במסגרת מיזם בינלאומי חדש, בהובלת חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, גובשה לראשונה "מפת הדרכים" מחקרית בנושא דלקים ירוקים לשנת 2022. המפה מתווה את האתגרים העולמיים הגדולים ביותר העומדים בפני פיתוח דלקים ירוקים אשר יאפשרו לצמצם את פליטת גזי החממה, ואת הפתרונות האפשריים לאתגרים הללו.
המפה האינטרדיסציפלינרית גובשה ונערכה בהובלת ד"ר גדעון שגב מהפקולטה להנדסה ע"ש פליישמן באוניברסיטת תל אביב ובשיתוף כ-40 חוקרים בינלאומיים ומובילים בתחומם. המפה פורסמה בכתב העת Journal of Physics D.
ד"ר שגב הסביר על המיזם: "מדובר בחוקרים הטובים בעולם, כל אחד בתחומו, שניסו להגדיר את מפת הדרכים העדכנית לפיתוח לדלקים ירוקים במטרה להתוות את הדרך - הן לחוקרים אחרים והן למקבלי ההחלטות. המסמך הזה נועד לשמש את מגוון רחב של אנשים בתפקידים שונים, מסטודנטית שצריכה לבחור אילו נושאים כדאי לחקור וחברי סגל שצריכים להחליט באילו כיווני מחקר להתמקד, דרך גופים אשר נדרשים להחליט אילו מחקרים לממן - וכלה במקבלי החלטות שצריכים להחליט על סדר העדיפויות במלחמה בהתחממות הגלובלית".
דלקים ירוקים, או דלקים סולאריים, הם דלקים שמיוצרים מחומרים נפוצים כמו מים ופחמן דו-חמצני באמצעות תגובה כימית אשר מונעת על ידי אור השמש, או באמצעות תגובות אלקטרוכימיות אשר מקור הזרם החשמלי בהן הוא תאי שמש.
"המטרה הראשונה בתחום היא הפקה נקייה וזולה של מימן על ידי פירוק מים למימן וחמצן", אומר ד"ר שגב. "למימן יש ביקוש רב בתעשיות רבות וכן ישנם מספר דגמים של מכוניות המונעות על ידי מימן אשר פולטות רק אדי מים בזמן נסיעה. על כן, יצור נקי של מימן יכול לסייע רבות בצמצום פליטת גזי חממה. בנוסף לכך, מקובל לכלול תחת הכותרת 'דלקים ירוקים' גם חומרי גלם לתעשייה, כמו מימן, אתן, אמוניה ואפילו אתנול. כך, למשל, אפשר למחזר פחמן דו-חמצני, הגז שאחראי להתחממות כדור הארץ, ולהמיר אותו לאתן, שהוא חומר גלם לתעשיית הפלסטיק. האמת המצערת היא שכנראה נמשיך לשרוף דלקי מאובנים, ולכן עדיף לקחת את העשן המזהם ולעשות בו שימוש לטובה. אותו הדבר נכון לגבי תהליכים אלקטרוכימיים ירוקים שמייצרים אמוניה, שיכולה לשמש בעצמה כמקור לדלק ירוק. כימיה חכמה יכולה לאפשר לנו להגיע לאותן התוצאות, רק בצורה ירוקה".
לדברי ד"ר שגב, אתגר משמעותי הוא שפתרון בעיה במקום אחד יוצר קשיים במקום אחר: "לדוגמה, מבנים ננו-מטריים שמשמשים לתאים פוטו-אלקטרוכימיים נותנים את הביצועים הטובים ביותר. אבל הרי אין לנו אפשרות לרשת שטחים במאות קילומטרים של קולטי שמש שכל אחד מהם צריך להיות מהונדס בננו-טכנולוגיה יקרה ומורכבת. בסופו של דבר אנחנו מחפשים פתרונות שיהיו זולים וישימים גם בסקאלה של מדינה שלמה. לכן אסור לנו להוריד את העיניים מהמטרה: הפחתת פליטות גזי החממה בקנה מידה רחב".
על כן, מפת הדרכים שהוביל ד"ר שגב לתחום הדלקים הירוקים מצביעה על הצורך במחקר אינטרדיסציפלינרי, לרבות עריכת סקרים כלכליים מקדימים וקביעת סטנדרטים, כדי לקדם טכנולוגיות ישימות. "בכל תחום מ-17 התחומים, מפת הדרכים מציעה מסקנות פרטניות ופרקטיות", אומר ד"ר שגב, "אבל המסקנות הכלליות הן שצריך ליצור קבוצות עבודה בינתחומיות. אני כמהנדס חשמל לא מסוגל ליצור לבדי את המערכת הרצויה, תחום הידע שלי צר מדי. אנחנו צריכים קבוצות עבודה של מומחים מתחומים שונים, מתיאוריה של חומרים, דרך מוליכים למחצה ועד הנדסה כימית וקטליזה, כך שהפתרון של האחד יהיה כזה שהשני ידע לעבוד איתו. זאת ועוד, בעולם התאים הסולאריים למשל יש סטנדרטים ברורים, מעבדות שמודדות את יעילות התאים הפוטו-וולטאיים באמצעות מבחנים מקובלים. בתחום של הדלקים הירוקים – אין לנו סטנדרטיזציה כזאת. כל אחד מודד את היעילות אחרת, ולכן קשה מאוד להשוות ולהתקדם".
ד"ר שגב ועמיתיו מאמינים שמפת הדרכים החדשה תוביל גם לסטנדרטיזציה המיוחלת של הדלקים הירוקים. "זאת הפעם הראשונה שבה מייצרים מפת דרכים רחבה באמת בתחום שלנו. אני חבר הוועד המנהל של כתב העת Journal of Physics D, שעורך מפעם לפעם מפות דרכים כאלו לתחומים שונים. לכן פנו אליי – והרמתי את הכפפה יחד עם שני חוקרים מעולים – פרנסיס הול מהמעבדה הלאומית לורנס ברקלי ורואל ואן דה קרול ממכון הלמהולץ בברלין. לשמחתי הצלחנו לגייס את החוקרים הטובים ביותר, מהמוסדות המפורסמים והמעולים בעולם, שרצו לקחת חלק במפת הדרכים לדלקים ירוקים".
