מנהלת נושאי מחקר ופיתוח ( מו"פ)

מטרות על

  • הבטחת פינוי רציף של אפר מתחנות הכח.
  • מיצוב אפר הפחם כגורם שאינו משפיע לאומית על קבלת החלטות פיתוח חשמל פחמי.
  • הערכות לגידול בכמויות האפר עם הקמת יחידות ייצור חשמל פחמיות חדשות.
  • מיצוי התועלת הטכנולוגית, הכלכלית והסביבתית למשק מניצול האפר כמשאב.

מטרות משנה

  • יצירת תשתית ידע תומכת ליישום טכנולוגיות שימוש מועיל באפר פחם.
  • קביעת תנאים סביבתיים סבירים המאפשרים ומעודדים יישום שימושי אפר פחם.
  • תקינה הנדסית המאפשרת ומעודדת יישום שימושי אפר פחם.
  • מיצוב שימושי אפר פחם כירוקים התורמים לשיפור הסביבה המקומית והעולמית.
  • יצירת סביבה ציבורית אוהדת ומתן לגיטימציה חברתית לשימושי אפר פחם.
  • פיתוח שוק מוכרים תחרותי (עודף ביקוש) במגוון שימושים.
  • פיתוח שימושים רציפים ויציבים בתהליכים תעשייתיים מבוקרים.
  • הערכות למצבי משבר (עודף היצע) מתמשכים.

רשימת הפרויקטים המשרתים את מטרות המו"פ


מחקר בסיסי
סביבה
 
 
 
גהות תעסוקתית
בניה
 
 
תשתיות
 
 
 
 
 
חקלאות
 
 
 
 
תעשייה
 
 
 

מינרלוגיה של החומר האמורפי באפר פחם - מחקר גישוש

הבעיה
העדר ידע מינרלוגי מעמיק של החומר האמורפי באפר פחם מגביל אפשרות ניצול מיטבי של תכונות האפר והימנעות ממפגעים סביבתיים ביישומיו.
מטרה
הבנת גורמים המשפיעים על תהליכים משמעותיים בהיבטים הסביבתיים והיישומיים העקריים: מסיסות מזהמים, ריאקציות כימיות, תכונות פיזיקליות במטרה לנסח מודלים פיזיקליים-כימיים לאופטימיזציה של האפר בשימושיו.
השערת המחקר
הכרת המינרלוגיה של החומר האמורפי, המהווה 40% - 80% מהאפר המרחף, תאפשר הגדרה מדויקת יותר של התנאים לניצול מיטבי, טכנולוגי וסביבתי, של תכונותיו.
ממצאי ביניים
סקירת ספרות מעמיקה לא העלתה פרסומים המתייחסים למחקר החומר האמורפי באפר הפחם. אנליזה כימית נערכה ב- 9 אפרים המייצגים מכרות שונים ממקורות הפחם של ישראל.
חוקר ראשי
דר' יעקב נתן, המכון הגיאולוגי
y.nathan@gsi.gov.il.

אפיון סביבתי של אפר פחם בשיטה המבוססת על CEN/TC 292 האירופאית

הבעיה
ספק אם המגבלות הסביבתיות (שטיפת מזהמים) ליישומי אפר פחם שנקבעו בישראל משקפות את הסיכונים במציאות האופיינית המקומית.
נתוני רקע
מרכזי הפיתוח הראשיים בישראל ממוקמים מעל אקויפרים המהווים מקורות מים עיקריים.
רשימת הערכים המירביים המותרים למזהמים ב"אפר בר שימוש" מבוססת על נוהל בדיקה בשיטת TCLP של EPA, שמידת היותו משקף תהליכים המתרחשים במציאות נתונה במחלקות.
מטרה
בחינת אימוץ עקרונות שיטת האפיון הסביבתי האירופאית המתבססת עלpH Dependence Test ומנותחת במודל Leach XS כמשקפת את הסיכונים האמיתיים המתרחשים במציאות וקביעת רשימת ערכיים מירביים מתאימה למזהמים באפר בר שימוש.
השערת המחקר
אפיון האפר בכלים המייצגים טוב יותר את ההתרחשות במציאות תאפשר הקלה במגבלות הסביבתיות של שימושיו. חוקרים ראשים
דר' יעקב נתן, המכון הגיאולוגי
y.nathan@gsi.gov.il
Dr. Hans A. van der Sloot, ECN The Netherlands vandersloot@ecn.nl

התנהגות אפר מרחף בסביבה מימית

הבעיה
שטיפת אוקסי אניונים מזהמים בחשיפת אפר לסביבה מימית מגבילה את פוטנציאל האתרים לאחסון ביניים של אפר בערימות פתוחות.
נתוני רקע
כושר אחסון ביניים מוגבל בתחנות הכח החופיות.
הצטברות עודפי אפר גדולים במצבי שפל בפעילות המשקית ובעיתות כניסת יחידות פחמיות חדשות לייצור חשמל.
אתרי אחסון ביניים פוטנציאליים לאפר פחם נמצאים מעל אקויפרים ראשיים.
מטרה
הגדרת תנאים תפעוליים במצבורי אפר גדולים לאחסון ביניים למניעת זיהום אקויפרים, המתחשבים בתהליכים המתרחשים בחשיפת האפר לסביבה עם הזמן.
השערת המחקר
בהתבסס על חקירת השינויים החלים באפר בחשיפתו לסביבה מימית בתלות בזמן ניתן יהיה להגדיר תנאי טיפול בערימות שיבטיחו מזעור תהליכים העלולים לגרום לשטיפת מזהמים הסביבה .
ממצאי ביניים
הבדלים ניכרים בתהליכים כימיים המתרחשים באפר טרי ובאפר "שהזדקן" בחשיפה לאטמוספרה, המתבטאים בקצב שינוי pH, בשטיפה במים מזוקקים, במוליכות חשמלית ובשיעורי המסת מזהמים שונים.
חוקר ראשי
פרופ' רמי קרן, מכון למדעי קרקע, מים וסביבה, מרכז וולקני לחקר החקלאות
rkeren@agri.gov.il

