אתר זה עושה שימוש בעוגיות על מנת להבטיח לך את חוויית הגלישה הטובה ביותר.
מוסף שבועי 2.5.19 זהו צמח ארבידופסיס תודרנית לבנה, צילום: Salk Institute צילום: Salk Institute

מוסף כלכליסט

הצמח שעשוי להציל את האנושות

במכון סאלק בדרום קליפורניה מנסה קבוצה נחושה של מדענים לפתח צמחי־על: חיטה, סויה, תירס ואורז עם שורשים סופר־עמידים, שיאספו אליהם פחמן דו־חמצני מהאוויר ויכלאו אותו בקרקע. אם הניסיון יעלה יפה, הוא עשוי להצמיח - לפחות חלקית - פתרון להתחממות הגלובלית

02.05.2019, 08:56 | לסלי הוק, “פייננשל טיימס”
מ

כון סאלק (Salk) נראה כמו מקדש מבטון. הקמפוס שלו בקליפורניה, אחת הדוגמאות הנחשבות בעולם לאדריכלות מודרנית, מתהדר בחצר פתוחה השוכנת על מצוק, משקיפה אל האוקיינוס השקט ומאוגפת על ידי שני טורי בניינים. המראה מרשים ושאפתני כמעט כמו המחקר פורץ הדרך שמבוצע בתוכו. יש בו מדענים רבים שעמלים על מציאת תרופות למחלות קטלניות, מסרטן ועד אלצהיימר, ולצדם קבוצה אחת שמנסה להתמודד עם בעיה קטלנית אחרת: שינוי האקלים. והדרך שהם מנסים לפתח כדי לפתור אותה היא לא פחות ממהפכנית - ליצור צמח־על שיעזור לצמצם את התחממות כדור הארץ.

להאזנה לכתבה, הוקלט על ידי הספריה המרכזית לעיוורים ולבעלי לקויות קריאה

"זה אתר מעניין, נכון?" אומרת הפרופסורית ג'ואן קורי בצניעות, כשאנחנו מתיישבות לשוחח במשרדה. קורי היא אחת מביולוגיות הצמחים החשובות בעולם ומהדמויות המובילות שמאחורי היוזמה למציאת הצמח האידאלי. יש לה קריירה ענפה: לאחר שסיימה דוקטורט במיקרוביולוגיה, היא עבדה בבית הספר לרפואה באוניברסיטת הרווארד, וב־1988 הצטרפה למכון סאלק למחקרים ביולוגיים שהקים ג'ונה סאלק, מפתח החיסון הבטוח הראשון נגד פוליו. בשנים שחלפו מאז היא עמדה מאחורי כמה גילויים חשובים לגבי האופן שבו צמחים מגיבים לאור ומייצרים הורמוני גדילה, וזכתה בפרסים רבים על עבודתה.

האתגר הנוכחי שהיא מנסה לפצח הוא כיצד לעצב צמחים כך שיצליחו לאחסן יותר פחמן דו־חמצני בשורשים שלהם. צמחים כאלה, אם יישתלו בקנה מידה רחב, היא מסבירה, יוכלו לסלק מספיק פחמן דו־חמצני מהאטמוספירה כדי לסייע בהאטת קצב שינוי האקלים. במכון מתכוונים לעשות ניסויים עם יבולים חקלאיים גדולים, ובהם חיטה, סויה, תירס וכותנה, כך שיהיה ניתן להשיק יום אחד את “הצמח האידאלי" בחוות ברחבי העולם.

"כולנו נלהבים מאוד מזה, כי אנחנו משוכנעים באמת ובתמים שנוכל לעשות זאת", אומרת קורי, והעגילים שלה בצורת עלה מנצנצים. היא אחת מחמישה פרופסורים במכון שעובדים על הפרויקט. "אני כבר בת 60 ורוצה לחולל שינוי. יש לנו הכרח דחוף לעשות זאת בבעיית שינוי האקלים. עלינו לעשות את זה עכשיו - גם אם אפילו עכשיו זה כבר מאוחר מדי".

