פוטנציאל טיפול בעיכול נוזלי של חמש מיקרואצות ירוקות בתרביות לא-אקסניות

הפיכת פסולת למשאב

מתקני עיכול אנאירובי ממירים פסולת מזון וחקלאית לגז ביוגז, דלק מתחדש. עם זאת הם משאירים גם שארית מימית הנקראת עיכול נוזלי, עטופה בחנקן ובפוספט. אם תופעת לוואי זו לא מטופלת כראוי היא עלולה לזהם נהרות וקרקעות. במחקר זה נבדק האם מיקרואצות ירוקות שמתרחשות באופן טבעי, הגדלות ביחד עם חיידקים, יכולות לטהר נוזל מאתגר זה ולהמיר את המזינים לביומסה מועילה.

מדוע השאריות מהוות בעיה

ככל שייצור הביוגז מתרחב ברחבי העולם, כך גדל גם היקף העיכול. החלק הנוזלי, שמרכיב את רוב הנפח, עשיר במזינים לצמחים אך גם בשאריות אורגניות ולעתים במתכות כבדות ומזהמים פתוגניים. פיזורו בשדות יכול להועיל כדשן, אך כמות יתר גורמת לזיהום מי משק ולעומס על הקרקע. שיטות טיפול קונבנציונליות יקרות ולעתים לא יעילות, במיוחד למתקנים קטנים או עצמאיים. פתרון אלגנטי יותר הוא להשתמש בנוזל כמדיום גידול למיקרואצות, אשר יכולות לקלוט מזינים, לנקות את המים וליצור ביומסה למוצרים כמו מזון לבעלי חיים או דלק ביולוגי.

בחינת מיקרואצות פראיות

החוקרים אספו עיכול נוזלי ממפעל ניסיוני המעבד פסולת ירקות כמו תירס, אפונה ושעועית. הם מדלו אותו רק פי חמש במים ולא עברו עליו חיטוי, במכוון כדי לשמור על תנאים שמדמים מציאות. חמישה זנים של מיקרואצות ירוקות, בודדות ממקווי מים טבעיים ולא מרקימו תרביות מסחריות, גודלו במכלים מוארים קטנים למשך ארבעה חודשים. תרביות אלו היו "לא-אקסניות", כלומר האצות חיו יחד עם החיידקים הנלווים להן. הצוות ניטר מדדי זיהום מרכזיים — צורות של חנקן, פוספט וחומר אורגני — וכן גדילה של האצות ושינויים בקהילת החיידקים.

כיצד שליטת pH שינתה את המצב

הניסוי מנה שתי שלבים עיקריים. בשלב הראשון, שנמשך 60 יום, הוזן העיכול למכלים ללא בקרה על החומציות (pH). האצות גדלו בתחילה, אך כשהקהילה המעורבת שיחררה פחמן דו-חמצני והמירה חנקן, ה-pH ירד בהדרגה לערכים חומציים קלים. ההאטה בגדילה הגבילה את כמות הזיהום שהוסרה: סך החנקן ירד בכ-55–70%, והסרת הפוספט נותרה מתחת לכ-50%. בשלב השני, שנמשך גם הוא 60 יום, הקבוצה העלתה ושמרה בקפידה את ה-pH מעל לנייטרלי באמצעות תוספות קטנות של הידרוקסיד הנתרן. בתנאים האלקליניים יותר הללו האצות שגשגו, רמות הכלורופיל עלו, והמכלים הסירו כמות משמעותית יותר של חנקן ופוספט, אף על פי שהסרת חלק מהתרכובות האורגניות הפכה לפחות יעילה.

אצות, חיידקים ומשחק איזון

מבין חמשת המינים שנבדקו, תרביות שדומיננטיות בהן היו Desmodesmus communis בלטו. הן הסירו כמעט 90% מסך החנקן ולמעלה מ-90% מהפוספט בשלב שבו ה-pH נקבע, אף על פי שאלו לא הגיעו למספר התאים הגבוה ביותר. יתרונן נראה קשור למבנים רב-תאיים גדולים יותר ולאינטראקציה שלהן עם חיידקי-שותפים. ניתוח גנטי הראה שכאשר ה-pH הועלה, מאזן קבוצות החיידקים השתנה: חלקן פחתו, בעוד שאחרות שמצליחות בסביבות אלקליניות ועשירות במזינים נהיו שכיחות יותר. חיידקים מסוימים נראו מתמחים בפירוק חומרים אורגניים מורכבים, בעוד אחרים סייעו בהסרת חנקן ופוספט או בהנגשתם לאצות. הביצועים הכוללים נבעו מהקהילה המעורבת והמשתפת הזו ולא מהאצות לבדן.

מפלט נוזלי מזוהם למחזורים נקיים יותר

בלשון פשוטה, המחקר מדגים שגם אם נותנים לתערובת האצות–חיידקים "לעשות את שלהן" זה לא מספיק: בקרה מדוקדקת על ה-pH קריטית להפקת מלוא יכולת הניקוי שלהן. בתנאים נכונים, מיקרואצות ירוקות פראיות שחיות עם חיידקים יכולות להסיר רוב עודפי החנקן והפוספט מעיכול נוזלי תוך דילול מתון בלבד וללא חיטוי. זה הופך את הנוזל המטופל לבטוח יותר לשימוש חוזר במתקני ביוגז או לשחרור אל הסביבה, בעוד שהביומסה האצתית שנוצרת יכולה להפוך לתוצר משני. מערכות כאלה יכולות לסייע לסגור מעגלי תזונה, להפחית פסולת ולהפוך את ייצור הביוגז לבר קיימא יותר.

ציטוט: Sobolewska, E., Borowski, S. & Nowicka-Krawczyk, P. Liquid digestate treatment potential of five green microalgae in non-axenic cultures. Sci Rep 16, 14589 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45636-5

מילות מפתח: מיקרואצות, עיכול אנאירובי, הסרת מזינים, גז ביוגז, טיפול בשפכים