האטמות אפר מרחף בסוללות כביש למים על ציר הזמן

הבעיה
הגבלת שימוש באפר בתשתיות באזורי רגישות גבוהה ובינונית של אקויפרים.
נתוני רקע
אתרי תשתיות בפיתוח בישראל נמצאים מעל האקויפרים המהווים מקורות מים עיקריים.
בדיקות חדירות אפר פחם למים שנערכו בסוללת כביש מאפר מרחף שלוש שנים מהקמתה הצביעו על מקדמי מוליכות שונים, עד כדי אטימות מוחלטת, בתלות באיכות עיבוד האפר בזמן הסלילה.
מטרה
לקבוע את קצב הדעיכה של המוליכות ההידראולית של שכבת אפר הפחם החשופה לאטמוספרה המשמש כמילוי מבני בסוללות כביש .
השערת המחקר
קצב תהליכי קרבוצניה ושקיעת גיר בחשיפת אפר מרחף מהודק לסביבה גורם להאטמותו המוחלטת למעבר מים בתוך שנתיים - שלוש לכל היותר ומבטל סיכוני זיהום מי תהום.
ממצאי ביניים
השוואת הערכים שהתקבלו לאחר שעברה השנה הראשונה ממועד בניית סוללת כביש עם הערכים שהתקבלו מייד לאחר סלילתה, מצביעים על מגמה ברורה של ירידה בחדירות האפר למים, עד כדי מחצית.
חוקר ראשי
פרופ' רמי קרן, מכון למדעי קרקע, מים וסביבה, מרכז וולקני לחקר החקלאות
rkeren@agri.gov.il.

סקר קרינה מבטונים מתקדמים

הבעיה
מגבלות מחמירות בתקן הישראלי ת.י. 5098 - "תכולת יסודות רדיואקטיביים טבעיים במוצרי בנייה" המעמידות בספק אפשרות הוספת אפר פחם בבטונים נפוצים.
נתוני רקע
מדיניות המשרד להגנת הסביבה ממוקדת בשימור היתרון היחסי המקומי הנובע מקרינת רקע ברמה נמוכה יחסית לקרינת הרקע הנפוצה בעולם.
ריכוזי היסודות הרדיואקטיביים בחומרי גלם המשמשים לבנייה בישראל עולים בשנים האחרונות כתוצאה מההתפתחויות הבאות:
אימוץ תקינת בטון מתקדמת כרוכה בשינוי הרכב חומרי הגלם לייצור בטון ובמעבר מאגרגט גירי דל יסודות רדיואקטיביים לאגרגט דולומיטי עשיר ביסודות אלה.
התכלות עתודות חול הדיונות מחייב מעבר לשימוש בחול פוסילי הנחצב באזור פנים יבשתי סמוך למרבצי פוספסט עשירי אורניום.
טכנולוגיה מתקדמת בייצור קלינקר לצמנט (תהליך יבש) מאפשרת ניצול יעיל יותר של מחצבות הגיר לרבות מרבצים שבעבר נחשבו לתפל, המכילים ריכוזים גבוהים יותר של יסודות רדיואקטיביים.
הוספת אפר לצמנט ובטון בשיעורים משמעותיים כתוצאה ממדיניות המעודדת מחזור פסולות בשימושים מועילים ומביטול ההיתר שניתן לתקופה מוגבלת להטלת עודפי האפר בים.
השימוש באפר כמוסף בבטון הוא היישום הכלכלי ביותר מנקודת ראות כלל משקית. בדיקה כלכלית מצביעה על הצדקה סוציו-אקונומית לשימוש באפר בבטון כנגד הגברת סיכון החשיפה לקרינה עד כדי תוספת 0.5 mSv לאדם בשנה מעל לקרינת הרקע הטבעית, בעוד התקן מבוסס לכאורה על הגבלת התוספת המותרת ל- 0.3 mSv לאדם בשנה בלבד ותרומת האפר בתערובות רגילות אינה עולה על 0.1 mSv לאדם בשנה.
תחולת התקן נדחתה לתחילת 2008 כדי לאפשר לתעשיית הבטון ולמנהלת אפר פחם להעמידו במבחן המעשה.
מטרה
בחינת מדדי התקן ודרישותיו במטרה לקבוע אותם ברמה שתאפשר ייצור בטון על פי התקנים המתקדמים וחומרי הגלם העקריים הזמינים בארץ, בכלל זה שימוש באפר פחם כמרכיב בבטון ברמה המוצדקת בשיקולים סוציו-אקונומיים כוללניים.
השערת הסקר
דרישות התקן, המעמידות תערובות בטון נפוצות המכילות אפר פחם במצב גבולי או אף פוסלות אותן לשימוש רגיל בבנייני מגורים ותעסוקה, יחייבו רוויזיה כדי לאפשר שימוש באפר פחם כמרכיב חשוב בבטון כמקובל ברחבי העולם.

