משנתו של פרופ’ נתן ס. לואיס – בשורות טובות ורעות

משנתו של פרופ’ נתן ס. לואיס נושאת עמה שתי בשורות, האחת טובה והשנייה רעה. הבשורה הטובה – יש מספיק מקורות אנרגיה וחומרי דלק בעולם, הבשורה הרעה – במצב “העסקים כרגיל”, רוב החיים על כדור הארץ עלולים להיכחד הרבה לפני שיגמר מלאי הנפט.

עידן המידע מספק לציבור הרחב בעולם שפע של מידע מעמיק וזמין בנושאים שונים ובכך משפר את האינטליגנציה האנושית ואמור להביא לשיפור בהליכי קבלת ההחלטות ולהביא לעולם בריא וטוב יותר. אלא שקרן השפע של המידע נושאת עמה חסרונות: א. מרוב עצי מידע קשה לראות את היער. ב. מרוב קולות קשה להבחין בין מנגינות ערבות לרעשי רקע. אנשי מדע המתמחים בנושאים מוגדרים הם צמתי ידע העומדים למבחנים של חברים למקצוע ושל מדענים מתחרים, סכיני הידע שלהם מושחזים בירכיים של סכיני ידע מתחרים, ולכן ראוי לייחס לדעותיהם המקצועיות משקל גבוה בתוך שפע המידע ממנו הציבור ניזון. למרות המשקל הרב שיש לתת למידע המדעי, תרגומו של מידע זה לשפה ציבורית, מדינית ומעשית לוקה בקשיים. גם אנשי ציבור ומדינאים וגם אנשי מדע מוטים על ידי אמונות ודעות קדומות המקננים בהם, או על ידי אינטרסים כלכליים או שיקולי יוקרה מקצועית, כך שגם דעות או תיאוריות מקצועיות צריכות לעבור מסננים ומבחנים ולהתעמת מול תיאוריות מקצועיות מנוגדות, או מול עמדות עממיות לא מבוססות.

פרופסור נתן ס. לואיס הוא מקור מידע חשוב, אמין ובעל משקל רב בכל הנוגע למחסני אנרגיה כימיים. פרופ’ לואיס הוא כימאי העוסק בתחום האנרגיה למעלה מעשור במכון הטכנולוגי של קליפורניה. פרופ’ לואיס פועל, בין השאר, בתחומי מחקר ופיתוח של תהליכים כימיים מבוקרים המנסים לחקות את תהליכי הפוטוסינתזה בצמחים בשאיפה ליצור מאגרי אנרגיה כימיים מתחדשים המנצלים את אנרגית השמש, כתחליף למקורות אנרגיה הטמונים במאגרים כימיים מאובנים.

ניירות העמדה של פרופ’ לואיס מפורסמים בדף הבית שלו, וניתן להתרשם מהופעתו בהרצאה שנשא בכנס “ניידות ברת קיימא” שהתקיים במרכז האמנות בקולג’ לעיצוב, שם הרצה על האנרגיה בעתיד. קישורים לדף הבית ולהרצאה מופיעים מטה. נבואותיו של פרופ’ לואיס ברורות ומדודות, דבריו נאמרים בקור רוח, אך ניכר כי הוא חדור אמונה המבוססת על עיון, מחקר, ידע רב ומחשבה מעמיקה. האתגר בפניו ניצבת החברה האנושית לפי לואיס הוא קיום חברה העושה שימוש ב 2 קילוואט לאדם ליום במדינות המתקדמות. לדבריו, לא ניתן לפתור בעיה מבלי לזהות בבירור מהי, והוא סבור כי הצליח להגדיר את הבעיה הנכונה והדחופה. לדבריו, חיבר פיסות מידע שונות הידועות בעולם, על מנת שמאיחוי המידע יוסקו המסקנות הנכונות, יקבעו סדרי עדיפויות ויערך מאמץ יצירתי למצוא פתרון לאתגרים האמיתיים הניצבים בפני האנושות.

* בשנת 2001 נצרכה בעולם בסך הכל אנרגיה שוות ערך ל – 13.2 טריליון וואט, מתוכם 3.2 טריליון וואט נצרכו בארצות הברית. מקורות האנרגיה היו שונים לפי החלוקה הבאה:

נפט                               4.56 טריליון וואט.

פחם                              2.98 טריליון וואט

גז טבעי                         2.89 טריליון וואט

ביומאסה                        1.24 טריליון וואט

מקורות מתחדשים           0.286 טריליון וואט

הידרו                           0.285 טריליון וואט

אנרגיה. גרעינית             0.92 טריליון וואט

עיקר השימוש בביומאסה ליצירת אנרגיה הוא שריפת עצי הסקה על ידי מדינות העולם השלישי.

