הצגת תפריט 
חיידק מפרק פסולת פלסטיק בים
מדי שנה נשפכים לאוקיינוסים כעשרה מיליון טונות של פסולת פלסטיק, שהיא בעלת עמידות גבוהה בפני פירוק. מחקר שמטרתו פיתוח חיידק המסוגל לפרק ביעילות פסולת פלסטיק בים נערך בימים אלו על ידי צוות מדענים מאוניברסיטת אריאל, ממכון מיגל ומאוניברסיטת NOVA שבליסבון. הצוות הישראלי מבצע את המחקר במי הים התיכון, והצוות הפורטוגלי מבצע אותו במי האוקיינוס האטלנטי.
צוות המחקר הישראלי, בראשות ד"ר מתן אורן מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית באוניברסיטת אריאל, אוסף באמצעות רשתות איסוף מיוחדות דגימות של חלקיקי פלסטיק זעירים המכונים מיקרופלסטיק מפני הים ומהקרקעית. לאחר האיסוף צוות המחקר מאפיין את הרכב אוכלוסיות המיקרואורגניזמים שנתגלו על גבי פסולת המיקרופלסטיק הזו על ידי שימוש במיקרוסקופ אלקטרוני ומיצוי החומר התורשתי שלהן.
מיקרואורגניזמים המסוגלים לפרק פלסטיק לאחר חודש על גבי פוליאתילן
החוקרים משווים את אוכלוסיית המיקרואורגניזמים שנתגלו על גבי שקיות פוליאתילן שהושארו באופן מבוקר בים במשך חודש לזו שנתגלתה על גבי פסולת פלסטיק שנדוגה באקראי בשני אתרים ימיים הסמוכים לרצועת החוף הישראלית. האתרים קרובים זה לזה אך שונים מבחינת מאפייני הסביבה הימית.
מתוך מיקרואורגניזמים רבים שזוהו סווגו 34 חיידקים ו-27 מיקרואורגניזמים איקריוטים שהם בעלי העדפה מובהקת להתיישב על פלסטיק דווקא, בכלל זה זנים שמפרקים פחמימנים, כלומר מסוגלים לפרק פלסטיק.
הרעיון העומד בבסיס המחקר הוא ניסיון לאתר את היצור או היצורים בעלי היעילות הגבוהה ביותר בפירוק פלסטיק, וליצור בעזרת המטען התורשתי שלהם מכונה ביולוגית יעילה לפירוק פלסטיק, כגון חיידק. תוצאות חלקיות של המחקר כבר פורסמו ב-Scientific Reports של כתב העת היוקרתי Nature.
חיישנים לייעול פינוי האשפה ברחובות
פינוי אשפה הוא היבט חשוב ברווחתם ובריאותם של תושבי הערים. בערים חכמות מפוזרים כבר כיום חיישנים שמסייעים לייעל ולהוזיל את עבודות התחזוקה, בהם חיישנים שמוסרים נתונים על מיקום פחי האשפה ועל מצבם - מלאים או לא. המטרה היא לייעל את פינוי האשפה ככל האפשר בעזרת IOT - האינטרנט של הדברים.
בקרוב לא רק בני אדם אלא גם פחי אשפה יוכלו לשתף את העולם במצבם הכללי דרך האינטרנט. החברה הפינית Enevo מייצרת חיישנים שקולטים נתונים רלוונטיים כגון שכיחות שימוש, טמפרטורה פנימית ורמת גודש. עובדי מחלקות התברואה העירוניות יוכלו להיכנס לכרוכית @trashcanlife בטוויטר ולקבל מידע על מצבם של פחי האשפה החכמים שעל פינויים הם אחראים. בדרך זו אפשר לבצע את הפינוי לפי מצב הגודש בפחים ולחסוך הגעה לפחים שאין צורך לרוקנם. תכנון חכם של מסלול הפינוי יביא לחיסכון בשעות עבודה ובפליטת פחמן, וכן יפחית את מספר המקרים שבהם פחים עולים על גדותיהם.
