לטהר בדרך אזולה

צמח-מים תמים למראה נתגלה כבעל יכולת טיהור ומיחזור יוצאת-דופן: הוא מטהר שפכים תעשייתיים ומסוגל לספוח אליו מתכות נבדות, כולל פסולת רדיואקטיבית, ואפילו זהב, פלטינה ופלדיום. צוות מחקר ישראלי השקיע 15 שנות מחקר וניסוי בצמח האזולה, עד שהגיע לתוצאות המרשימות.

העולם מגלה עניין בהמצאה

צמח-המים אזולה הינו סוג של שרך, שנתגלה כאמצעי יעיל במיוחד להרחקת מתכות כבדות משפכים תעשייתיים. מימצא זה הוא תוצאה של מחקר מקיף שערך צוות חוקרים מהמחלקה לבוטניקה חקלאית, בפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית, בראשותו של פרופ' אלישע תל-אור.

יכולתו של האזולה לקשור חנקן מהאוויר, היתה ידועה זה מכבר למדע (זו, אגב, הסיבה לכך שמגדלי האורז במזרח הרחוק משתמשים בצמח כדשן להעשרת הגידול בתרכובת חנקן). אך הצוות הישראלי גילה, שהצמח עמיד למתכות כמו נחושת, קדמיום, אבץ, כרום וניקל, ומסוגל לספוח אותן אליו בריכוז הגבוה פי 500 מריכוזן בשפכים. עוד התברר, כי הצמח המיובש סופח את המתכות מתוך התמיסה, כאשר מוסיפים אותו למיכלי שפכים מזוהמים, או כאשר מזרימים את השפכים דרך עמודות של מסננים המכילים את הצמח המיובש.
התהליך נוסה בהצלחה בשפכים עתירי קדמיום וניקל, שמקורם במפעלי סוללות, ובשפכים עתירי כרום בתעשיות ציפוי מתכת. כמו-כן נבחן התהליך כאמצעי למיחזור זהב, פלטינה ופלדיום. הצמח גם מסוגל לקלוט אורניום ביעילות גבוהה, ולטפל בשפכים המכילים מתכות רדיואקטיביות. התהליך נמצא בשלב של פיתוח תעשייתי, וכבר מעורר עניין בארצות שונות.

בתמונה: צמח מים אזולה: בלי סיכונים למשתמש ולסביבה

המחקר לבחינת השימוש בצמחי-מים להרחקת מתכות כבדות משפכים תעשייתיים, החל בפקולטה לחקלאות עוד בשנת 1980. כבר בשלבים הראשונים נמצא, שצמח האזולה קולט ביעילות מתכות נבדות מתמיסות מהולות, המכילות ו- 20 חלקים למיליון (חל"מ) של יוני נחושת, קדמיום, ניקל, כרום ואבץ, ומביא אותן לריכוז של עד 10,000 חל"מ בחומר היבש.
מסננים לתמיסות מרוכזות יותר של מתכות, שהוכנו מאזולה מיובשת, קשרו וספחו מתכות כבדות עד לתכולה של 7-11 אחוזים יוני מתכת ממשקל הצמח.

מפיקים זהב מפסולת

השימוש במסנן האזולה נבחן בריכוזי מתכות בינוניים וגבוהים (ממאות ועד 20,000 חל"מ) בתמיסות תעשייתיות של קדמיום וכרום. התוצאה: טיהור של 98-96 אחוזים מהמתכת בתמיסת המקור. למסנן האזולה יכולת טיהור מיטבית עד לקיבולת מתכת של 2% ממשקלו, ואופי ספיחת היונים דומה לזה של מחליפי יונים.
תהליך הטיהור של שפכים תעשייתיים נבחן בהרחבה במפעל סוללות 'תדיראן' בקריית עקרון, שבו הופעל ברציפות מסנן האזולה לטיהור שאריות קדמיום וניקל. שפכי כרום של מפעל המתכת 'פלבם' בקיבוץ בית אלפא ושל מפעל הרהיטים בקיבוץ צרעה, נבחנו בריכוזים בינוניים וגבוהים ובתנאי חומציות שונים. בכל התנאים נתגלה השרך כיעיל בהרחקת הכרום. נבחנו גם שפכים מזוהמים בעופרת בריכוזים נמוכים של מפעל מצברי "שנפ", ונמצא שהרחקת העופרת היתה יעילה.

