נזכרתי בסידני לוב (Sidney Loeb), אבי שיטת האוסמוזה ההפוכה, כשקראתי מאמר אודות התפלת מים מאת עידן ישראל פייביש שהתפרסם בגיליון 136 של גליליאו (דצמבר 2009). זכיתי להכיר אותו לפני קצת יותר משלוש שנים כשאני וג'ודי התחלנו לכתוב על אנרגיה חלופית עבור גליליאו. המאמר הראשון עסק בשיטה לא כל כך מוכרת של הפקת אנרגיה על ידי ניצול הפרשי מליחות - אנרגיה כחולה.
הרעיון מאחורי שיטת PRO (ראשי תיבות של Pressure retarded osmosis), אחת משתי השיטות של אנרגיה כחולה, הוא זה: נניח שיש לנו מיכל עם שני תאים המופרדים על ידי ממברנה שחדירה רק למים אך לא ליוני מלח (ממברנה חדירה למחצה). אם מכניסים לתא אחד מים מתוקים (בעלי מליחות נמוכה) ולתא השני מי ים (בעלי מליחות גבוהה), מים יעברו מהצד של המים המתוקים וימהלו את מי הים. לתופעה הזו קוראים אוסמוזה, והיא נובעת מהנטייה של תמיסות להשוות ריכוזים באמצעות פעפוע (דיפוזיה) כשהן באות במגע. הפקת האנרגיה נעשית באמצעות ניצול המים שעברו לתא השני לצורך הנעת טורבינה. מדינות עשירות במי נהרות הזורמים לים, כמו נורבגיה, חוקרות אפשרות לייצר אנרגיה בשיטה זו, וייתכן שהשיטה תהיה רלוונטית גם עבור ישראל אם תיכרה תעלת הימים ויתקיים מגע בין מי ים רגילים למי ים המלח. הפרשי המליחות הם הגורם המכריע כאן.
כשהתקדמנו בתחקיר ראינו שם אחד שחוזר שוב ושוב במאמרים המדעיים הנוגעים ליישומים השונים של מתקני אנרגיה כחולה, ולהפתעתנו גילינו שהאיש חי בארץ ועדיין עוסק במדע בגיל 89. זה היה סידני לוב: פרופסור, מהנדס כימיה וממציא מוכשר, שהגה את אחת השיטות של האנרגיה הכחולה, שכלל את השנייה, ולא פחות חשוב - הוא היה הראשון שהצליח ליישם מתקן התפלת מים באמצעות אוסמוזה הפוכה. כיום זו השיטה המועדפת בעולם להתפלת מי ים.
המשותף לאוסמוזה הפוכה ולאוסמוזה רגילה הוא שימוש באותה ממברנה חדירה למחצה, אלא שהפעם ממלאים רק תא אחד במי ים. כשמפעילים לחץ על מי הים, עוברים מים דרך הממברנה לתא השני. המים הללו הם מים מתוקים טובים לשתייה. על מנת ליצור את הלחץ צריך להשקיע הרבה אנרגיה, אבל נראה שאין ברירה - במקומות רבים בעולם, כולל ישראל, מים מותפלים הפכו למצרך הכרחי.
למזלנו, הצלחנו לקבוע פגישה עם פרופ' סידני לוב, וזכינו לשוחח עמו במשך כמה שעות. זו הייתה חווייה מעשירה ומרתקת עבורי. אני זוכר אותו כאדם צנוע, אדיב וסבלני, בעל שילוב נדיר של גישה הנדסית עם גישה מדעית. מצד אחד היה חשוב לו לספק לנו הסבר מדעי מדויק לכל שאלה ומצד שני הוא התעמק בפרטים הטכניים, שהם בעצם אלו שמאפשרים הפיכת עיקרון מדעי ליישום מוצלח.