* צריכת האנרגיה העולמית כפולה ביותר מפי עשר מצריכת החשמל.

* צריכת האנרגיה העולמית גבוהה בעיקר בעולם המערבי. אדם בעולם השלישי צורך בממוצע כ – 2 קילוואט אנרגיה ביום, ואילו בארצות הברית הצריכה כפולה פי חמש ובארצות יעילות באנרגיה, כמו יפן ושוויץ, הצריכה כפולה פי שניים. האנרגיה הטמונה במזון שאדם ממוצע אוכל ביום שוות ערך ל – 100 וואט, אך כדי לייצר את אותם 100 וואט הנמצאים במזון מושקעת בארצות המערב אנרגיה פי 10 עד פי 25 בגידול חקלאי, דישון, עיבוד חומרי גלם, הובלה, קירור, שיווק והפצה. צריכת אנרגיה מופרזת היא בעיה הנוצרת בעיקר על ידי העולם השבע. כ – 2 ביליון עניים צורכים כמויות יחסיות זעירות של אנרגיה לצרכי קיום בסיסיים, הם אינם גורמים לבעיה ואין כל הצדקה לדרוש מהם לחסוך בצריכת אנרגיה. המקור המרכזי לבעיה הוא העולם המפותח, ובו יש לטפל.

* פרופ’ לואיס סבור כי התמקדות במציאת מקורות אנרגיה חליפיים לתחבורה שגויה. התחבורה צורכת כ – 20% מצריכת האנרגיה העולמית, ולכן גם אם יחסכו מחצית או שני שלישים מאנרגיה זו, עדיין העולם ניצב בפני אתגר המתייחס ליותר מ – 80% מצריכת האנרגיה העולמית הנדרשת לשימושים אחרים. לטענתו, אמצעי החיסכון לשימוש אנרגיה לתחבורה ידועים והם קשורים בעיקר בעיצוב כלי רכב קלים יותר, בעלי עיצוב אווירודינמי ויעילות אנרגטית גבוהה. שימוש במקורות אנרגיה חשמליים, בכלי רכב היברידיים או בביו דלקים לא יצליחו לגרום לחסכון שיכול לספק עיצוב טוב של כלי תחבורה.

משנתו של פרופ’ לואיס נושאת עמה שתי בשורות, האחת טובה והשנייה רעה. הבשורה הטובה – יש מספיק חומרי דלק בעולם, הבשורה הרעה – החיים על כדור הארץ עלולים להסתיים הרבה לפני שיגמר מלאי הדלקים. נבואותיו של פרופ’ לואיס מדודות ומבוססות על מחקרים קודמים בנושא שינוי האקלים, ועל נתונים רשמיים שריכז וניתח. הדעות של פרופ’ לואיס מפריכות את התיאוריות על “שיא תפוקת הנפט” וסוף עידן הנפט הזול, אך מבוססות על התיאוריות המדעיות הסבורות כי החיים על כדור הארץ עלולים להיכחד כתוצאה משימוש מופרז במקורות אנרגיה מאובנים שאינם “חופשיים מפחמן”. לטענת פרופ’ לואיס העולם ניצב בפני אתגר מיידי לפיתוח מקורות אנרגיה מתחדשים, שלוח הזמנים לפתרונו דחוף ביותר – עד אמצע המאה העשרים ואחת.

“הבשורות הטובות”

מדבריו של פרופ’ לואיס משתמע כי חלק מהנושאים העולים על סדר היום הציבורי בהקשר של בעיות האנרגיה בעולם אינו צריך להיות מוצב בסדר עדיפות גבוה, ומדברים אלו נשמעות מספר “בשורות טובות”:

* בעולם אין מחסור במקורות אנרגיה. השמש מספקת לכדור הארץ בשעה אחת אנרגיה שוות ערך לצריכה השנתית העולמית.

* פרופ’ לואיס סבור כי התיאוריה לפיה העולם עבר את “שיא תפוקת הנפט”, אינה נכונה, ומכל מקום סוף עידן מקורות האנרגיה המאובנים הזולים אינו קרוב. איש אינו יודע בוודאות מהן עתודות הנפט בעולם, אך גם אם הנפט ייגמר, יש לו תחליפים זמינים רבים כמקורות אנרגיה בכלל, לרבות דלקים לתחבורה. לפי סקרים שנערכו על ידי סוכנות האנרגיה הבינלאומית ועל ידי סוכנות האנרגיה בארצות הברית קיימים בעולם עתודות גז טבעי ופחם ידועות להפקת אנרגיה למשך מאות שנים. בנוסף קיים ידע וניסיון בהפיכת פחם וגז טבעי לדלקים נוזליים – בתקופת מלחמת העולם השנייה, גרמניה הפיקה דלק מפחם, ובתקופת החרם הכלכלי על דרום אפריקה היא גם כן הפיקה דלק מפחם.