בשיתוף עם מפעל התכשיטים 'דומקס' באור יהודה, פותח תהליך למיחזור זהב, פלטינה ופלדיום משפכים מהולים של מפעלי תכשיטים ופסולת. נמצא, שהאזולה מרכזת היטב מתכות אלה בסביבה חומצית.
כששורפים את האזולה שספחה מתכות יקרות, ניתן לקבל אפר עשיר המכיל 6% זהב ופלדיום ו-4% פלטינה.
עוד מצאו החוקרים, שמסנן האזולה סופח אורניום ומרחיק אותו מתמיסות, בריכוזים של 1000-1 חל"מ, בדרגת טיהור של 99%. תוצאות אלה הופכות את האזולה מועמד מועדף לטיהור שפכים של תחנות-כוח ומיתקנים גרעיניים, ולצימצום הנפח של פסולות רדיואקטיביות, שאגירתן בלבד כרוכה בהשקעות ניכרות.

תהליך ייצור חסכוני

לצורך ייצור הכמויות הנחוצות לתהליך הטיהור, פיתחו החוקרים ושיפרו את שיטות גידול האזולה. התוצאה: יבול שנתי של 4 טון חומר יבש לדונם, בעלויות ייצור זולות בהשוואה למחליפי יונים מסחריים. תהליך הגידול עצמו פשוט וניתן להופכו ענף חקלאי לכל דבר במושבים ובקיבוצים בארץ.
במהלך המחקר השתמשו החוקרים במסננים בקנה-מידה מעבדתי של עשרות ומאות גרם אזולה, ובמיתקן ראשוני של עד קילוגרם אחד של השרך. טרם פותחה היכולת ההנדסית לבנייתם של מסננים בקנה-מידה תעשייתי, שיאפשרו בחינה כלכלית כוללת של עלויות הטיהור במיתקנים חרושתיים.

בתמונה: גידול האזולה בחממות לקראת הפיכתו למסנן טבעי

התהליך הוגש לאישור כפטנט בישראל עוד בשנת 1987. בארצות-הברית אושר הפטנט בשנת 1991, ובאירופה ב-1994. הפטנט כולל ארבעה מתוך חמשת מיני האזולה הקיימים, ומכסה את כל המתכות שנזכרו ומיחזורן בתהליך הקליטה והספיחה.

יתרונות התהליך

לתהליך הטיהור באמצעות אזולה יתרונות רבים. להלן הבולטים שבהם:

קשירת וספיחת המתכות הכבדות טובה יותר, או מקבילה לשימוש במחליפי יונים יקרים. תהליך הטיהור עצמו קל לתיפעול, בהשוואה לשיטות אחרות.

ייצור האזולה זול, החומר הצמחי אחיד, אמין, נטול סיכונים למשתמש ולסביבה, ומתאים לפיתוחן של
טכנולוגיות חדשות.

מסת האזולה ניתנת לשריפה, לצימצום נפח הפסולת העשירה במתכות. באפר המתקבל ניתן להשתמש למיחזור מתכות יקרות ולשיפור רווחיות התהליך.

שוק פוטנציאלי

במהלך פיתוחו של התהליך ופירסומו על-ידי האוניברסיטה העברית וחברת "יישום" של האוניברסיטה, נתקבלו למעלה מ- 100 פניות מחברות וסוכנויות מאירופה, ארצות-הברית, אסיה, אוסטרליה, קנדה ודרום אפריקה.
התהליך מתאים לשימוש במפעלים עתירי שפכים בתחומי הכימיה, המתכת והאלקטרוניקה. הוא גם מתאים לשימושם של גופים ארציים לטיהור ושיפור איכות הסביבה, עיריות, חברות הנדסה ורשויות מים. את הפניות והתכתובת עם הגורמים שהביעו עניין בתהליך, מרכזת חברת "יישום", המטפלת ברישוי ובמיסחור התהליכים.

בארצות-הברית ובאירופה הובהר גם הצורך לפתח תהליכים, שיפתרו בעיות של טיהור וניקוי אתרי פסולת של מתכות ושל חומרים רדיואקטיביים. בארצות-הברית, אתרים אלה הם בתחום אחריותם של משרד ההגנה והאנרגיה, והסוכנות לאיכות הסביבה, הנותנים עדיפות לתהליכים המבוססים על שימוש בחומר ביולוגי.
במקביל, בארצות-הברית, באירופה ובישראל ישנה מגמה לאכוף תקנים מחמירים יותר לסף הזיהום המותר במתכות כבדות של מקורות מים ושל הקרקע. קריטריונים אלה יחייבו פיתוח ויישום שיטות טיהור חדשות.

* דוד לביא משמש מנהל הסברה ויחסי ציבור בפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית.