך בעצם נולד שילוב מעניין וחדש של שימוש בטכנולוגיית הממבראנות. מה שטרם הבשיל בטכנולוגיה הזאת הוא, שעדיין לא הגענו להעלאת ריכוז הפחמן הדו-חמצני לערכים גבוהים. ניתן בשלב זה להעלות את הריכוז עד ל-30% . על בסיס זה ניתן לבנות פרויקט בקנה-מידה גדול, אפילו תעשייתי, של ביו-קונברסיה – כלומר תהליך היפוך ביולוגי – כך שסביב תחנת הכוח הפחמית באשקלון יוקצה 'אזור ירוק' שבו ינצלו את הגזים הנפלטים ובמיוחד פחמן דו-פחמני בעזרת הממבראנות, כדי לגדל ביו-מאסה (דלק ביולוגי) וזה יישרף יחד עם פחם. כך הוא גם יחליף חלק ממנו - מה שיתרום לסביבה יותר נקייה וגם ליצור חשמל רווחי".

-ומה אתה עושה כדי לממש את הרעיון?
"אני דוחף עתה את הנושא ושואף להקים פורום לאומי לביו-קונברסיה. גם כדי להכניס את ה-CO2 'שלנו' לתהליכי פוטוסינתזה – בין שמדובר כאמור באצות ובין לחממות. הפחמן הדו-חמצני המוזרם לחממות הגידול, מעשיר את הצמחים והם מתפתחים יותר טוב ויותר מהר – וגם צורכים במקביל פחות מים. שזה הרי משאב יקר מאד במיוחד בישראל. בנוסף חשוב להזכיר את פרויקט הענק של הפחתת הפליטות שחברת החשמל עומדת לבצע. בפרויקט הזה יפחיתו פליטות של תחמוצות חנקן ((NOX והגופרית (SO2) מהתחנות הפחמיות. מתקן להפחתת SO2 באמצעות ריאקציה כימית עם תמיסת אבן-גיר כבר קיים בשתי יחידות באשקלון (מתוך הארבע שבאתר). מי שמתקרב לתחנת הכוח באשקלון רואה עשן הנפלט מארובה אחת. אלא שזה איננו זיהום אוויר, אלא אדי מים. לעומת זאת, לא רואים שום דבר הנפלט מהארובה האחרת – ודווקא זאת היא הפחות ידידותית לסביבה, כיוון שנפלט שם גז תחמוצת הגופרית. הכוונה על פי התוכנית עתה היא להקים לפני כל הארובות בשתי תחנות הכוח הפחמיות, בחדרה ובאשקלון, את המערכות לטיפול בגזי הפליטה"

-איך פועלת מערכת להפחתת תחמוצות הגופרית?

"גזי השריפה נכנסים למערכת סולקנים ((FGD שמורידה את כמות תחמוצת הגופרית שבהם. הסולקן הוא בעצם מיכל שאליו נכסים גזי השריפה ובקצה העליון שלו, מותזת, כמו במקלחת בזרם חזק, תמיסת אבן-גיר. בריאקציה שבין SO2 לאבן-הגיר - נוצר גבס (CaSO4) – זה חומר שניתן למכור אותו. הוא נדרש מאד בבניין. לאחר ה- FGD, הגזים יוצאים לארובה. לפני מתקן ה- FGD קיימות מערכות אלקטרו-סטטיות – המשרות שדה אלקטרו-סטטי (או ESP) חזק הלוכד 99.5% מכמות חלקיקי אפר הפחם".