סיליקה גבישית חופשית באבק אפר מרחף בר נשימה

הבעיה
אפר פחם מרחף מוגדר בישראל כ"אבק מזיק" עקב תכולת הסיליקה הגבישית חופשית (קוורץ) שבו. הגדרה זו תקפה לכל אחוז משקלי של קוורץ באפר המרחף (אפילו קטן מ- 0.1%). אחת ההשלכות של הגדרה זו היא שיש להתייחס לאפר מרחף כ"אבק מזיק" סיליקוטי ללא קשר לתכולת הסיליקה הגבישית בו ואפילו אם תכולה זו נמוכה מסף אפידמילוגי מוסכם ל"אין אפקט" (NOAEL).
נתוני רקע
תקנות הגהות התעסוקתית בישראל מגדירות אפר פחם מרחף כאבק מזיק המחייב מעקב רפואי הכולל צילום חזה לעובדים הנחשפים באופן מתמשך לאבק אפר פחם.
בישראל, להבדיל ממדינות רבות בעולם, דרישות התקינה מתייחסות לא רק למקטע בר-נשימה אלא לכלל האבק.
מטרה
הגדרת אבק אפר פחם מרחף כ"אבק מטריד" (nuisance dust) כמקובל במדינות אירופה או בהתאמה עם קטיגוריית הסיכון המוגדרת על פי ה- ACGIH בארה"ב עבור "חלקיקים בלתי מסווגים" (Particulate - insoluble or poorly soluble - Not Otherwise Specified) או לפי קטגוריה אחרת שתהיה בתחום שבין אבק מזיק ואבק מטריד, אם יסתבר שיש הצדקה לכך.
השערת החקירה
בהתבסס על מחקרים שנערכו בעולם, מרבית הסיליקה באפר קשורה כאלומינוסיליקט, הסיליקה הגבישית החופשית משוקעת בתוך גרגרי האפר, אחוז הקוורץ במקטע בר-נשימה (מתחת ל- 7 מיקרון קוטר אווירודינמי) נמוך מ- 0.1% - 0.2%. לפיכך ניתן להגדיר את אבק האפר המרחף כאבק מטריד או כחלקיקים בלתי מסווגים.
תוכנית המשך
ביצוע ניטור אבק כללי ובר נשימה בסביבת מאגר אפר מרחף בתחנת הכח ואנליזה פיסיקו-כימית שלו במעבדה מתמחה.
חוקרים ראשיים
דר' אשר פרדו, המוסד לבטיחות וגהות
A_Pardo@netvision.net.il
דר' יעקב נתן, המכון הגיאולוגי y.nathan@gsi.gov.il

קיים בטון המכיל אפר מרחף בתלות באיכות האפר

הבעיה
מגבלות מחמירות על שיעור החלפת צמנט באפר בתערובות בטון קונסטרוקטיבי מקטינה כדאיות השימוש באפר ביישום זה.
נתוני רקע
תיקון עדכני בתקן הבטון ת.י. 118 - "בטון לשימושים מבניים: תנאי בקרה בייצור וחוזק לחיצה" מאפשר החלפת צמנט באפר במקדם 0.4 - 0.5 = k מותנה בתנאי החשיפה הסביבתיים (יובש וכלורידים) באזורים בעלי סביבה מתונה.
ת.י. 1209 - "אפר פחם מרחף כמוסף לבטון" מבחין בין שני סוגים לפי הערך של ההפסד בקלייה LOI: סוג א' 0% - 3%, סוג ב' 0% - 7%.
מטרה
שיפור מקדם התחלופה k (יעילות האפר כמחליף צמנט) והגדרתו בכלל אזורי החשיפה בארץ בתלות בסוג האפר.
השערת המחקר
שימוש באפר בעל LOI נמוך מ- 3% מאפשר להפחית את מינימום הצמנט (הקלינקר) תוך שמירה על קיים הבטון גם באזורי חשיפה קשים יותר.
ממצאי ביניים
ממצאי עמידות בטון בתנאי קרבונציה מואצת הצביעו על נחיתות יחסית של תערובות המכילות אפר פחם כמחליף צמנט, אולם כעומדות בדרישות התקן בהפחתת מינימום הצמנט ל- 200 ק"ג למ"ק במקדם תחלופה k = 0.5. בחשיפה לסביבה הטבעית לא נראו הבדלים מהותיים בין התערובות גם לאחר שנתיים.
חוקרים ראשיים
פרופ' ארנון בנטור, המכון לחקר הבנייה, מוסד הטכניון למחקר ופיתוח
bentur@tx.technion.ac.il
דר' הדסה באום, המכון לחקר הבנייה, מוסד הטכניון למחקר ופיתוח baum@technion.ac.il

בטון עתיר אפר - מחקר גישוש

הבעיה
תחזית להיווצרות עודפי אפר גדולים כתוצאה מקצב גידול בכמות האפר הגדול מקצב הגידול בייצור בטון.
נתוני רקע
גידול צפוי בלמעלה מ- 50% בכמות האפר עם הקמת תחנות כח פחמיות חדשות במהלך העשור הבא, לעומת גידול צפוי בתעשיית הבטון בשיעור של כ- 30% בלבד.
פיתוח תעשיית הבנייה בארץ יוגבל בכמות הצמנט המקומי כי יהיו קשיים, בעיקר סביבתיים, להקמת מפעל צמנט נוסף. לכן מחירו של הצמנט בהכרח יעלה בעתיד ותגדל כדאיות האפר כמחליף צמנט.
הדגש הסביבתי במגמת הפיתוח בעולם להפחתת פליטות CO2 גורם כבר היום למחירים של 10 - 30 € לטון CO2 מופחת. מחירים אלה ייצרו עניין עסקי בשימוש באפר פחם כמחליף צמנט בכמויות גדולות מהמקובל היום.
תקן הקרינה ממוצרי בנייה עלול להגביל יישומי בטון עתיר אפר פחם בבניינים המיועדים לשהייה ממושכת של בני אדם.
מטרה
הגדרת סוגי בטון קונסטרוקטיבי המאפשרים הוספת אפר פחם בשיעור העולה על 10% משקלית בתלות בהרכב האפר ובאיכותו.
השערת המחקר
ליישום בטון עתיר אפר יידרש אפר בעל איכות מוגדרת וקבועה הן כימית (יחסים בין ריכוזי סיליקה, קלציום ואלקלים) והן גרנולומטרית (שארית על נפה 45 מיקרון).
ממצאים מקדמיים
שימוש באפר פחם ממקור דרום אפריקאי העשיר בקלציום ובסולפטים ביחס לסיליקטים מאפשר ייצור בטון קונסטרוקטיבי גם בכמות שמעל 350 ק"ג למ"ק.
תוכנית ראשונית
עריכת מחקר גישוש בכולל סקירת ספרות מקצועית וביצוע ניסויים מקדמיים.
חוקרים ראשיים
פרופ' קוסטה קובלר, המכון לחקר הבנייה, מוסד הטכניון למחקר ופיתוח
cvrkost@tx.technion.ac.il
דר' רינה וסרמן, המכון לחקר הבנייה, מוסד הטכניון למחקר ופיתוח wassermn@tx.technion.ac.il
פרופ' ארנון בנטור, המכון לחקר הבנייה, מוסד הטכניון למחקר ופיתוח bentur@tx.technion.ac.il