סוגיה נוספת שקושרת בין פינוי אשפה לאקולוגיה היא כמות האשפה שכל אדם מייצר ועד כמה אנחנו מסוגלים להפחית אותה. חברה גרמנית בשם אמץ הנאוור (emz Hanauer) פיתחה אפליקציה למכשיר הנייד שבאמצעותה אפשר למדוד כמה אשפה מיוצרת בכל משק בית בבנייני מגורים שבהם משפחות רבות. הרעיון הוא להגביל את השימוש בפח לכניסה עם קוד שניתן דרך האפליקציה. בפח החכם הזה, שנפתח רק עם הקלדת סיסמה, יהיו חיישנים שימדדו את נפח האשפה שהוכנסה בכל פעם. כך יתאפשר לחייב כל משק בית לשלם על פינוי האשפה לפי הכמות שהוא מייצר. הדבר יעודד אנשים לקצץ בכמויות האשפה שלהם.
אצות לשיפור מצב האוויר
שירותי סטרימינג, גיבויי ענן, שיחות וידאו ויישומי רשת רבים אחרים שכבר מזמן נהיו חלק משגרת חיינו מגדילים אקספוננציאלית את כמות הנתונים שמאוחסנים בחוות השרתים ואיתם את כמות האנרגיה שנדרשת לתחזוקה השוטפת של אותם שרתים.
וילפריד ריטר, מנהל חברת Windcloud 0.4 לאספקת שירותי ענן בגרמניה, החליט לשפר את טביעות האצבע האקולוגיות של חוות השרתים שמשמשת את החברה שלו. היעד שלו הוא לפרק יותר גזי חממה ממה שהוא פולט. בשלב ראשון הוא עשה הסבה לאנרגיה מתכלה כך ש-98% מהחשמל שחוות השרתים שלו צורכת מופקים מאנרגיית רוח הנמצאת בשפע במקום משכנה בקצה הצפוני של גרמניה, והשאר מופק מהשמש ומגז טבעי.
ואולם התבססות מוחלטת על אנרגיות מתחדשות אינה ההיבט היחיד של "קיימות" (מושג מרכזי בשיח הפוליטי-אקולוגי שמשמעו האפשרות להתקיים ברווחה לאורך זמן במערכת האקולוגית שלנו) שמאפיין את אותה חברה. על גג המבנה של חוות השרתים הוקמה חממה לגידול אצות - כלורלה וספירולינה בשלב זה. האצות גדלות בתוך מכלי מים גדולים שמונחים שורות-שורות על הגג. בטמפרטורת מים של 34 מעלות האצות צומחות ומייצרות פוטוסינתזה, כלומר מפרקות פחמן דו-חמצני ומשפרות בדרך זו את מאזן הפחמן באוויר של המקום. החום הנחוץ לגידול האצות מגיע ממערכת הקירור שפועלת לצינון השרתים במבנה שלמטה, שכן 95% מהחשמל שמשמש לקירור ולתחזוקה של השרתים מומר לאנרגיית חום.
מלבד שיפור מאזן הפחמן באוויר, האצות העשירות בערכים תזונתיים משמשות כחומר גלם למוצרי מזון וקוסמטיקה. פעם בשבוע מרוקנים את המים מהמכלים, אוספים את האצות, סוחטים ומייבשים אותן, ואז טוחנים אותן ומוכרים כחומר גלם לתעשיית הקוסמטיקה והסופר-פוד.
צמצום פליטת הפחמן בתהליך הפקת הפלדה
תעשיית הפלדה היא בין התעשיות המזהמות ביותר. בגרמניה למשל, שהכלכלה שלה מבוססת במידה רבה על פלדה, התעשייה הזו אחראית ל-6% מפליטת הפחמן, עם כ-58 מיליון טונות גז שהיא פולטת מדי שנה. מובן מאליו שכל ניסיון גלובלי להפחתת פליטת הפחמן מחייב שינויים רדיקליים בתעשייה הזו.