“הבשורות הרעות”

לפי פרופ’ לואיס, הבעיה האמיתית אינה צריכת נפט. הבעיה האמיתית היא פליטת פחמן דו-חמצני לאוויר, והנפט הוא חלק קטן מבעיה גדולה זו. אם העולם יתרכז בבעיות הנפט והתחבורה ויסיר את עיניו מהבעיה החמורה יותר של פליטות פחמן דו-חמצני, יגמר האוויר הרבה לפני שייגמר הנפט – ובעיה זו של פליטות הגזים היא בעיה דחופה ומיידית שחייבת להיפתר עד אמצע המאה העשרים ואחת.

בשנת 2050 אוכלוסיית העולם צפויה לגדול ל 10 – 11 ביליון נפש. השילוב של גידול אוכלוסין עם צמיחה כלכלית המבוטאת בעלייה בצריכת אנרגיה יובילו למצב שבו, על פי ההנחות הרווחות היום וללא פריצת דרך משמעותית בתחום האנרגיה, כדור הארץ לא יוכל לשאת את צריכת האנרגיה על ידי האנושות. מדובר בעוד 40 שנים, טווח זמן קצר לתוכניות בסדר גודל עיצוב בתי זיקוק, כלי רכב ועל אחת כמה וכמה של עיצוב צריכת האנרגיה העולמית.

על פי פרופ’ לואיס, בהתחשב במבנה הכימי של הדלקים המאובנים המשמשים כיום כמקורות אנרגיה נפוצים, פליטת הפחמן הדו-חמצני משריפת פחם היא הגבוהה ביותר, אחריה נמצא הנפט ולבסוף הגז הטבעי ( – מתאן). אם יהיה מחסור בנפט ודלקים יופקו מפחם תגדל באופן משמעותי כמות הפחמן הדו-חמצני הנפלט לאוויר מהבערת מחסני אנרגיה כימיים. מכאן שהאתגר של ייצוב רמת הפחמן הדו-חמצני באוויר דחוף ומעורר סכנות חמורות הרבה יותר, מאשר החשש ממצב של “שיא תפוקת הנפט” או עליית מחירי הדלקים.

אמנם אף איש מדע אינו יכול לומר בוודאות מהי רמת הפחמן הדו-חמצני הבטוחה שצריכה להימצא באוויר, ונושא זה שלוב במשתנים אקלימיים מורכבים שונים כמו מצב הגשם, העננים, משטר הרוחות וכו’, אך קיימות מספר תופעות טבעיות המעידות על קיומן של סכנות מוחשיות – הקרח בקוטב הצפוני של העולם נמס מהר יותר מתחזיות המודלים המדעיים, והאלמוגים באוקיינוסים נכחדים בקצב מואץ. הפגיעה באלמוגים היא תוצאה מירידת רמת החומציות בימים, שהופכים להיות דומים יותר למי סודה מוגזים עשירים בבועות של פחמן דו-חמצני. המסת הקרחונים משחררת לאטמוספרה גז מתאן הספוג בהם, ופירוקו באוויר מגדיל את כמות הפחמן הדו-חמצני פי עשר בהשוואה לשחרור של פחמן דו-חמצני טהור. ברמות גבוהות של פחמן דו-חמצני באוויר, רוב החיים על כדור הארץ לא יוכלו לשרוד, ובתנאים הקיימים הדבר עלול להתרחש עד אמצע המאה הנוכחית, כלומר בעוד 40 שנים !!!.

פרופ’ לואיס טוען כי כל אחד מהפתרונות השונים המוכרים כדי ליצור אנרגיה מבלי לפגוע במאזן הפחמן הדו-חמצני מעורר בעיות שונות וקשות.