אפר תחתית דק כמחליף חול טבעי במוצרי בטון יבש

הבעיה
תקן אגרגטים לבנייה ותקני מוצרי הבטון אינם מאפשרים את השימוש באפר תחתית כמרכיב במוצרי בטון.
נתוני רקע
מקטע החלקיקים הקטנים מ- 4 מ"מ מהווה מעל 75% מאפר התחתית ומתקבל כשארית מניפוי החלקיקים הגסים המיועדים לשימוש חקלאי.
התכלות עתודות חול הדיונות מגדיל את הכדאיות בפיתוח תחליפים ואפר תחתית דק בכללם.
ת"י. 3 - "אגרגטים מינרליים ממקורות טבעיים" מאפשר שימוש באגרגטים ממקורות טבעיים בלבד.
מגמת פיתוח בלוקי בנייה מתמקדת בהפחתת משקל ובשימוש באגרגטים דקים.
מטרה
פיתוח שימוש משלים לאפר התחתית הדק המתקבל מניפוי החלקיקים הגסים המיועדים לשימוש חקלאי.
פיתוח יישום יציב המנצל את האפר בקצב היווצרותו למניעת הצטברות ערמות בתחנות הכח.
אימוץ התקינה האירופאית החדשה משנת 2002 (BS EN 12620) המאפשרת שימוש באגרגטים מלאכותיים ממקורות תעשייתיים, לרבות אגרגטים ממוחזרים, במוצרי בנייה.
השערת הפיתוח
החלפת חול טבעי באפר תחתית דק תשפר תכונות מוצרי בטון יבש (בלוקי בנייה, לבנים משתלבות, צנרת בטון וכדומה).
ממצאים מקדמיים
עיקר הבעיות בשימוש באפר פחם תחתית בייצור בלוקים נובעות מהגרגרים הגדולים מ- 8.0 מ"מ ומהפיריטים (פסולת מטחנות הפחם).
המשקל הנמוך יחסית של אפר הפחם וההתנגדות התרמית הגבוהה שלו מהווים יתרון משמעותי בייצור בלוקים.
תוכנית המשך
הכנסת אפר תחתית לתקן הישראלי לאגרגטים ולמוצרי בטון יבש.
ביצוע ניסויים תעשייתיים אצל היצרנים הגדולים של בלוקים, לבנים משתלבות ומוצרי תשתית.
מפתח ראשי
פרופ' דן רבינא, המכון הלאומי לחקר הבנייה, מוסד הטכניון למחקר ופיתוח
cvravina@tx.technion.ac.il

יישום תערובות HRB מבוססות על אפר (FABM) לחיזוק מיסעות כבישים

הבעיה
שמרנות הקהילה המקצועית בתחום הסלילה והתשתיות המעכבת יישום טכנולוגיות חדשות בניצול תכונות ייחודיות של אפר מרחף לטיוב הנדסי וכלכלי של מיסעות.
נתוני רקע
מחקר בסיסי בטכניון אשר הסתמך על ידע אירופאי (בעיקר צרפתי ואנגלי) שהוצג קודם לכן ביום עיון בנושא זה, הוכיח יעילות תערובות המבוססות על אפר מרחף מתוגבר במוספים אקטיביים (גבס, סיד וכדומה).
מטרה
החדרת השימוש באפר מרחף בתערובות FABM במפרטים רגילים של חברות הסלילה והתשתית הראשיות, במסגרת פיתוח חלופות להקטנת התלות בטווח הארוך בתנודות המחזוריות בענף הבטון.
תוכנית המשך
הצעת ביצוע קטעי ניסוי לחברות הסלילה הגדולות.
מפתחים ראשיים
דר' מריו הופמן, יונה - יעוץ וניהול הנדסי
marioh@yonaltd.com
פרופ' אילן ישי, המכון לחקר התחבורה, מוסד הטכניון למחקר ופיתוח iishai@tx.technion.ac.il

אפר מרחף כמלאן בתערובות אספלט בזלתי

הבעיה
הוכחת תרומת אפר מרחף כמלאן למתן הכשר לחול בזלת לשימוש בתערובות אספלט בזלתי.
נתוני רקע
תערובות אספלט בזלתי נדרשות במפרט מע"צ - החברה הלאומית לדרכים כשכבת ריבוד עליונה ברשת הכבישים הבין-עירונית, בעיקר בשל התנגדותן המוגברת להחלקה.
חול מחצבה בזלתי פסול לשימוש במע"צ כמרכיב בתערובות אספלט בזלתי בגלל האפיניות הנמוכה שלו לביטומן הגורמת להתקלפות הביטומן (Striping) מהאגרגט ולהתפוררות שכבת ריבוד האספלט.
חול מחצבה גירי/דולומיטי הממלא את מקום חול הבזלת בתערובת מכיל עודפי מלאן הטעונים סילוק בעלויות גבוהות ובבעיות תפעוליות וסביבתיות.
מטרה
פיתוח יישום בעל ערך ייחודי לאפר פחם המביא תועלת למחצבות הבזלת ומוזיל עלויות למפעלי אספלט בזלתי.
פיתוח חלופת שימוש באפר מרחף להקטנת התלות בטווח הארוך בתנודות המחזוריות בענף הבטון.
השערת המחקר
תערובת אספלט המורכבת מאגרגטים בזלתיים ואפר פחם כמלאן אינה נופלת בתכונותיה מהתערובת הקונבנציונלית המורכבת מאגרגט גס בזלתי וחול ומלאן גיריים/דולומיטיים.
ממצאי ביניים
מחקר מעבדתי וניסויי שדה מאשרים עמידת תערובת בזלת בדרישות מפרט מע"צ.
תוכנית המשך
החדרה מדורגת ומבוקרת של השימוש בתערובת האספלט הבזלתי המכיל אפר פחם בדרכים הבין-עירוניות.
מפתחים ראשיים
אינג' נתן לבנת
nlivnat@013.net.il

