חילוץ כימי ומכאני של שמן הביולוגי מבייברית מצרית עם ניתוח ביצועים וכלכלי ליישומי דלק מתחדש

הפיכת פרח עמיד לדלק נקי יותר

בעוד שהעולם מחפש דרכים לצמצם פליטות מחממות־כדור הארץ מבלי להתחרות בגידולי מזון, צמחים עמידים שצומחים באדמות דלות זוכים לתשומת לב. מחקר זה בודק כיצד לחלץ בצורה מיטבית שמן שימושי מזרעי הבייברית המצרית, צמח קשוח ועמיד לבצורת, ומשווה כמה טכניקות כדי לקבוע איזו מהן יכולה לספק שמן לביודיזל באופן חוסך אנרגיה, זול ובטוח יותר.

מדוע הבייברית חשובה לאנרגיה העתידית

הבייברית אינה תשתית תזונתית נפוצה, אך זרעי־היא עשירים בשמן והצמח יכול לשגשג בקרקע חמה, יבשה ומלוחה שבה רבים מהגידולים נכשלו. זה הופך אותה לאופציה אטרקטיבית לייצור דלק מבלי להפעיל לחץ נוסף על אדמות חקלאיות המשמשות למזון. הזרעים מכילים תערובת של חומצות שומן הדומה לשמנים בישול, שניתן להפוך לביודיזל — דלק בעל בעירתיות נקייה יותר מדיזל רגיל. מאחר שהבייברית אינה אכילה ועמידה, היא מתאימה היטב לחיפוש דלקים מתחדשים שמפחיתים פליטות גזי חממה ומונעים תחרות ישירה עם מזון.

דרכים שונות לחלץ שמן מהזרעים

החוקרים השוו שתי משפחות עיקריות של שיטות חילוץ. שיטות כימיות נסמכות על השריית זרעים טחונים בנוזל ממס, כגון הקסאן או אתנול, ולאחר מכן חימום התערובת כך שהשמן מתמוסס בממס וניתן להפרידו. מערכות מעבדה מסורתיות כמו מכשירי סוקסלט יכולות לחלץ חלק גדול מהשמן, אך משתמשות בכמויות גדולות של ממס, דורשות שעות חימום וגובות השקעת אנרגיה וציוד משמעותית. גישה כימית פשוטה יותר, המיקרציה, שבה הזרעים שוהים בממס בטמפרטורת החדר במשך ימים, צורכת פחות אנרגיה אך מניבה תשואות שמן נמוכות יותר ותלויה עדיין בכמויות ממס גדולות שיש לשחזר ולטפל בהן בבטיחות.

לחיצה של הזרעים במקום להמיס אותם

שיטות מכאניות מדלגות על רוב הכימיקלים ומתבססות על כוח. במכבש הידראולי בוכנה עשויה ללחוץ לאט על גליל דחוס של זרעים, ולדחוף חלק מהשמן החוצה אך להשאיר כמות ניכרת אחרי שחרור הלחץ. במכבש ברגים, ברג מסתובב מזיז את הזרעים דרך חבית מחוממת, מועך אותם ומדחס אותם כך שהשמן נדחף החוצה דרך פתחים קטנים בזמן שעוגת הזרעים היבשה יוצאת בסופו. באמצעות גישת תכנון סטטיסטית, הקבוצה שינתה בצורה שיטתית את מהירות הברג והטמפרטורה ומדדה תשואת שמן, זמן עיבוד וצריכת אנרגיה. הם מצאו שהפעלת המכבש חם ומהיר, בערך 172.5 °C ובטווח של 1400 מעגלים לדקה, נתנה תשואה של כ־19 אחוז בתוך פחות מחצי דקה, עם צריכת אנרגיה נמוכה.

איזון בין תשואה, עלות וצריכת אנרגיה

חילוץ כימי בהקסאן סיפק את התשואה הגבוהה ביותר של שמן, עד בערך שליש ממסת הזרע, אך גם הציג את העלות הגבוהה ביותר לקילוגרם שמן כאשר נלקחים בחשבון עלות הממס, האנרגיה לחימום והעבודה. אתנול עבד, אך היה יקר יותר ליחידת שמן למרות היותו ממס מוכר ופחות רעיל. לעומת זאת, מכבש הברגים לא דרש ממס כלל והשתמש רק בכמה ואט‑שעות חשמל לכל הרצה. אף על פי שהתשואה המקסימלית שלו הייתה מעט נמוכה יותר מהשיטה הכימית הטובה ביותר, זמן העיבוד הקצר וחוסר רכישת ממס הובילו לעלות הייצור הנמוכה ביותר לקילוגרם שמן בין האפשרויות שנבדקו. השמן שסחטה גם הראה תמהיל מרכיבי שומן ותכונות פיזיות נאותות להמרה לביודיזל.

מה הממצאים משמעותיים לדלקים נקיים

לקוראים המתעניינים כיצד המדע יכול לשנות את מערכת האנרגיה שלנו, המסר העיקרי הוא שמכונה יחסית פשוטה יכולה להפוך גידול לא־אכיל ועמיד לחומר גלם שימושי לדלק באופן כלכלי ויותר ידידותי לסביבה. בעוד ששיטות מבוססות ממס יכולות לחלץ מעט יותר שמן, מכבש הברגים מציע נתיב מעשי שסוחט ויתור קטן בתשואה בתמורה לרווחים משמעותיים בבטיחות, עלות וחיסכון אנרגטי. המחברים טוענים כי זה עושה את הסחיטה המכאנית של הבייברית למועמד חזק לייצור ביודיזל עתידי, במיוחד באזורים עם משאבים מוגבלים, תוך הדגשה שדרושים ניסויים נוספים על דגימות זרעים מגוונות ותיארוך מלא של הדלק הסופי.

ציטוט: Kamel, M.A., Zahran, M.K., El-Sherbiny, S. et al. Chemical and mechanical extraction for egyptian safflower bio-oil with a performance and economic analysis for renewable fuel applications. Sci Rep 16, 16292 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-54252-2

מילות מפתח: שמן בייברית, ביודיזל, מכבש ברגים, חילוץ שמן, אנרגיה מתחדשת