* לא ניתן באופן מעשי לענות על ביקושי האנרגיה העולמיים באמצעות כורים גרעיניים. כור גרעיני מספק כמיליון וואט בשנה, מכאן שעל מנת לספק אנרגיה העולה על 10 טריליון וואט – שהעולם צורך כיום בשנה – נדרש לבנות 10,000 כורים גרעיניים, כלומר כור גרעיני חדש בכל יומיים ב – 50 השנים הבאות. בנייה כזו אינה מעשית גם משום שאין די אורניום בעולם כדי ליצור את האנרגיה הגרעינית הנדרשת, והן משום שקיומה של אנרגיה גרעינית בידי גורמים חסרי אחריות מעוררת סכנות לביטחון העולם.

* טכנולוגיות הלוחות הסולאריים המוכרות כיום דורשות שטחים גדולים מאוד כדי להפוך אנרגיית שמש לאנרגיה חשמלית, ולכן הם אינם יכולים לספק פתרון מעשי מקיף וכולל. בנוסף לכך, עדיין אין טכנולוגיה ראויה לאחסון אנרגיה, ולכן קשה לאגור את אנרגיית השמש משעות החמסין לשעות בהן  השמש שוקעת ולימי הסגריר בהם השמש מוסתרת. מסיבה זו קשה לסמוך על מצבי הרוח ההפכפכים כדי להפיק מקורות אנרגיה יציבים ממשבי רוחות.

* כדי להמיס את הפחמן הדו-חמצני העודף הקיים כיום באוויר נדרשים באופן טבעי אלפי שנים. ניסיונות להטמין באופן מלאכותי פחמן דו-חמצני במאגרים תת קרקעיים מעורר חשש של דליפה מרוכזת שתעורר סכנות חמורות.

מסקנותיו של פרופ’ נתן לואיס והשלכותיהן

על בסיס ניתוחיו של פרופ’ לואיס מסקנתו היא כי האתגר הדחוף ביותר בפניו האנושות ניצבת הוא מציאת מקורות אנרגיה חדשים שאינם מפרים את מאזן הפחמן הדו-חמצני באוויר, כדי שיחליפו את מקורות האנרגיה המאובנים בהם אנו עושים שימוש כיום. אתגר דחוף זה דורש ריכוז משאבים ואנרגיה סוציו-כלכלית עולמית.

כיוון הפתרון אליו מפנה פרופ’ לואיס הוא קרני השמש, המספקות בשעה אחת אנרגיה הדרושה לצריכה שנתית של האנושות, והאתגר הוא כיצד לנצל אותם ביעילות לטובת האדם. יתכן שהפתרון יהיה באמצעות ננו-טכנולוגיה, ואולי צבעי קירות קולטי שמש יספקו אנרגיה לבתים.

אתגר לא פחות חשוב מקליטה יעילה של אנרגיות מתחדשות הוא שימורם, והכיוון הוא מבנים כימיים המסוגלים לאחסן אנרגיה ולשחרר אותם לפי דרישה. פרופ’ לואיס פועל בתחום פיתוח של דלקים כימיים המיוצרים בתהליך המנסה לחקות את תהליך הפוטוסינתזה, אך לדבריו המחקרים בתחום עדיין לא הובילו למחסני אנרגיה יעילים, עמידים וזולים, כדי לבצע את המהפכה הנדרשת.

על רקע משנתו של פרופ’ נתן ס. לואיס ראוי לשאול כיצד מדינת ישראל מתייחסת לעתיד האנרגיה שאינה “נקייה מפחמן”? בשנת 2001 מדינת ישראל תיקנה את חוק הכנסת ומיסדה את תפקיד “נציב הדורות הבאים”. לאור העלות הכלכלית הגבוהה של משרה זו הוחלט לבטלה בפועל בסוף שנת 2006, ומאז משרה זו אינה מאוישת ונציבות הדורות הבאים אינה פעילה. על בסיס תחזיותיו של פרופ’ לואיס ונימוקיו בדבר הדחיפות של דאגה לעתיד, נראה שהתועלת של נציב הדורות הבאים עשויה להיות גבוהה מאוד, ומנגד עלותה עלולה להיות זולה משום שחלילה לא נדרש לדאוג לדורות הבאים, אלא רק לדור הבא. ושמא, לאור המוחשיות והקרבה של הסכנות הנובעות מאנרגיה שאינה “נקייה מפחמן”, מוטב להעביר את הנושא לטיפול דחוף של משרד הביטחון, העוסק בבעיות הביטחון הקיומי הדחופות של תושבי ישראל?

מקורות וקישורים

Nathan S. Lewis, California Institute of Technology, Division of Chemistry and Chemical Engineering

http://nsl.caltech.edu

 http://www.artcenter.edu/summit/highlights09/day1-3NathanLewis.php

http://nsl.caltech.edu/files/energy6.pdf

Leave a Reply