אפר תחתית דק כמחליף חלקי לחול ומלאן בתערובות אספלטיות למיסעות

נתוני רקע והבעיה
מפעלי אספלט ממוקמים בדרך כלל בתוך שטחי מחצבות או בקרבתן ומנצלים חומרי גלם זמינים וזולים (אגרגטים מינרליים) בעלויות שינוע מינימליות. לעומת זאת, מפעלי האספלט אחדים אינם ממוקמים במחצבות פעילות ויכולים לנצל חומרי משאב מתאימים ממקורות אחרים, ביניהם אפר תחתית דק, בתנאים הנדסיים וכלכליים חיוביים.
חול גירי מכיל עודפי מלאן המסולק כפסולת בעלויות גבוהות ובבעיות תפעוליות וסביבתיות.
מטרה
הכנסת אפר תחתית דק כמחליף חלקי קבוע לחול המחצבה במפעלי אספלט קרובים לתחנות הכח ומרוחקים ממחצבות.
ממצאי ביניים
להחלפת חול מחצבה גירי באפר פחם תחתית דק בתערובת אספלט מספר מגמות הנדסיות: היא מעלה את תכולת הביטומן ומקטינה את כדאיות חלופת השימוש באפר. אולם בעוד שעל פי קריטריון אחוז החלל המכסימלי העלייה בתכולת הביטומן האופטימלית משמעותית, הרי בהתאם לקריטריון היציבות המכסימלית העלייה בתכולת הביטומן מתונה ביותר.
בניסיונות הקיים בהשריה חמה ממושכת בתערובות אספלטיות חלה התחזקות רבה יותר בתערובות המכילות אפר פחם. המסקנה היא כי אפר פחם התחתית הדק תורם לאדהזיה בין הביטומן לאגרגטים בתערובת ולדחיית נזקי המים הגורמים להתקלפות הביטומן (Stripping) מהאגרגטים.
למרות שהערכים המתקבלים במבחני האיכות בתערובות המכילות אפר פחם נחותים במעט מהערכים בתערובות הרגילות, החלפת כשליש עד מחצית מחול המחצבה בתערובות באפר פחם משמרת את תכונות האספלט ברמה גבוהה התואמת את דרישות התקן.
תוכנית המשך
ביצוע ריבוד אספלטי בקטע ניסוי בתערובת המכילה אפר פחם תחתית דק בהשוואה לקטע תערובת רגילה באמצעות מפעל אספלט פוטנציאלי לשימוש באפר. חקירת גורמים נוספים הקשורים בסוגי תערובת ובתנאי עמיסה שונים.
מפתח ראשי
פרופ' אילן ישי, המכון לחקר התחבורה, הטכניון - מכון טכנולוגי לישראל.
iishai@tx.technion.ac.il

אפר תחתית דק כאגרגט לייצוב דרכי עפר

הבעיה
החדרת טכנולוגיה חדשה בתחום מתפתח - ייצוב דרכי עפר לתיירות וספורט עממי בשמורות טבע.
יישום השימוש באפר תחתית, החשוף לסביבה ולשחיקה, ללא גרימת מפגעי אבק.
נתוני רקע
המלצה להעדיף שימוש באפר תחתית כשלד אגרגטי בדרכי עפר בעקבות מחקר שדה השוואתי של מינרלים שונים, טבעיים וממוחזרים.
הרשאת שימוש מטעם נציבות המים באפר תחתית בתשתיות בכמויות קטנות ליחידת שטח ללא מגבלות.
מטרה
פיתוח יישום לאפר תחתית המנצל את האפר בקצב היווצרותו ומונע הצטברות ערימות בתחנות הכח.
מתן לגיטימציה סביבתית לאפר פחם בשימוש ירוק.
ממצאי ביניים
ניסויי שדה מאשרים העדפת האפר התחתית מנימוקים גיאוטכניים (יציבות), סביבתיים (שחיקות נמוכה המונעת אבק) ואסתטיים (גוון המשתלב בסביבה הטבעית).
תוכנית המשך
החדרה מדורגת ומבוקרת של השיטה לדרכי עפר מיוצבות.
מעקב ארוך טווח של יציבות פני הדרך בפני שחיקה מתמשכת של אמצעי תעבורה קלים והולכי רגל ושיטות תחזוקתם.
מפתחים ראשיים
אדר' ארז לוטן, לוטן אדריכלות ואדריכלות נוף
elotan@013.net
דר' רפי ירון, ארם מהנדסים RafiY@aram-engineers.com