תחושת הדחיפות נובעת מהמציאות העגומה: רמות פליטות הפחמן הדו־חמצני ממשיכות לעלות למרות מאמצים של שנים לבלום אותן. העולם כבר התחמם במעלת צלזיוס אחת (מתחילת המאה ה־20 ועד ימינו), ומדענים רבים מזהירים כי עלינו להוסיף אסטרטגיה חדשה לארסנל כדי למנוע עלייה של 2 מעלות נוספות או אפילו יותר, שמשמעה גלי חום מסוכנים ובצורות שיסכנו את חייהם של מיליוני בני אדם. בהנחה שהעולם לא יכול להפחית את פליטת הפחמן מהר מספיק כדי להימנע משינוי אקלים קיצוני, הפתרון עשוי לבוא מהכיוון השני, כלומר על ידי הורדת כמויות גדולות של פחמן דו־חמצני מהאוויר ואחסונו לטווח הארוך.

אחד האנשים שמתרגשים מהרעיון הזה הוא הווארד ניומן, שועל ותיק בתעשיית ההון סיכון וחבר דירקטוריון במכון סאלק, שהעניק תרומה משמעותית שעזרה להשיק את פרויקט "הצמח האידאלי". ניומן, שעבד במשך 20 שנה בקרן ההשקעות ורבורג פינקוס וייסד חברה שמשקיעה בחברות גז ונפט, נחשב אחד התומכים הגדולים ביותר של הפרויקט.

"אני עוסק בתחום האנרגיה והתעניינתי בבעיית האקלים. שמתי לב שכולם מסתכלים עליה באותו אופן, אבל אם נסתכל עליה בדרך אחרת הפתרון עשוי להתגלות מעצמו", הוא אומר בשיחת טלפון מניו יורק. "אנשים התעלמו מהטכנולוגיה של לכידת הפחמן בתהליך ביולוגי (Biosequestration), אבל היא דבר אמיתי שהעולם זקוק לו".

יוזמת "הצמח האידאלי" היא אחת מכמה פרויקטים ברחבי העולם העוסקים בסילוק פחמן דו־חמצני - ממכונות ענק שמטרתן להוציא אותו מהאוויר ועד תחנות כוח שמזריקות אותו מתחת לקרקע. אך חלק ממומחי הסביבה מפקפקים באפשרות שהטכנולוגיות הללו יעבדו כמצופה, וטוענים שהתמקדות בהן מייצרת אשליה מסוכנת שלפיה המזהמים יכולים להמשיך לזהם.

"ההסתמכות על רעיון של פליטה שלילית נובעת מההתמכרות האנושית לפחמן", טענו קווין אנדרסון וגלן פטרס במאמר שפורסם ב־2016 בכתב העת "Science". "יש סיכון ממשי שלא יוכלו לעמוד בהבטחות שפיזרו".

משמאל: פרופ משמאל: פרופ' ג'וזף נואל, פרופ' ג'וזף אקר, פרופ' ג'ולי לאו, פרופ' ג'ואן קורי ופרופ' וולפגנג בוש מפרויקט "הצמח האידאלי". במכון סאלק. ההארה הגיעה מזיכרון ילדות | צילום: Joe Belcovson משמאל: פרופ

ובכל זאת, לאחר שרמות פליטת הפחמן הדו־חמצני טיפסו בשנה שעברה לשיא, מספר הולך וגדל של מדענים משוכנעים שסילוקו נחוץ כדי להבטיח שכדור הארץ יישאר מתאים למחיית בני אדם. באוקטובר פרסם הפאנל הבין־ממשלתי לשינוי האקלים (IPCC), ארגון בינלאומי שהוקם בידי האו"ם, מחקר פורץ דרך על שינוי האקלים, שקבע כי סילוק הפחמן הדו־חמצני הוא צעד מהותי לריסון ההתחממות מתחת ל־1.5 מעלות, גם אם מדינות יחלו באופן מיידי בצמצום דרסטי של הפליטות.