סיפור מעניין אחד קשור להמצאה הגדולה שלו - ממברנה חדירה למחצה יעילה במיוחד. הוא ועמיתו ניסו מגוון ממברנות. אחת מהן, עשויה מצלולוז-אצטט, נתנה ביצועים מרשימים בבדיקה הראשונה, אך בבדיקה השנייה הביצועים היו עלובים. הם המשיכו לחקור וגילו ששני הצדדים שלה שונים ויש חשיבות לכיוון שבו שמים את הממברנה: הצד הדק צריך להיות מופנה כלפי התא שממנו עוברים המים לצד השני. "לפעמים אני תוהה אם היינו ממשיכים לבדוק ממברנה זו, אילו הניסוי הראשון שלה היה נכשל", אמר לנו פרופ' לוב כשפגשנו אותו.
אני מביא כאן קטע מהמאמר "אנרגיה כחולה" שהתפרסם בזמנו בגיליון 99 של גליליאו (נובמבר 2006).
פרופ' סידני לוב נפטר ב-12 בדצמבר 2008, בגיל 92. יהי זכרו ברוך.
תאור סכמטי של שיטת PRO להפקת אנרגיה
הרעיון מאחורי שיטת PRO (ראשי תיבות של Pressure retarded osmosis), אחת משתי השיטות של אנרגיה כחולה, הוא זה: נניח שיש לנו מיכל עם שני תאים המופרדים על ידי ממברנה שחדירה רק למים אך לא ליוני מלח (ממברנה חדירה למחצה). אם מכניסים לתא אחד מים מתוקים (בעלי מליחות נמוכה) ולתא השני מי ים (בעלי מליחות גבוהה), מים יעברו מהצד של המים המתוקים וימהלו את מי הים. לתופעה הזו קוראים אוסמוזה, והיא נובעת מהנטייה של תמיסות להשוות ריכוזים באמצעות פעפוע (דיפוזיה) כשהן באות במגע. הפקת האנרגיה נעשית באמצעות ניצול המים שעברו לתא השני לצורך הנעת טורבינה. מדינות עשירות במי נהרות הזורמים לים, כמו נורבגיה, חוקרות אפשרות לייצר אנרגיה בשיטה זו, וייתכן שהשיטה תהיה רלוונטית גם עבור ישראל אם תיכרה תעלת הימים ויתקיים מגע בין מי ים רגילים למי ים המלח. הפרשי המליחות הם הגורם המכריע כאן.
כשהתקדמנו בתחקיר ראינו שם אחד שחוזר שוב ושוב במאמרים המדעיים הנוגעים ליישומים השונים של מתקני אנרגיה כחולה, ולהפתעתנו גילינו שהאיש חי בארץ ועדיין עוסק במדע בגיל 89. זה היה סידני לוב: פרופסור, מהנדס כימיה וממציא מוכשר, שהגה את אחת השיטות של האנרגיה הכחולה, שכלל את השנייה, ולא פחות חשוב - הוא היה הראשון שהצליח ליישם מתקן התפלת מים באמצעות אוסמוזה הפוכה. כיום זו השיטה המועדפת בעולם להתפלת מי ים.
המשותף לאוסמוזה הפוכה ולאוסמוזה רגילה הוא שימוש באותה ממברנה חדירה למחצה, אלא שהפעם ממלאים רק תא אחד במי ים. כשמפעילים לחץ על מי הים, עוברים מים דרך הממברנה לתא השני. המים הללו הם מים מתוקים טובים לשתייה. על מנת ליצור את הלחץ צריך להשקיע הרבה אנרגיה, אבל נראה שאין ברירה - במקומות רבים בעולם, כולל ישראל, מים מותפלים הפכו למצרך הכרחי.
פרופסור סידני לוב בביתו
למזלנו, הצלחנו לקבוע פגישה עם פרופ' סידני לוב, וזכינו לשוחח עמו במשך כמה שעות. זו הייתה חווייה מעשירה ומרתקת עבורי. אני זוכר אותו כאדם צנוע, אדיב וסבלני, בעל שילוב נדיר של גישה הנדסית עם גישה מדעית. מצד אחד היה חשוב לו לספק לנו הסבר מדעי מדויק לכל שאלה ומצד שני הוא התעמק בפרטים הטכניים, שהם בעצם אלו שמאפשרים הפיכת עיקרון מדעי ליישום מוצלח.