אפר תחתית דק כמחליף חול במעטפת צנרת תת קרקעית

הבעיה
חוסר ידע ושמרנות מונעים מתכננים ומשתמשים פוטנציאליים של צנרת תת קרקעית מלאשר את השימוש באפר תחתית דק כמעטפת.
נתוני רקע
מקטע החלקיקים הקטנים מ- 4 מ"מ מהווה מעל 75% מאפר התחתית ומתקבל כשארית מניפוי החלקיקים הגסים המיועדים לשימוש חקלאי.
התכלות עתודות חול הדיונות האיכותי מגדיל כדאיות פיתוח תחליפים, אפר תחתית דק בכללם.
מטרה
פיתוח שימוש משלים לשארית אפר התחתית הדק הנותרת מניפוי החלקיקים הגסים המיועדים לשימוש חקלאי.
פיתוח יישום יציב המנצל את האפר בקצב היווצרותו למניעת הצטברות ערמות בתחנות הכח.
הכנת מפרטי הנחה במתכונת שתאושר ע"י המשתמשים הפוטנציאליים העקריים (חברות אספקת מים, חברות הולכת נפט וגז).
ממצאי ביניים
האפר הינו חומר מבנה גרגרי קל משקל, יציב ומנקז, שאמור לשמש כחומר מילוי נוח ליישום בדרגת ההידוק הדרושה, ולספק תמיכה מבנית לצינור הטמון כנדרש בתקינה.
בהיותו מוצר תעשייתי מוגדר, אמור האפר לשמש כשכבת מצע שמונעת ריכוז מאמצים בתחתית הצינור, וכשכבת מעטפת המגנה על הצינור וציפויו מפני אבנים, גושים וגופים זרים המצויים בקרקע, ובחומרים המשמשים להשלמת כיסוי הצינור.
בהיותו בעל פילוג גרגרים רחב (SM עם דקים), אמור האפר לעמוד בקריטריונים למניעת סחיפת דקים מהקרקע הטבעית אל סביבת הצינור, ולייתר בכך את הצורך בבד גאוטכני הנדרש בעת שימוש בחומרי מילוי גסים יותר.
תוכנית המשך
ניסויי שדה והכנת מפרט הנחה לצנרת בהשתתפות מקורות - חברת המים הלאומית;
אישור חברת חשמל וחברת הגז הלאומית לשימוש באפר תחתית דק כמעטפת לנצרת גז טבעי.
חוקר ראשי
פרופ' אמריטוס נפתלי גלילי, הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית, הטכניון - מכון טכנולוגי לישראל
galilin@012.net.il

איטום (מאצרות, מטמנות) בתערובת חרסית ואפר פחם מרחף

הבעיה
תופעת היסדקות בחרסית המשמשת לאיטום באתרים בהם נדרשת מוליכות מים נמוכה של שכבת התשתית או החיפוי.
נתוני רקע
המשרד להגנת הסביבה דורש מוליכות נמוכה מ- 10-7 ס"מ בשנייה לשכבת תשתית במאצרות דלק ולשכבות תשתית וחיפוי במטמנות אשפה.
ערבוב אפר פחם מרחף, בעיקר אפר דרא"פ עשיר בקלציום, מבטל בתהליך חילוף קטיונים את השפעת התפיחה וההתכווצות של הנתרן על קרקע חרסיתית מונטמורילוניטית בחשיפתה למחזורי הרטבה וייבוש.
מטרה
הצעת חלופה זולה ויעילה לשיטות האיטום היקרות המקובלות (יריעות HDPE).
פיתוח חלופת שימוש באפר פחם מרחף להקטנת התלות בענף הבטון בעיקר במצבי שפל.
השערת המחקר
ערבוב אפר מרחף, בעיקר אפר דרא"פ עשיר בקלציום, מבטל בתהליך חילוף קטיונים את השפעת התפיחה וההתכווצות של הנתרן על קרקע חרסיתית מונטמורילוניטית בחשיפתה למחזורי הרטבה וייבוש.
ממצאי ביניים
בבדיקות מעבדה של תערובות חרסיות בדרגות פלסטיות שונות ואפרים ממקורות שונים הושגו מקדמי מוליכות הידראולית נמוכים מ- 10-7 ס"מ בשנייה בהרכב המכיל 30% - 40% אפר ובוטלה תכונת התפיחה הראשונית והחוזרת בחרסית בהרכבים המכילים אפר פחם בשיעור 15% ומעלה.
בניסוי שדה בהיקף מסחרי הושגו ערכי מוליכות הידראולית נמוכים, עד כדי 10-8 ס"מ בשנייה, בבדיקה שנערכה לאחר שנתיים מההשמה בשטח. ערכים אלה הושגו על אף בעיות ביצוע שהגבילו את איכות ערבוב החומרים.
תוכנית המשך
החדרה מבוקרת של השיטה במאצרות דלק ובמטמנות פסולת ביתית.
מפתח ראשי
אינג' שמואל גפן, הנדסת קרקע וייצוב
sgeffen@zahav.net.il

אפר מרחף לשיפור מבני וכימי בקרקעות חקלאיות

הבעיה
פוריות נמוכה של קרקעות חוליות בשל כושר תאחיזת מים נמוך; בעיות סחף, נגר והתקרמות בקרקעות לס; סידוק קרקעות נתרניות כבדות בתקופות יובש.
נתוני רקע
שטחים נרחבים בישראל, בעיקר בנגב הצפוני, סובלים מבעיות קרקע המגבילות את היבולים ופוגעות באיכותם.
סקר ספרות מקיף ונסיונות מקדמיים אחדים הצביעו על אפשרויות שיפור מבני של קרקעות באמצעות הוספת אפר מרחף.
מטרה
הצעת פתרונות זולים ופשוטים לעיבוד חקלאי של קרקעות בעייתיות.
פיתוח חלופת שימוש באפר מרחף להקטנת התלות בענף הבטון בעיקר במצבי שפל.
השערת המחקר
אקטיביות האפר המרחף, גודל הגרגר שלו וצורתו הכדורית גורמים לשינויים כימיים ופיזיקליים בקרקע אליה האפר מוסף שיש בהם פוטנציאל לשיפור פוריות הקרקע.
ממצאי ביניים
תוספת אפר מרחף לקרקע לס הגדילה את יציבות מבנה הקרקע, עיכבה היווצרות קרום על פני הקרקע ושיפרה בכך את קצב חדור המים.
תוספת אפר פחם לקרקע חולית גרמה לירידה של עד 90 אחוז בקצב חדור המים בהשוואה לקרקע מקבילה ללא אפר פחם ובמקביל הביאה להגדלת תאחיזת המים. כמו כן גדל חוזק התלכידים בקרקע בהשפעת התכונות הפוצולאניות של האפר.
כרום היה היסוד היחיד שקליטתו בקלחי תירס הושפעה באופן משמעותי על-ידי הוספת אפר פחם לקרקע. אולם למרות הכמויות הגבוהות של אפר פחם שהוספו לקרקע (80 טון לדונם), ריכוז הכרום (שהוא יסוד חיוני) בקלחי התירס שגודל בחלקות המועשרות באפר לא הגיע לרמה המהווה בעיה בריאותית.
תוכנית המשך
ביצוע ניסויי שדה בקרקעות שונות.
חוקרים ראשיים
פרופ' אורי מינגלגרין, המכון למדעי הקרקע, המים הוסביבה, מרכז וולקני, מינהל המתקר החקלאי
uriming@agri.gov.il
דר' פנחס פיין, המכון למדעי הקרקע, המים והסביבה, מרכז וולקני, מינהל המחקר החקלאי finep@volcani.agri.gov.il

