חדשות טכנולוגיה

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.

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.

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.

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.