האתגר הגדול המונח לפתחה של תעשיית הפלדה הוא זניחת שיטת הייצור המסורתית והמזהמת שמבוססת על שריפת פחם קוקס בתנור רם והחלפתה בטכנולוגיה נקייה יותר. על פי הידע שקיים כיום, ההליך המתאים ביותר להחליף את הטכנולוגיה המזהמת מכונה חיזור ישיר (Direct reduction) של עפרת ברזל באמצעות מימן.
יצרנית הפלדה טיסנקרופ, המוכרת לישראלים מפרשת הצוללות, אחראית לבדה על כ-2.5% מפליטת הפחמן בגרמניה, וכעת מציגה תוכנית סדורה לצמצום הפליטה ב-30% בעשור הבא. במסגרת פרויקט שנקרא tkH2Steel, היא תקים מיתקן להתכת עפרת ברזל בקנה מידה תעשייתי שיופעל תחילה על ידי גז טבעי ואחר כך על ידי מימן ירוק. השימוש בגז טבעי לבדו חוסך כשני שלישים מפליטת הפחמן הישירה בהשוואה לטכנולוגיה הקודמת. המיתקן החדש אמור להתחיל לפעול ב-2025. זמינות מספקת של מימן ירוק להחלפת הליך הייצור המסורתי תצמצם את פליטת הפחמן של תעשיית הפלדה ב-90%.
התוכנית הקונקרטית של החברה לשנים הקרובות היא להחליף בהדרגה מ-2025 את ארבעת התנורים הרמים במיתקני חיזור ישיר המונעים על ידי מימן. אלה יושלמו בטכנולוגיות התכה חדשניות שיהפכו את חומר הגלם המוצק לברזל גולמי נוזלי. עלויות הפרויקט על פי האומדן של טיסנקרופ הן שני מיליארד יורו בהשקעות עד 2030 ושמונה מיליארד יורו בסך הכול עד להשלמתו.
שיפור איכות הבוצה כמשאב אנרגטי ללא תוספת עלויות
קית הוטצ'ינגס, מנהל מוצר בחברת היידרו אינטרנשיונל, מסביר כיצד שיפור איכות הבוצה יכול לייעל את הפעילות של מיתקן לניהול שפכים בכללותו. פירוק אנארובי הוא מרכיב מהותי בניהול בוצה במסגרת טיפול בשפכים. תפקידו להרוג את המַרְעָנִים (פתוגנים) בבוצה הגולמית, להפוך אותה למוצר סופי רצוי ולהגדיל את כמות הגז הטבעי/אנרגיה שמיוצרת בתהליך. טיפול בבוצת שפכים וסילוקה הם בין 25% ל-65% מסך העלויות התפעוליות של מיתקן שפכים. מינוף הערך הגלום בביו-גז המיוצר עשוי להגדיל מאוד את שולי הרווח של המיתקן.
בוצה היא מקור זול לפחמן שבדרך כלל מפוזר כדשן באדמה חקלאית או נשלח להטמנה. הידוק הרגולציה כיום והגידול בעלויות שנגרם בשל כך הפכו את שתי האפשרויות לבעייתיות. בוצה עשויה לשמש כחומר בנייה או כדלק בעירה, אך הדבר מותנה באיכות הבוצה ובצמצום תכולת המרענים שבה.
פירוק אנארובי הוא מרכיב חשוב בניהול בוצה מכיוון שמלבד קטילת המרענים הוא הופך את הבוצה למשאב אנרגיה בעל משמעות, קל להפקה, לשינוע ולשימוש. פירוק אנארובי משחרר גז טבעי שאפשר להמירו לחשמל. שני התוצרים עשויים לשמש באתר המיתקן עצמו, ובאופן הולך וגדל גם מחוץ לאתר.
הצמיחה המתמשכת בעלויות התפעוליות - בין השאר חשמל ותחזוקה - עוררה בקרב אנשי התעשייה שאיפה למנף את הערך המגולם בבוצה. שיפור תוצרי הפירוק האנאורגני גורם שתהליך סילוק הבוצה מייצר יותר אנרגיה ממה שהוא צורך.
