מחקר בגובה העיניים

מחקר בגובה העיניים

מפעל ייחודי של הקרן הלאומית למדע שמטרתו להנגיש את הישגי המחקרים הממומנים על ידה לציבור הרחב.

עובדות ומספרים

< חזרה למחקרים
פרופ' יכין כהן
הנדסה כימית
הטכניון - מכון טכנולוגי לישראל
מדעים מדוייקים וטכנולוגיה
תקופת המחקר
2014-2018

האנרגיה הירוקה ביותר: כיצד נוכל להפיק את התָאִית שבתאי הצמחים ולנצלה כחומר גלם וכחומר דלק

התָאִית שבצמחים היא הפולימר השכיח בעולם, בעל פוטנציאל עצום לשמש כמשאב ידידותי לסביבה. חוקרים עיבדו תאית טבעית לתמיסה, לג'ל ולתחליב, והצליחו לפרקה לצורה זמינה בעזרת ממיסים לא-רעילים וניתנים למִחזוּר

נכתב ע''י יכין כהן, 15 אוק 2019

לאור האתגרים הרבים בתחום השמירה על הסביבה וניצול-היתר של משאבי הטבע, ישנה חשיבות רבה לפיתוח מוצרים, תהליכים וחומרי דלק ידידותיים לסביבה, המבוססים על משאבים מתחדשים. תָאִית (צלולוז), אשר נחשבת לפולימר הטבעי השכיח בעולם, היא משאב מתחדש בעל פוטנציאל אדיר לשמש כחלופה למשאבים הקיימים. מולקולת התָאִית בנויה מיחידות חוזרות של מולקולות גלוקוז הקשורות זו לזו ויוצרות שרשרת. התאית קיימת בעיקר כסיב בדופן התא של צמחים, במבנה גבישי צפוף וייחודי. התאית משמשת בטבע בעיקר כחומר מבנה ומגן, ובמהלך האבולוציה נוצר אפוא המבנה הגבישי המיוחד שלה, שאינו מסיס במים או בממיסים פשוטים. השיטות הקיימות כיום להמסת תאית בתעשייה עושות שימוש בממיסים קשים, המזיקים לסביבה. לכן אנו מנצלים רק חלק קטן מהתאית העומדת לרשותנו, למרות השכיחות והקיימוּת של חומר זה. המחקר התמקד בהמסת תאית, בעיבודה להידרוג'ל ולמיקרו-כדוריות בתחליב, ובשימוש באנזימים – חלבונים המזרזים תגובות כימיות – כדי לפרק את התאית הנמצאת בצורות אלו לסוכר הפשוט גלוקוז. מן הגלוקוז אפשר להפיק בהמשך כימיקלים ודלק. התמקדנו בשני סוגי ממיסים. סוג אחד הוא נוזל יוני. זהו מלח מיונים אורגניים גדולים, אשר נמצא במצב צבירה נוזלי בטמפרטורת החדר או קרוב לה, יציב, בלתי רעיל וניתן בקלות למִחזוּר. הממס השני הוא תמיסת אלקלי (7% סודיום הידרוקסיד) בקירור, שגם הוא ניתן למִחזוּר בקלות ומחירו זול בהרבה משל נוזל יוני. באמצעות פיזור קרני X ופיזור ניטרונים מתמיסות תאית, למדנו על מבנה השרשרת המתמוססת והסקנו מהו המנגנון המאפשר את המסת התאית בנוזל. בהמשך, הראינו כיצד ניתן לנצל תמיסה של מולקולות תאית טבעית ליצירת תחליב מֵימי של מיקרו-טיפות שמן עטופות בשכבת תאית. טיפות אלו יכולות לשמש כנשא של מולקולות נחוצות כמו תרופות או שעווה, אשר יכולה לאגור חום בשעות חמות ולשחררו בשעות קרות. לכך יש חשיבות ליצירת חומרי בידוד "חכמים" מקצף הבנוי מתאית אשר מכיל כדוריות אלו. החלק העיקרי של המחקר עסק בפירוק התאית לגלוקוז על ידי אנזימים. מן הגלוקוז ניתן להפיק אתנול (אלכוהול), כימיקלים נוספים ובפרט דלק. פיתחנו שיטות להאיץ את קצב הפירוק באמצעות אנזימים, על ידי שליטה במבנה הנקבובי ועיצוב התאית למיקרו-כדוריות המשפרות את ההיצמדות של האנזימים לשרשרות התאית ואת נגישותן לאנזימים. נוסף על כך מצאנו תהליך פשוט של המסת התאית בנוזל יוני, המאפשר קבלת תאית מותמרת חלקית, ולכן מסיסה במים. כלל השיטות שפותחו במחקר זה תורמות לפיתוח מקור אנרגיה "ירוק" ובר-קיימא מחומרים צמחיים, כגון יערות נטועים מתחדשים או פסולת חקלאית ותעשייתית.

פורסם בתאריך - 07-ינואר-2020 - התכנים נכונים ליום הפרסום

תמונות המחקר

מילות מפתח

cellulose
hydrogel
phase change material
sacharification
enzymatic hydrolysis
פורסם בתאריך - 07-ינואר-2020 - התכנים נכונים ליום הפרסום