סיפור מעניין אחד קשור להמצאה הגדולה שלו - ממברנה חדירה למחצה יעילה במיוחד. הוא ועמיתו ניסו מגוון ממברנות. אחת מהן, עשויה מצלולוז-אצטט, נתנה ביצועים מרשימים בבדיקה הראשונה, אך בבדיקה השנייה הביצועים היו עלובים. הם המשיכו לחקור וגילו ששני הצדדים שלה שונים ויש חשיבות לכיוון שבו שמים את הממברנה: הצד הדק צריך להיות מופנה כלפי התא שממנו עוברים המים לצד השני. "לפעמים אני תוהה אם היינו ממשיכים לבדוק ממברנה זו, אילו הניסוי הראשון שלה היה נכשל", אמר לנו פרופ' לוב כשפגשנו אותו.
אני מביא כאן קטע מהמאמר "אנרגיה כחולה" שהתפרסם בזמנו בגיליון 99 של גליליאו (נובמבר 2006).
את פרופ' לוֹבּ בן ה-89 אנו פוגשים בביתו ביישוב עומר, ליד באר-שבע, בו הוא מתגורר כבר למעלה משלושים שנה. לראשונה הוא הגיע לבאר-שבע בשליחות אונסק"ו, בשנת 1967, על-מנת להקים מפעל התפלה בקיבוץ יטבתה וללמד את טכנולוגיית האוסמוזה ההפוכה בישראל. ההזמנה הייתה לשלושה חודשים, אך לוֹבּ נשאר שלוש שנים, שבסיומן הוא שב לארצות-הברית רק כדי לחזור ולעלות לארץ באופן רשמי. הוא החל לחקור וללמד באוניברסיטת בן-גוריון שזה עתה נוסדה. מתקן האוסמוזה ההפוכה הראשון בישראל להתפלת מי תהום מלוחים אכן הוקם ביטבתה, אם כי בתחילה הקיבוצניקים חששו מהמים המותפלים, ובעצם, הקיבוצניקיות היו אלה שעשו את הצעד הראשון ומצאו שימוש למים הרכים - חפיפת ראש. ותיקי הקיבוץ עוד זוכרים, שכדי לשכנע אותם לנסות וללגום מהמים, הביא פרופ' לוֹבּ את ד"ר ברלין מבית החולים סורוקה, שהצליח להפחיד אותם כהוגן לגבי הנזקים בשתיית מים מלוחים.
פרופ' לוֹבּ מספר שבמשפחתו לא היו מדענים, וגם לו לא היו שאיפות בתחום. הוא סיים לימודי הנדסה כימית באוניברסיטת אילינוי והלך לעבוד בתעשייה הצבאית והאזרחית בקליפורניה. אחרי 16 שנה התעורר בו שוב חיידק הלימודים והוא נרשם ללימודי תואר שני ושלישי באוניברסיטת UCLA. יחד עם שותפו למחקר, סריניווסה סורירג'אן (Sourirajan), שאיתו הוא שומר על קשר עד היום, התוודע סידני לוֹבּ לרעיונות של פרופ' ריד (Reid) מפלורידה, לגבי האפשרות להתפיל מים בעזרת אוסמוזה הפוכה. את פרסומו העולמי קנה לוֹבּ בזכות היישום המוצלח הראשון של השיטה. זה קרה בשנת 1965, בקואלינגה (Coalinga), עיירה קטנה ושכוחת אל בקליפורניה, בה הוקם בשנה זו המפעל המסחרי הראשון להתפלת מים בשיטת האוסמוזה ההפוכה. הוא נזכר בחיוך, שלמבחן המסכם שלו בלימודי הדוקטורט, שנה קודם לכן, ביקשו ממנו הבוחנים להביא שלטים עם שאלות, משום שכבר אז הוא היה המומחה מספר אחד בעולם לאוסמוזה הפוכה.