סילוק חול וסינון בוצה הם מרכיבים חשובים בתהליך ההפקה של גז טבעי. אם לא מסלקים את החול הוא תופס מקום במיתקן וגורם לשחיקה של המשאבות. הוא גם סותם צינורות ומצטבר במיתקן עד שיש לקטוע את הפעילות לצורך תיקונים וניקיון. סינון בוצה נדרש במקרים שהבוצה מגיעה ממיתקנים קטנים, ללא מערכות לסילוק חול.
סוללה אקולוגית ניתנת למיחזור
מכשירי מיקרו להעברת מידע, לדוגמה בתחום אריזה ושינוע, זקוקים לסוללות, אבל לכמות גדולה של סוללות יש השפעה סביבתית שלילית. מסיבה זו חוקרים באמפה (EMPA), חברה למחקר בתחום הטכנולוגיות והחומרים המתחדשים, פיתחו מיני-קַבָּל מתכלה המורכב מפחמן, תאית, גליצרין ומלח שולחן, והוא עובד טוב.
אמצעי הייצור של הטכנולוגיה המהפכנית הזו נראה תמים למדי: מדפסת תלת ממד שזמינה בשוק ועברה התאמות. אולם המהפכה האמיתית טמונה במרכיבי הדיו הג'לטיני שמשמש בתהליך ההדפסה. התערובת מכילה ננו-סיבים של תאית, ננו-קריסטלים של תאית, פחמן שחור, גרפיט ופחמן פעיל. כדי שייהפכו לנוזל, החוקרים משתמשים בגליצרין, במים ובשני סוגי אלכוהול. קמצוץ מלח שולחן משמש למוליכות יונית.
כדי לבנות קבל-על מתפקד מהמרכיבים האלו דרושות ארבע שכבות: מצע גמיש, שכבה מוליכה, אלקטרודה ואלקטרוליט שנמצא באמצע כמו בכריך. מיני קבל זה יכול לאחסן חשמל שעות, וכבר עתה מסוגל להפעיל שעון דיגיטלי קטן. הוא יכול לעמוד באלפי מחזורי טעינה ופריקה ובשנים של אחסון, אפילו בטמפרטורות קיפאון, ובעל עמידות ללחץ ולזעזועים. היתרון הגדול ביותר הוא שכאשר אין בו צורך, אפשר להשליכו לקומפוסט או להשאירו בחיק הטבע. לאחר חודשיים הקבל יתפרק לגמרי וישאיר רק מעט חלקיקי פחמן. לדברי מדעני החברה, תהליך הפיתוח היה ממושך וממוקד, תוך שימת דגש בהבנת החומרים ודרכי השימוש המיטביות בהם.
קבל העל יוכל להפוך לשחקן מרכזי בתחום האינטרנט של הדברים, כלומר רשת תקשורת שפועלת בין מכשירים או חפצים. בעתיד קבלים כאלה יוכלו להיטען על ידי שדה אלקטרומגנטי, וכך יוכלו לספק כוח לחיישן או למַשְׁדֵּר מזערי למשך שעות. השימושים מגוונים, למשל, מעקב אחר תכולת אריזות בזמן משלוח או אספקת כוח לחיישנים בענף החקלאות. לא צריך לאסוף את הסוללות בגמר השימוש - אפשר להשאירן להתפרק בשדה.
גרמניה: בית זיקוק ראשון המופעל בביומסה
החברה הפינית UPM-Kymmene מקימה בגרמניה בית זיקוק ראשון מסוגו שיזקק תרכובות כימיקליות תעשייתיות מעץ גולמי 100% כתחליף לייצור המסורתי המבוסס על חומרי גלם פולטי פחמן דו-חמצני שמקורם במאובנים. החברה הפינית בחרה בסימנס אנרג'י לספק לה חבילות חשמול, אוטומציה ודיגיטליזציה לבית הזיקוק שנבנה כעת. זה יהיה מיתקן ראשון מסוגו בסדר גודל תעשייתי.