"אני חשה שיש לי מחויבות לפחות לנסות לעשות משהו", אומרת קורי. היא מצביעה על ספל המונח על השולחן שלה, שעליו משורטט צמח המזכיר חרדל - ארבידופסיס (Arabidopsis, ובעברית: תודרנית לבנה), ששימש בסיס לחלק ניכר מהמחקר שלה. הצמח מתרבה במהירות ומככב במעבדות לניסויים גנטיים מכיוון שהוא מייצר זרעים זהים. והוא כבר הספיק להניב כמה תוצאות ראשוניות מסקרנות עבור יוזמת "הצמח האידאלי".

בונוס: עמידים לבצורת והצפות

מאחורי הקמפוס המרכזי של מכון סאלק ישנה חממה השוכנת על סלע, ובתוכה מסודרות שורות של צמחי ארבידופסיס שסופגים את השמש הקליפורנית. ג'וליה לאו, פרופסורית־חברה במכון שחוקרת רגולציה גנטית, עושה לי סיור במקום. "הצמחים הללו הם שיבוטים גנטיים אחד של האחר, כך שזה מאפשר לנו יכולת לשחזר את תוצאות הניסויים שוב ושוב", היא מסבירה, ומניחה כמה זרעי חרדל ביד שלי. ארבידופסיס היה הצמח הראשון שכל הגנום שלו רוצף, כשחלק מהמחקר התבצע בסאלק.

אף שהרעיון להנדס גנטית צמח כך שיוכל לאחסן פחמן דו־חמצני מתחת לאדמה נשמע מוזר, לאו טוענת שזה רק חלקיק ממה שצמחים גם כך עושים. "התפקיד של צמחים הוא להוציא פחמן דו־חמצני מהאטמוספירה ולהפוך את מולקולות הפחמן לסוכרים, לביומסה. הם עברו התאמה שמאפשרת להם להשתמש בפחמן דו־חמצני כמקור לאוכל", היא מסבירה. "אם נוכל לנצל אפילו חלק מזה, תהיה לכך השפעה גדולה".

כדי להשתמש בצמחים שילכדו יותר פחמן צריך קודם כל להבין איך לשמור את הפחמן בתוך האדמה. באופן טבעי, כשצמחים נרקבים הם מחזירים את מרבית הפחמן שלהם לאטמוספירה, ומותירים רק חלק קטנטן באדמה. התהליך הזה הוא חלק ממחזור הפחמן השנתי, שכן הצמחים סופגים פחמן דו־חמצני בזמן הצמיחה באביב, ומשחררים אותו בחזרה בעת הריקבון בסתיו - מעין תהליך נשימה של כדור הארץ. "התחלנו לחפש אחר המולקולות העמידות ביותר בפני תהליך ההירקבות", מסביר פרופסור ג'וזף נואל, כימאי שעובד בפרויקט "הצמח האידאלי".

רגע ההארה הגיע כשנזכר בקומפוסט שהכין כשהיה ילד, ובפקקי השעם שלא נרקבו בו. "היתה מולקולה מעניינת שבהתה בנו: סוברין (Suberin), סוג של פלסטיק טבעי מורכב. למעשה, שעם. בעזרתו הצמחים מווסתים מה זורם לשורשים, כמו חמצן ומינרלים אחרים". וחשוב מכל, סוברין לא נרקב בקלות כשהוא בקרקע. היות שצמחים מסוימים, כמו אלון השעם, מייצרים באופן טבעי כמות גדולה של סוברין, הוא הסיק שאפשר למצוא גן שיעודד את יתר הצמחים להגביר את הייצור שלו.

בסתיו שעבר הגיע הצוות בהובלת לאו לפריצת דרך ומצא גן שיכול להגדיל משמעותית את כמות הסוברין בשורשים. "עכשיו, לא רק שאנחנו יכולים לבחור זנים של צמחים שיקברו פחמן באדמה, זה גם יאפשר להם לשרוד עם פחות מים", מסביר נואל. הסיבה לכך היא שסוברין עוזר לצמחים גם להיות עמידים יותר בפני בצורות והצפות.