בוצת שפכים עירונית המיוצבת בעזרת אפר מרחף כתוסף לקרקעות חקלאיות

הבעיה
ההחמרה בדרישות הסביבתיות-בריאותיות בישראל מחייבת מפעילי מתקני טיהור שפכים (מט"ש) לאמץ טכנולוגיות לפסטור הבוצה שתבאנה אותה לרמת סוג א' על מנת שתוכל לשמש כתוסף לקרקע עליה מגדלים צמחי מאכל.
נתוני רקע
מתקן טהור השפכים הגדול - שפד"ן - המטפל בשפכי המרכז העירוני העיקרי בישראל (כמחצית משפכי המדינה) נדרש להפסיק הזרמה של בוצה לים.
בעלי הזיכיון בטכנולוגיית N-Viro האמריקאית, המנצלת אפר מרחף כמלאן אקטיבי, הציעו ליישם טכנולוגיה זו כפתרון לבוצת שפד"ן.
מטרה
הצעת חלופה זולה ואיכותית של מלאן לייצוב בוצת שפכים בשיטת N-Viro.
פיתוח חלופת שימוש באפר מרחף להקטנת השפעת התנודות המחזוריות בענף הבטון בטווח הארוך.
השערת המחקר
אין סיכון לצמח, לקרקע, לשרשרת המזון ולסביבה משימוש בבוצת שפכים המיוצבת בסיד ובאפר פחם, ואין שינוי משמעותי בפוריות הקרקע כתוצאה מהוספת הבוצה המיוצבת.
ממצאי ביניים
בדיקות מעבדה מאשרות עמידת הבוצה המיוצבת בעזרת תוספים אלקליים ומלאן אפר פחם בדרישות להגדרת הבוצה כסוג א' הן בספירת הפתוגנים והן בריכוזי המתכות הכבדות.
ההשפעה של תערובות בוצה - אפר פחם - סיד על ה-pH של תערובותיהן עם חול הייתה חולפת. הזנת גידול בוחן (תירס מספוא) בזרחן הייתה תקינה.
תוכנית המשך
ניסויי שדה רב-שנתיים בגידולי בעל ושלחין.
חוקרים ראשיםי
דר' פנחס פיין, המכון למדעי הקרקע, המים והסביבה, מרכז וולקני, מינהל המחקר החקלאי
finep@volcani.agri.gov.il
פרופ' אורי מינגלגרין, המכון למדעי הקרקע, המים והסביבה, מרכז וולקני, מינהל המחקר החקלאי uriming@agri.gov.il

אפר תחתית גס כמצע גידול צמחים בחקלאות ובגינון

הבעיה
ערך כלכלי נמוך לאפר תחתית גולמי ביישומים רגילים בהנדסה אזרחית.
מגבלות סביבתיות עולמיות על השימוש במתיל-ברומיד כחומר חיטוי כנגד מחלות בקרקע חקלאית מחייב שינוי משטרי טיפול בקרקע ובכלל זה מעבר למצעי גידול חדשים.
קבלת היתר שרות המזון הארצי במשרד הבריאות לגידול צמחים אכילים על מצע המכיל אפר תחתית גס.
נתוני רקע
גידול צמחים במצע מנותק מאפשר שיטות חיטוי ללא הזדקקות לשימוש במתיל-ברומיד.
אישור קיים של שרות המזון הארצי לגידולים חד שנתיים (ירקות, צמחי עלים, תבלינים) המתבסס על מחקר מקיף השוואתי של ריכוזי מתכות כבדות ורדיונוקלידים ביבול צמחים למאכל על מצע אפר תחתית ומצע טוף.
מטרה
השבחת הערך הכלכלי של אפר פחם באמצעות הפרדת הגרגרים למקטעי גודל המתאימים ליישומים ייחודיים בעלי ערך מוסף גבוה.
ממצאי ביניים
השאת היבולים על מצע אפר תחתית בתוספת 20% - 30% קומפוסט טובה יותר בהשוואה לקרקע טבעית ודומה לזו המתקבלת במצע המבוסס על טוף.
ריכוזי המזהמים ביבול צמחים חד שנתיים על מצעי אפר וטוף דומים ונמוכים באופן ניכר מהערכים המרביים המותרים במזון.
אפר תחתית בתערובת עם קומפוסט שומר על איכות גבוהה כמצע לגידול עגבניות גם לאחר 8 שנים מהנחתו במיכלי הגידול לראשונה.
תוכנית המשך
בחינת יבולים על מצע המכיל אפר תחתית במצעים מנותקים, בתעלות הזנה ובכריות לאורך שנים.
השלמת רישוי שרות המזון הארצי לשימוש באפר תחתית כמצע לגידול צמחים רב שנתיים.
מפתח ראשי
פרופ' יונה חן, הפקולטה לחקלאות, איכות הסביבה והמזון, אוניברסיטה עברית בירושלים
yonachen@agri.huji.ac.il