בעקבות עליית מחירי הנפט, הגה פרופ' לוֹבּ את רעיון האנרגיה הכחולה בשנת 1973. "לקחתי תהליך התפלה שבו משקיעים אנרגיה, ופשוט הפכתי אותו", הוא מסביר. הרעיון המקורי היה להשתמש בהפרשי המליחות בין נהר הירדן לים המלח, ואם לא בישראל אז לפחות בנהר ירדן אחר – זה שנשפך לימת המלח ביוטה. כיום, עשרים שנה מאז פרישתו לגמלאות, הוא ממשיך במחקר תיאורטי של ממברנות ובתכנון מתקני אנרגיה כחולה. "כשהוא עובד על מאמר, סידני לא ישן ולא אוכל כמה ימים" – מתלוננת רעייתו בנושא זה. לפני שש שנים, כאשר ביקר בחברת Statkraft בנורבגיה, קיבל פרופ' לוֹבּ הצעה מפתה לשמש כיועץ בשכר. למרות גילו, הוא סירב להצעה, רק משום שהתבקש לחתום על הסכם סודיות. עם זאת, הוא עדיין שומר על קשר עם הנורבגים ומתעדכן לגבי התקדמות מחקר הממברנות שלהם. הוא אופטימי בקשר לאנרגיה כחולה ומעריך שתוך עשרים שנה היא תחליף שיטות אחרות במדינות חוף שופעות מי נהר.
השנה נסגר מבחינתו מעגל, עת הוענק הפרס הראשון על שמו, בכנס בצרפת. את הפרס יזמה פרופ' מרים בָּלַבַּן, עורכת כתב העת Desalination, אותו כתב-עת שבגיליון הראשון שלו פורסם המאמר המקורי של סידני לוֹבּ על אוסמוזה הפוכה, לפני למעלה מארבעים שנה.
פרופ' סידני לוב נפטר ב-12 בדצמבר 2008, בגיל 92. יהי זכרו ברוך.
6 תגובות:
איני יכל לשוח בדבר המנוח סידני לוב,כי בחייו לא מצאתי חן בעיניו,כאשר אני הנושא והוא המושא.
אך לא ארצה לשוח דיבה,ובוודאי שלא לרוץ ברכיל,וכפי שביקשת על זכרו כי יהיה ברוך הודה כי עלי לדמום,ויהי זכרו ברוך.
אני עצמי מוצא את ההתפלה כשיטה פזרנית ובחירה בה איננה נראית לי כמושכלת מדי,לעומת זאת איסוף גשמים,התיעלות בשימוש המים,ועוד מספר פתרונות יצרתיים אשר הועלו בעבר,שאינם כרוכים בבניית מתקנים בזבזנים ובעייתים(עקב הזיהומיים של פליטת המים שלהם,אשר עקב מליחותם הקיצונית-אם מלוחים אם תפלים,תוכל להוביל להרס מערכות חיים).
במדינות צפון אירופה נהוגה תרבות חיסכון,המתבטאת גם ביחס למים(ומדובר,ככתוב ברשומתך במדינות אשר הנהרות בהן,הקרחונים בהן והימות בהן!),לפחות כך גיליתי במגוריי בן,ובטיוליי בן,המקלחות קצובות,רחיצת הכלים קפדנית ושיטתית ובאופן כללי הנוהג יעיל,אני מוצא שבכמה שיוניי מנהגים וכמבון בשיפור איסוף מי הגשמים(או בניתובם) נוכל להשיג לנו ריוויון מבלי להפעיל לחץ וקיטור(לחץ או קיטור,אין זה משנה הכוח מקורו במקום כלשהו).
