חוקרים מאוניברסיטת תל אביב פיתחו שיטה חדשה לייצור מימן ירוק, כלומר מימן שיוצר ללא זיהום אוויר, ביעילות גבוהה באמצעות זרז ביולוגי. מימן הוא חומר גלם הכרחי הן בחקלאות והן בתעשייה, אך 95% מהמימן שמיוצר היום בעולם הוא מימן "שחור" או "אפור", המיוצר מפחם או גז טבעי ופולט 12-9 טונות פחמן דו-חמצני על כל טונה מימן.
את השיטה החדשה פיתחו הדוקטורנט יצחק גרינברג וד"ר אורן בן-צבי, בהנחיית פרופ' יפתח יעקובי מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון בפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת תל אביב ופרופ' ליהי אדלר-אברמוביץ מבית הספר לרפואת שיניים בפקולטה לרפואה ומהמרכז לננו-מדע ולננו-טכנולוגיה באוניברסיטת תל אביב. תוצאות המחקר המבטיח פורסמו בכתב העת Carbon Energy. בשל חשיבות הפיתוח, המאמר על המחקר יפורסם בשער כתב העת.
"המימן נדיר מאוד באטמוספרה", הסביר גרינברג. "הוא מופק על ידי אנזימים שקיימים ביצורים מיקרוסקופיים, שמקבלים את האנרגיה לכך מתהליכי פוטוסינתזה. במעבדה אנחנו מחשמלים למעשה את אותם אנזימים, כלומר אלקטרודה מחליפה את השמש ומספקת את האנרגיה. התוצאה היא תהליך יעיל, ללא דרישה לתנאים קיצוניים. עם זאת, האנזים 'בורח' מהמטען החשמלי - וצריך להחזיק אותו במקום באמצעות טיפול כימי. אנחנו מצאנו דרך קלה ויעילה להצמיד את האנזים לאלקטרודה ולנצל אותו".
במחקרם החדש, החוקרים השתמשו בהידרוג'ל (ג'ל מבוסס מים) כדי לחבר את האלקטרודה לאנזים, וכך הצליחו לייצר מימן ירוק באמצעות זרז ביולוגי, וביעילות של מעל 90% - כלומר יותר מ-90% מהאלקטרונים שהוכנסו למערכת נשארו במימן ללא תהליכי משנה.
פרופ' יפתח יעקובי הסביר: "החומר של הג'ל עצמו מוכר, אבל השימוש בו להפקת מימן הוא חידוש שלנו. הספגנו את האלקטרודה בג'ל הזה, שהכיל אנזים לייצור מימן בשם הידרוגנאז. הג'ל מחזיק את האנזים לאורך זמן גם תחת המתח החשמלי ומאפשר לייצר מימן ביעילות גבוהה ובתנאים סביבתיים שנוחים לאנזים, כלומר גם במי מלח, בניגוד לאלקטרוליזה שמצריכה מים מזוקקים".
פרופ' ליהי אדלר-אברמוביץ הוסיפה: "יתרון נוסף הוא שהג'ל מרכיב את עצמו: מכניסים את החומר לתוך מים והוא עובר הרכבה עצמית, כלומר מסתדר לסיבים ננו-מטריים שיוצרים את הג'ל. אנחנו הראינו שהסיבים הללו מסוגלים להדביק את האנזים לאלקטרודה. את הג'ל בדקנו על שני אנזימים נוספים, מלבד הידרוגנאז, והוכחנו שהוא מסוגל להדביק אנזימים שונים לאלקטרודה".
ד"ר אורן בן-צבי סיכום: "כיום הפקה של מימן 'ירוק' נעשית בעיקר באמצעות אלקטרוליזה, שמצריכה מתכות יקרות ונדירות כמו פלטינה בנוסף לזיקוק של המים, דבר שמייקר את המימן ה'ירוק' עד פי 15 מה'אפור' המזהם. אנחנו מקווים שבעתיד אפשר יהיה לנצל את השיטה שלנו באופן מסחרי, להוזיל את העלויות ולעבור להשתמש במימן 'ירוק' - הן בתעשייה, הן בחקלאות והן כמקור אנרגיה נקי".