בחודשים האחרונים הצליחו חוקרי המכון לזהות גנים שיכולים להגשים את שלוש מטרות העל בארבידופסיס: להצית מערכת שורשים עמוקה, להגדיל את מסת השורשים ולייצר יותר שעם בשורשים. המשימה שלהם כעת היא לבדוק אם הגנים האלה פועלים באותו אופן גם בצמחים אחרים. בהמשך השנה הם יחלו בניסויים בשטח ויבדקו למשך כמה זמן סוברין נשאר באדמה. בקבוצה מאמינים כי יהיה ניתן לפתח אבטיפוס של "הצמח האידאלי" בתוך חמש שנים, והשקה רחבת היקף עשויה לצאת לפועל בתוך עשור.

חברות הדלק מתלהבות

ישנן שלוש שיטות עיקריות למשוך פחמן דו־חמצני מהאוויר. הדרך הראשונה היא להגדיל את המאגרים הטבעיים המאחסנים פחמן (carbon sinks) על ידי שתילת יותר יערות או שימור שדות עשבים. שיטות לסילוק פחמן דו־חמצני המבוססות על הטבע כוללות גם בידוד הפחמן באדמה, כפי שעושים עם "הצמח האידאלי", או על ידי שימוש בסוגי חקלאות שונים (למשל, גידולים שנמנעים מחריש), שיכולים לסייע לקרקע לאחסן יותר פחמן.

הדרך השנייה היא שימוש במכונות כדי לשאוב פחמן דו־חמצני מהאוויר ("לכידת אוויר ישירה"). זו משימה קשה לביצוע מכיוון שהפחמן הדו־חמצני באטמוספירה אינו נמצא בריכוז גבוה במיוחד - 0.04% מהאוויר שאנחנו נושמים - ויש צורך להשקיע אנרגיה ולהשתמש בכימיקלים מרובים כדי לשאוב אותו. כמה סטארט־אפים מנסים לפתח דרכים לעשות זאת בעלות נמוכה יותר, ובהם Carbon Engineering, שזכתה לתמיכה מצד עמותת ביל גייטס, והסטארט־אפ השוויצרי קלימוורקס. אך בינתיים עוד לא נמצא פתרון.

השיטה השלישית היא לכידת פליטות הפחמן הדו־חמצני כבר כשהן נוצרות, לדוגמה בארובה של תחנת כוח, ואז להזרים אותן לאדמה. היתרון הוא שבמקומות כאלו רמות הפחמן הדו־חמצני מרוכזות יותר, אך התהליך בכל זאת דורש אנרגיה רבה ומרחב. כיום פועלים ברחבי העולם כ־18 מתקנים מסחריים ללכידת פחמן ואחסונו, אך הטכנולוגיה נותרה יקרה מדי כדי להפיץ אותה בקנה מידה רחב. חברות נפט וחשמל מפעילות לובי הדורש להגדיל את המחקר סביב השיטה הזו, וארצות הברית אישרה לאחרונה הטבת מס שנועדה לעודד חברות להזרים את הפחמן הדו־חמצני באופן תת־קרקעי.

אולם, לכל הדרכים האלה יש גם חסרונות. "הטכנולוגיות הללו להפחתת הפחמן הדו־חמצני עדיין לא קיימות בהיקף שאנחנו זקוקים לו", מודה ואנוס פאצור, ראש שינוי האקלים באו"ם לשעבר. כיום הוא עומד בראש יוזמת C2G2 (קיצור של Carnegie Climate Geoengineering Governance) להנדסת האקלים. "אם היינו עושים מה שידענו שצריך לעשות לפני 20 או 30 שנה - להפחית משמעותית את הפליטות - לא היינו במצב הזה היום. עכשיו הגיע הזמן שקובעי המדיניות יבינו שעליהם לעשות משהו אחר".