חהמ"ר (האנונימי מן הפוליסמנטיקה)
אני מסכים שחיסכון ושימוש נבון במים הם הבסיס ליצירת משק מים יעיל, אבל השאלה המרכזית היא: האם זה יספיק למדינות שחונות כמו ישראל? ויש כמובן מדינות במצב גרוע עוד יותר מאתנו.
אגב, גם בהקשר של צריכת אנרגיה, חיסכון ובנייה חכמה יכולים להוריד את הצריכה הכוללת באחוזים רבים.
אריה אני מסכים שכאשר אין בררה,ובכן....אין בררה!
אנשים חייבים לשתות,אך השאלה היא אם אנו במצב אין חזור ואין בררה?
אני סבור שלא,הגשמים היורדים בארץ,למיטב ידעתי יכולים לספק את יושביה כולם,ועל כן אני סבור שאין צורך לפנות לפתרונות כהתפלה,שגם אם ייועלו כורכים במאמץ ובפיתוח שכדי ויופנו למקומות אחרים(בין היתר לתכנון של איסוף והולכת גשמים).
אני חושב שניתן ללמוד מן מעשייות יוסף במקרא,כי ישנן שנים טובות וכאלה ישנן גם רעות,על כן בבגרות ננהג ונתכונן לרעות,עתה אנחנו ברעות ועלינו לקחת בחשבון את הטובות.
באופן כללי גם בשפע וגם בדלות עלינו לדעת לנהוג באופן חסכוני ונדיב,ולא כפי שאנו(מרביתנו)היום מורגלים לנהוג באופן פזרני ובזבזני,ואין זה משנה אם יש בשפע או האין בשפע,אנו כבר הורגלנו.
חהמ"ר
תודה רבה. המאמר מרתק ומעשיר.
בתגובה לאלמוני, תמיד קל לומר שצריך לחסוך מאשר למצוא פתרונות טכנולוגיים, אבל כאשר אוכלוסיית ארץ ישראל בין הירדן לים מונה כ-10 מיליון נפש, שצריכים לשתות, להתרחץ להדיח צרכים ולכבס בגדים, כנראה שלא מספיק לחסוך. בראשית המאה סקרים של הבריטים שיערו שהמים בישראל לא יספיקו ליותר ממיליון תושבים, ולכן אין טעם לעודד הגירה לכאן. והנה הם התבדו בגדול. מעבר לכך, השאלה היא האם אתה רוצה לגור במדבר צהוב או חום, או במקום ירוק שבו צומחים צמחים שונים והנוף ירוק? והאם אתה רוצה לגור במדינה נורמלית שמספקת את גידולי הקרקע שלה לעצמה או תלויה ביבוא של עגבניות ותפוחים ממדינות זרות?
כל הכבוד לפרופ' הנכבד שהיה מהחלוצים בתחום ושם את ישראל על המפה גם בתחום הזה. בזכותו כנראה הכנרת לא תתייבש ויהיו מים בשפע לכל תושבי המדינה. אנשים כמוהו מעוררים השראה לא להרים ידיים ולהכנע בפני הגורל הטבעי אלא להפעיל את המוח האנושי ולמצוא פתרונות יצירתיים. המקרא מספר שבשנות בצורת אבותינו הרימו ידיים וירדו למצרים, כמובן שכיום אנחנו לא יכולים להרשות לעצמנו את הדבר הזה וגם לא לייבא מים מטורקיה. מעבר לכך יתכן שהפתרונות שהגה יאפשרו ליצור אנרגיה כחולה כפי שהוא חשב. בכל מקרה הפתרון שלו קורם עור וגידים ומאפשר ליצור מים מתוקים במחיר סביר ביותר, במיוחד במקומות שזקוקים למים. השיטות הקודמות היו בזבזניות יותר מבחינת האנרגיה.
Thanks for linking to the Leonardo ENERGY article on blue power. Please note the new link for this article:
http://www.leonardo-energy.org/blue-energy
הוסף רשומת תגובה