חוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב ומאוניברסיטת פלורידה מפתחים שיטות להגדלת הייצור של ביו-גז
פרופ' חיים קלמן מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב והפרופסורים פרטפ פולמנפליל וג'ניפר קרטיס מאוניברסיטת פלורידה קיבלו את מענק BARD (קרן ארצות הברית-ישראל למחקר ולפיתוח בתחום החקלאות) על מנת ליעל את הייצור של ביו-גז באמצעות שיפור היכולות של מעכלים (ריאקטורים) אנאירוביים (ללא חמצן).
מעכלים אנאירוביים משתמשים באופן מסורתי בשאריות שמקורן בבעלי חיים (פחמימות, חלבון ושומן), ומשמשים בחוות ומשקים כדי לייצר דשנים שונים וביו-גז לצרכי האנרגיה של החווה. אולם, ביו-גז יכול להיות מיוצר גם משאריות חקלאיות כמו: חציר, קש, שאריות זיתים, תירס וכו'. לאחרונה, הודות לפעילות עניפה של אנרגיה מתחדשת בכמה מדינות, נרשמה צמיחה עצומה במספר המעכלים שמבצעים עיכול הדדי של שאריות מן החי, בשילוב חומרי גלם נוספים (לדוגמה: תחמיץ תירס). שילוב של חומרי גלם נוספים מגדיל את נפח הייצור של ביו-גז במעכל, דבר שמביא לרווחים גדולים יותר לחווה.
מעכלים אנאירוביים שאינם מבוססים על ערבוב, יכולים להכיל ריכוז גבוה של מוצקים, יש מספר יתרונות, בהשוואה למערכות עיכול אנאירוביות מעורבבות אחרות, מכמה סיבות: הם לא דורשים הוספת כמויות גדולות של מים, מכיוון שהעיכול מתבצע בתוכן בריכוז של 35% מוצקים; הם לא מערבים שאיבה של מוצקים/תרחיפים במהלך העיכול; והם לא דורשים ערבוב של התוכן המעכל.
עם זאת, קיימת בעיה בעיכול של מוצקים רבים: הסרת שאריות המוצקים, שנוטות להתאסף בתחתית כלי הקיבול. בנוסף לכך, המוצקים הדחוסים שבתוך המעכל מונעים את תגובות הפירוק. בעיות אלו התעוררו בגלל העובדה שתכנון המערכות האלו לא לוקח בחשבון את מאפייני הזרימה התלת-פאזית (גז, נוזל, חלקיקי ביומסה) שקיימת במעכל.
בפרויקט מחקרי זה, החוקרים יבדקו את ההתנהגות הרב-פאזית הייחודית לחלקיקים ולזרימה שקשורים לטכנולוגיה החדשה הזאת, לשם השגת עיכול אנאירובי רציף בעל ריכוז גבוה של מוצקים. מטרה זו תושג באמצעות מאמץ משולב, שמערב הדמיות ועריכת ניסויים. ההדמיות, שייערכו באוניברסיטת פלורידה, כוללות הדמיות ברמת החלקיקים ושל זרימת הצובר. ההדמיות ברמת החלקיקים תהיינה הראשונות מסוגן, ויתארו זרימה של חלקיקים סיביים וגמישים, רטובים או יבשים האופייניים לחלקיקי ביומסה. המודלים התקפים, שתיקופם ייעשה באוניברסיטת בן-גוריון בנגב, ישמשו לתיאור התנהגות הזרימה הרב-פאזית של טכנולוגיית העיכול החדשה.
תוצאה כללית של הפרויקט תהיה יצירת הנחיות כלליות לתכנון של מעכלים אנאירוביים רציפים בעלי ריכוז מוצקים גבוה, ומותאמים למגוון רחב של ביומסות. תכנונים כאלה יתגברו על בעיות ביצועיות ויקדמו את האפשרות להשתמש בטווח רחב של חומרי מזון עשירים מהחווה לשם תהליך העיכול, ובכך להגדיל את רווחי החווה.
פרופ' קלמן מהמחלקה להנדסת מכונות הוא מוביל עולמי בתחומי הטיפול במוצקים והובלת חלקיקים, והוא מחזיק במומחיות הייחודית ובאמצעים הדרושים כדי לבצע את הניסויים האלו. פרופ' קלמן שימש כיושב הראש המדעי הבינלאומי של הוועידה הבינלאומית להעברה ולטיפול במוצקים חלקיקיים במשך יותר מעשר שנים, והיה יושב ראש של הוועידה הבינלאומית שנערכה בנושא זה בתל-אביב, במאי 2015.
קבוצת המחקר של פרופ' קרטיס היא הקבוצה היחידה בעולם שמסוגלת לדמות חומרים גמישים בעלי סיבים מוארכים, רטובים או יבשים. פרופ' פולמנפליל מביא למחקר מומחיות ייחודית ואמצעי ניסוי שרלוונטיים לתהליך העיכול האנאירובי.