פתרונות המבוססים על הטבע לסילוק פחמן דו־חמצני הם פשוטים וקלים יותר להבנה מאשר רבות מהשיטות המבוססות על טכנולוגיה, ולכן חוקרים רבים טוענים שיש ליישם אותם קודם. שתילת יותר יערות, שיקום אדמות כבול (חומר דחוס ורקוב חלקית של צמחים שמצוי באדמות או ביצות) ושדות עשבים באוקיינוסים נחשבים שיטות קלות להגדלת מאגרי אחסון הפחמן הטבעיים. כמה מיליארדרים אימצו את יוזמות סילוק הפחמן כפרויקט מחמד, למשל ריצ'רד ברנסון שהשיק ב־2007 תחרות עולמית למציאת טכנולוגיה לסילוק פחמן דו־חמצני, שנושאת פרס של 25 מיליון דולר. אך לאחר יותר מעשור לא נמצא אף פתרון, והתחום עדיין לא זוכה למימון ממשלתי משמעותי.

מבחינת חברות הדלק, מציאת פריצת דרך ביוזמות לסילוק הפחמן תקל עליהן לשמור על המודל העסקי הנוכחי שלהן ולהפחית את הפליטה בו־בזמן. זאת הסיבה ששברון, למשל, השקיעה לאחרונה בסטארט־אפ Carbon Engineering, שמחפש פתרון ללכידת אוויר ישירה.

חברות הדלק תומכות ביוזמות לסילוק הפחמן, כי הן יקלו עליהן לשמור על המודל העסקי הנוכחי שלהן ולהפחית את הפליטה בו זמנית. הבעיה היא שתמיכתן מזינה את החשדנות של פעילי הסביבה

גם ניומן אומר שכשהוא מדבר על לכידת פחמן בקרקע עם חברות אנרגיה, התגובה לרוב היא "כיצד אנחנו יכולות לעזור?". הבעיה היא שהתמיכה של תעשיית הדלק מזינה את הסקפטיות של חלק מפעילי הסביבה. טכנולוגיות לפליטה שלילית הן "הימור בסיכון גבוה", כתבו אנדרסון ופטרס במאמרם ב־"Science". "אם נסתמך עליהן והן לא ייושמו או לא יצליחו להסיר פחמן דו־חמצני... נהיה לכודים במסלול לעבר טמפרטורה גבוהה יותר". פליטה שלילית, טענו, היא "סיכון מוסרי פר אקסלנס".

אולם, כשהתקשרתי לראיין את פטרס, יותר משנתיים לאחר שפורסם המאמר, הוא הודה שכיום הוא חושב שיש מקום לסילוק פחמן. הוא הסביר שאם העולם אי פעם יצליח להוריד את הפליטות לאפס, צורה מסוימת של פליטה שלילית תצטרך להתרחש כדי לפצות על כל התהליכים התעשייתיים (כמו יצירת מלט ופלדה) שלעולם לא יהיו חופשיים לגמרי מפחמן. "פליטה שלילית היא משהו שנזדקק לו, אבל איננו רוצים להיות תלויים בו, ודאי שלא תלויים בו מדי", הוסיף.

משודרג, לא מהונדס גנטית

השמש של קליפורניה שוטפת את החצר המרכזית של מכון סאלק באור, ובאופק אפשר לראות מצנחי רחיפה דואים בעזרת הבריזה מהאוקיינוס. צוות המדענים מתמקד בהתחלת הניסויים בשטח ובמציאת דרך להעביר תכונות של "הצמח האידאלי" לכמה שיותר צמחים. "כולנו מסכימים פה בקבוצה שהזמן הולך ואוזל, ולכן נתחיל באופן מסיבי, נעבוד במקביל על תשעה יבולים חקלאיים שונים", אומר הפרופסור החבר וולפגנג בוש, אחד ממובילי הפרויקט שחקר מערכות של שורשים עמוקים. "בהתבסס על החישובים שלנו, הבנו שהדרך להשיג את ההשפעה הגדולה ביותר ל'צמח האידאלי' היא להתמקד ביבולים חקלאיים". היבולים הללו כוללים סויה, תירס, חיטה, כותנה, אורז, לפתית (rapeseed) וכמה יבולים שאינם למאכל ועוזרים לבריאות הקרקע. "עלינו להתמקד באלה עם השטח הגדול ביותר", הסביר.