בית הזיקוק יישם הליכים חדשניים כדי להמיר 100% עץ גולמי לתרכובות המשמשות בתעשייה, כגון אתילן גליקול (חומר גלם מרכזי בייצור פוליאסטר), פרופילן גליקול (משמש כתוסף מזון, כממס וכחומר מונע קפיאה) ופילרים מתחדשים (חלקיקים שמוסיפים לחומרי גלם כדי לשפר את תכונותיהם לפי טיבו של התוצר הסופי). כל התרכובות האלו יוצרו באופן מסורתי מחומרי גלם מבוססי מאובנים. חברת UPM תייצר אותם במיתקן החדש מחומרי גלם חלופיים, שיקטינו מאוד את עקבות הפחמן הדו-חמצני של התוצרים הסופיים, בהם בקבוקי פלסטיק, חומרי אריזה, טקסטיל ותוצרי גומי לתעשיית הרכב.
חלקה של סימנס בפרויקט כולל חשמול - מערכת להזרמת חשמל במתח בינוני ונמוך ומערכות הנעה (מרכז בקרה, מנועים); אוטומציה - מערכת בקרה כוללת לתהליכים, כולל בטיחות בחללים נפיצים; דיגיטליזציה - יצירת תאום דיגיטלי שלם למיתקן כולו, שיכסה את מחזור החיים השלם, מהנדסה משולבת לתפעול משולב.
פעילות המיתקן מתוכננת לסוף 2022. הוא אמור להגיע לקיבולת שנתית של 220,000 טון.
למידת מכונה למניעת זיהום שפכים
הצורך הדוחק למנוע זיהומי שפכים הביא להשקעה מסיבית בתשתיות, ואולם צינורות שיוצאים מתחנות שאיבה עדיין מאתגרים. פתרונות מבוססי למידת מכונה וניתוח מידע משופר עשויים לתת להם מענה.
מדובר בצינורות מבוססי לחץ שמובילים מי שפכים מתחנת השאיבה למיתקן הטיהור. מאחר שהתשתיות לפעמים ישנות מאוד, תוכניות התחזוקה המסורתיות לא תמיד יספיקו למניעת תקלות בעלות פוטנציאל נזק גדול.
צינורות אלה ממוקמים בנקודות מרוחקות או בלתי נגישות, מתחת לפסי רכבת, כבישים או נהרות, או באזורים בעלי רגישות סביבתית גבוהה, ובמקרה של פיצוץ עלול להיגרם נזק אקולוגי רב. בשל מגבלות טכניות ולוגיסטיות על אפשרויות הניטור בצינורות, תקלה תאותר לא אחת כאשר האירוע כבר יגיע למצב מתקדם ואי אפשר יהיה למנוע את הזיהום.
הודות לפיתוחים טכנולוגיים בתחום עיבוד נתונים ובינה מלאכותית, אפשר לשלב אמצעי ניטור מהימנים במקום להסתפק בהגדרת רף לשיעור הזרימה ובהתרעה כאשר הזרימה עולה על הרף שהוגדר.
BurstDetect, מערכת התרעה מוקדמת ומבוססת ענן של חברת אוברו (Ovarro), מוזנת בנתונים בכמה תדירויות ניטור ומבוססת על אלגוריתם שתפקידו להבין התנהגות נורמלית של תחנת שאיבה. כאשר מאתרים נקודה שקיים בה פוטנציאל לפיצוץ, נשלחת התרעה למרכז הבקרה, לעיתים קרובות בתוך 30 דקות מתחילת האירוע.
גישה זו של "אימון ובדיקה" בלמידת מכונה צוברת יותר ויותר חשיבות בחברות לניהול מים. שפע הנתונים שאפשר לאסוף כעת הוא מעבר למה שמוח אנושי יכול לעבד ולנתח במהירות מספקת, ומכאן היתרון הגדול בלמידת מכונה: היא מאפשרת להפוך את שפע הנתונים לחיזויים אפקטיביים לגבי תקינות התשתיות. אלגוריתם מסוג זה יכול להשתפר, ועם הטמעתו ביותר ויותר מיתקנים, הוא נעשה מדויק יותר הודות להיזון חוזר שמתקבל מחברות המים.
עמכם הסליחה
