קינטיקת ייבוש, צריכת חשמל, ניתוח כלכלי וסביבתי של ייבוש קליפות רימונים באמצעות מייבש סולרי היברידי בהשוואה למייבש תנור

הפיכת פסולת פרי לאוצר שימושי

מיץ רימונים פופולרי ברחבי העולם, אך כמעט חצי מכל פרי — בעיקר הקליפה — מסתיים בדרך כלל כפסולת. למעשה קליפה זו עשירה בחומרים טבעיים שניתן להשתמש בהם במזון, ברפואה ובקוסמטיקה. האתגר הוא כיצד לייבש אותה בצורה בטוחה וזולה מבלי לבזבז חשמל או לפגוע בסביבה. מחקר זה בוחן דרך חכמה לעשות זאת באמצעות השמש, ומשווה מייבש סולרי היברידי חדש לתנור חשמלי סטנדרטי כדי לבדוק מה מייבש את קליפות הרימון בצורה טובה יותר, זולה יותר ובטביעת רגל פחמנית קטנה יותר.

דרך חכמה יותר להשתמש בקרינת השמש

הליבה של העבודה היא מייבש סולרי עקיף היברידי, מכשיר בגודל ארון שמשתמש בקרינת השמש כמקור החימום העיקרי אך כולל גם גוף חימום חשמלי קטן ומאווררים לגיבוי ולשליטה. קרינת השמש מחממת אוויר בתוך קולקטור מתכתי שטוח; מאווררים דוחפים את האוויר החם לתוך תא ייבוש מבודד, שבו קליפות הרימון מונחות בשכבות דקות על מגשי סיבוב לחשיפה אחידה. יחידת בקרה שומרת על טמפרטורת האוויר ולחות יחסית בערכים שנקבעו, כך שהתהליך נשאר יציב גם כאשר תנאי החוץ משתנים. החוקרים בדקו שלושה טמפרטורות ייבוש — 50, 60 ו-70 °C — ושלוש עובי שכבות קליפה — 1, 2 ו-3 ס"מ — ואז השוו את התוצאות לתנור חשמלי קונבנציונלי שהופעל באותן טמפרטורות ועובי שכבות.

כמה מהר הקליפות מאבדות מים

קליפות רימון טריות מתחילות בלחות מאוד גבוהה, כשלושה־רבעים ממשקלן מים. הן המייבש הסולרי והן התנור הצליחו להוריד לחות זו למצב סופי יבש מאוד של כ-2–3% מים, שזה יבש מספיק לאחסון בטוח ולעיבוד מאוחר. כמצופה, טמפרטורות ייבוש גבוהות יותר האיצו את איבוד המים, ושכבות עבות יותר הראו בדרך כלל שיעורי ייבוש רגעיים גבוהים יותר כי הן הכילו יותר מים להסיר. בשני המערכות שיעור הייבוש שיא מוקדם — כאשר המים החופשיים בורחים בקלות — ואז ירד ככל שהקליפות התיבשו והמים נאלצו לנוע מעמקים פנימיים ברקמה. בטמפרטורה של 70 °C ובעובי 3 ס"מ, המייבש הסולרי ההיברידי הגיע לשיעור ייבוש שיא של בערך 196 קילוגרם מים מוסרים לכל קילוגרם חומר יבש לשעה, מעט גבוה יותר מהתנור בתנאים דומים.

צמצום שימוש בחשמל והפחתת פליטות פחמן

למרות ששתי המערכות הפיקו קליפות יבשות בדומה, צריכת האנרגיה שלהן הייתה שונה מאוד. התנור הקונבנציונלי הסתמך לחלוטין על חשמל, בעוד המייבש הסולרי ההיברידי השתמש בתערובת של חימום סולרי וכמות קטנה יותר של גיבוי חשמלי. כתוצאה מכך, המערכת המבוססת על שמש צמצמה את צריכת החשמל בכ-שני שליש עד שלושה רבעים בהשוואה לתנור, בהתאם לטמפרטורה ולעובי השכבה. לדוגמה, בתנאי הדרישה הגבוהים ביותר (50 °C ושכבה בעובי 1 ס"מ), התנור צרך כ-7,769 וואט לכל קילוגרם קליפות, בעוד המייבש ההיברידי השתמש רק בכ-2,116 וואט לכל קילוגרם. במהלך חיי המכשיר, בניית המייבש הסולרי דרשה כ-1,270 קוט"ש של אנרגיה "מגולמת", אך תפעולו השנתי חיסך כל כך הרבה חשמל מבוסס דלקים מאובנים עד שתקופת ההחזר האנרגטי הייתה רק כ-2.4 עד 6.3 שנים — הרבה מתחת לתוחלת החיים המוערכת של 30 שנה. זה תורגם להערכה של הימנעות מפליטות פחמן דו-חמצני בסך כ-75.5 טון ולערך פוטנציאלי של אשראי פחמן בסכומים של כמה מאות ועד מעל אלפיים דולרים אמריקאיים לאורך חייו.

חישוב עלויות לחקלאים והתעשייה

הצוות בחן גם כסף, לא רק אנרגיה. המייבש ההיברידי מתוכנן בכוונה להיות פשוט בבנייה, ומשתמש במסגרת עץ, בידוד בסיסי, גוף חימום סטנדרטי ומאוורר קטן, כך שמחיר הרכישה נשאר בסביבות 200 דולרים אמריקאיים — נמוך בהרבה מרבים מהמייבשים התעשייתיים. כאשר הם לקחו בחשבון השקעה, תחזוקה וחשמל, הם מצאו כי ייבוש קליפות רימון במייבש הסולרי יכול לעלות לפחות כ-144.5 דולרים אמריקאיים לטון, במיוחד כאשר פועלים ב-70 °C עם שכבת קליפה בעובי 1 ס"מ. תצורה זו מייבשת במהירות, מה שאומר שניתן לעבד יותר טונות קליפות בשנה, ובכך לפרוס את העלויות הקבועות על תפוקה גדולה יותר. במקרים רבים המייבש ההיברידי היה זול יותר להפעלה לכל טון מאשר התנור, ובו בזמן השתמש בפחות חשמל מהרשת.

מדוע זה חשוב לחיים היומיומיים

עבור אדם מן השורה, המסקנה ברורה: במקום לזרוק את קליפות הרימון, נוכל לייבש אותן ביעילות באמצעות השמש ולהפוך אותן למרכיבים למזונות בריאים יותר, תוספים וקוסמטיקה. המחקר מראה שמייבש סולרי היברידי בעלות יחסית נמוכה יכול לספק ביצועי ייבוש טובים, להפחית בצורה חדה את צריכת החשמל ולהקטין את פליטות גזי החממה בהשוואה לתנור רגיל. עם תקופות החזר אנרגטי קצרות ועלויות תפעול נמוכות יותר, מערכות כאלה יכולות לסייע לחקלאים, למעבדים קטנים ולקהילות כפריות להוסיף ערך ל"פסולת" חקלאית, לשפר הכנסות ולתמוך בייצור מזון ידידותי לאקלים בו זמנית.

ציטוט: Metwally, K.A., Khater, ES.G., Bahnasawy, A.H. et al. Drying kinetics, power consumption, economic and environmental analysis of pomegranate peels drying using a hybrid solar dryer compared with oven dryer. Sci Rep 16, 7395 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-22464-7

מילות מפתח: ייבוש סולרי, קליפת רימון, הערכת ערך של פסולת מזון, אנרגיה מתחדשת, מייבש היברידי