לשתילת יבול שתוכנן במיוחד בהיקף גדול יכולות להיות השלכות לא מתוכננות, והשיטה נתפסת כשנויה במחלוקת - לראיה, הדיון המר סביב תירס מהונדס גנטית - אך הצוות בסאלק סבור שבכל זאת שווה לנסות. הם מדגישים כי אינם משתמשים בשיטות של הנדסה גנטית (שכוללות שימוש בחומר גנטי זר), אלא מזהים וריאציות גנטיות טבעיות בתוך הצמחים. המעבדה של בוש מצאה גן שיכול לגרום לארבידופסיס להצמיח שורשים עמוקים יותר. "זה כבר נבדק על ידי האבולוציה בשטח ומעורר בנו תקווה שבזנים שונים רבים יש גם וריאנטים שיכולים לעשות זאת", הוסיף בוש. יהיה ניתן לאחר מכן להחליף את התכונות של "הצמח האידאלי" שנבדקות בשימוש בשיטות הפריה מסורתיות, או על ידי שימוש בקריספר (Crispr), טכנולוגיה לעריכת גנים. "אם נעשה זאת בשיטות הפריה מסורתיות יהיה ניתן להוציא את זה לפועל באופן מהיר יותר מאשר אם נערב הנדסה גנטית, כי הצד הרגולטורי ייקח יותר זמן", הסביר.

הצמח שעשוי להציל את האנושות
 
להאזנה לפודקאסט
לחץ כאןהצמח שעשוי להציל את האנושות

את "הצמח האידאלי" יהיה צורך לשתול בקנה מידה רחב ביותר, על פני מיליוני דונמים, כדי לקבל את ההשפעה המבוקשת. אם לחצי מהשטח המוקדש לכל ששת היבולים העיקריים יהיו התכונות של "הצמח האידאלי" יהיה אפשר ללכוד כ־20% מפליטות הפחמן הדו־חמצני שלהם אחראים בני האדם, מעריך בוש.

את "הצמח האידאלי" נדרש לשתול על פני מיליוני דונמים כדי לחולל שינוי. אם יוסבו חצי משדות הסויה, התירס, החיטה, הכותנה, האורז והלפתית, נוכל ללכוד כ־20% מפליטות הפחמן הדו־חמצני שגורמים בני האדם

האתגר המיידי של הפרויקט הוא לבחון כיצד סוברין מתכלה בקרקע למשך זמן, וכיצד שורשים רוויי סוברין משפיעים על בריאות האדמה. שאלות נוספות הן אם סוברין ייהפך לפחמן פעיל שיעשיר את האדמה או שיתגלה כחסר תועלת. עליהם להוכיח שהיתרונות גוברים על החסרונות, ובכל התערבות בתהליך טבעי בקנה מידה רחב יש סיכון גבוה לתוצאות לא מתוכננות.

אך ככל שכדור הארץ הולך ומתחמם, רעיונות שבעבר נתפסו כחריגים מתחילים לקבל יחס רציני. בהשוואה להצעות כמו יישוב מאדים או זריקת תרסיסי אירוסול לשמים, שימוש בצמחים כדי להוריד את רמות הפחמן הדו־חמצני לא נשמע כמו הגישה ההזויה ביותר לפתירת ההתחממות הגלובלית. רוג'ר איינס מציין כי עלינו לסלק כ־10 מיליארד טונות של פחמן דו־חמצני בכל שנה עד אמצע המאה הנוכחית, כמות המקבילה לפליטה השנתית של סין. "איננו יכולים לצאת מנקודת הנחה שפתרון אחד הוא מספיק טוב", הסביר. "עלינו לשלוף את כל הכלים כדי להיות מוכנים. היקף הבעיה עולה על כל דמיון".

מפעלי פטרוצ מפעלי פטרוצ'יינה בחבל גנזו, סין. 10 מיליארד טונות פחמן פולטת סין בשנה | צילום: Pei qiang מפעלי פטרוצ

שיתוף בטוויטר שיתוף בוואטסאפ שיתוף בפייסבוק שיתוף במייל

תגיות