אפר תחתית דק כרפד לבעלי כנף

הבעיה
פיתוח שימוש בהיקף משמעותי לשארית הדקה המתקבלת בניפוי אפר תחתית.
נתוני רקע
מקטע החלקיקים הקטנים מ- 4 מ"מ מהווה מעל 75% מאפר התחתית ומתקבל כשארית מניפוי החלקיקים הגסים המיועדים לשימוש חקלאי.
מגדלי תרנגולות משתמשים בנסורת נגריות כרפד לספיגת הלשלשת המצטברת בלולים למניעת תחלואה הנגרמת מרטיבות המצע ולהפחתת ריכוזי אמוניה באויר. מחירי הנסורת גבוהים ואיכות הנסורת אינה אחידה .
לכל מדגר פטם, הנמשך 6 שבועות, יש להכין רפד חדש.
צריכת חומרי הרפד הארצית לתרנגולות גדולה פי 5 מכמות אפר התחתית הדק.
מטרה
הגדרת התנאים ואיתור סוגי העופות המתאימים לשימוש באפר תחתית דק כרפד סופג נוזלי לשלשת.
ממצאי ביניים
הממצאים בתחום גידול פטם אינם חד משמעיים, הן באשר להתאמת האפר לצרכים המשתנים של העופות לאורך תקופת הפיטום והן באשר לתגובה ההתנהגותית של האפרוחים בימים הראשונים ולרמת החלקיקים באוויר המשפיעים על משקל העוף בסופה.
בשל כושר ספיחת המים ויכולת הנידוף של האפר בהשוואה לזה של הנסורת ניתן להפחית , ככל הנראה, במחצית את תדירות פיזור הרפד בלולי מטילות לרבייה.
הפוטנציאל הכמותי הגדול במגוון גידול סוגי עופות שונים, במחירי הרפד הנוכחיים, מצדיק המשך מחקר ופיתוח.
תוכנית המשך
ניסויים בלולי מטילות לרבייה.
מפתח ראשי
דר' ישראל יוסלביץ', שרות ההדרכה והמקצוע, משרד החקלאות
isyos@shaham.moag.gov.il

אפר תחתית כתשתית סופגת מזהמים בלולי מטילות

הבעיה
סכנת זיהום קרקעות ומי תהום בניטרטים וכלורידים הנוצרים בכמויות גדולות בלשלשת מטילות ומחלחלים לכיוון מי התהום
נתוני רקע
לולי מטילות פזורים בכל רחבי הארץ, בעיקר באזורי ההר, מעל לאקויפרים הראשיים של המדינה ומסכנים את מי התהום. בלולים המשפחתיים הישנים אין פתרון כלכלי סביר לבעיה.
מטרה
הצעת פתרון זול להגנה על קרקע ומי תהום בלולי מטילות למאכל.
ממצאי ביניים
נראה שלאפר תחתית יכולת ספיחה של נוזלים בכלל וספיחת ניטרטים וכלורידים בפרט המקטינה באופן משמעותי את חלחול המזהמים לקרקע. מיצוי התרומה מותנה בהגדרת ממשק מיטבי (כמות ותדירות) של פיזור האפר.
תוכנית המשך
ניסויים בסוללות לולי מטילות למאכל להגדרת הממשק המיטבי של פיזור האפר.
מפתח ראשי
דר' ישראל יוסלביץ', שרות ההדרכה והמקצוע, משרד החקלאות
isyos@shaham.moag.gov.il

אפר פחם כחומר גלם עיקרי במוצרי זכוכית קרמית

שלב הפיתוח
גמלון טכנולוגי של מתקן חרושתי למחצה למפעל תעשייתי.
נתוני רקע
יכולת תעשייתית מוכחת לייצור מגוון רחב של מוצרים דקורטיביים בתחומי הבנייה והסניטציה; מכשור תעשייתי; מוצרי מיגון; קיבוע פסולות מסוכנות וסינון נוזלים.
רישוי אמריקאי לייצור רעפים באזורים מוכי הוריקנים במסגרת יוזמה של משקיעים להקמת מפעל.
אפודי מגן המיוצרים מזכוכית קרמית מבוססת אפר פחם עומדת במבחני נאטו לירי Level III NIJ0101.03.
המוצרים עמדו במבחני איכות הנדסיים וסביבתיים ברמת דרישות מכסימלית.
מטרה
השגת ערך מוסף גבוה ביותר לאפר פחם.
פיתוח חלופת יישום תעשייתית יציבה המבטיחה פינוי רציף של אפר מתחנות הכח והקטנת התלות בתעשיית הצמנט והבטון.
גורמי איכות עקריים
מוצרי הזכוכית הקרמית המבוססים על אפר מצטיינים בתכונות שונות אותן ניתן לקבוע במשטר עיבוד המתאים ליעוד המוצר ולהשיג את הערכים הנדרשים הטובים ביותר: קשיחות; עמידות למכה לכפיפה וללחיצה; עמידות בשחיקה; עמידות בשינויי טמפרטורה קיצוניים; עמידות בסביבה כימית תוקפנית;חדירות רצויה לנוזלים, לגזים ולקרינה רדיואקטיבית; גוונים ומרקמים שונים.
לכל מקור אפר יש להכין מפרט ייצור ייחודי להבטחת מוצרים באיכות גבוהה.
איכות כל מוצר תלויה בפרופיל טמפרטורות ייחודי בתהליך העיבוד.
שארית פחמן לא שרוף חייבת בסילוק טרם התכת האפר בתהליך ייצור הזכוכית למניעת סביבה מחזרת בשלב הבישול הגורמת להיווצרות סגסוגת ברזל.
תוכנית המשך
התארגנות להקמת מפעל לייצור רעפים.
המשך פיתוח מוצרים בעלי ערך מוסף גבוה וחיפוש שווקים ומשקיעים להקמת מפעלים.
מפתח ראשי
דר' אלכס רייכל, גלססרקס
CeraX@netvision.net.il

אפר מרחף כמלאן במוצרי פלסטיק

שלב הפיתוח
ניסויים במתקן תעשייתי
נתוני רקע
הצלחת ייצור מוצרים בגוון אפור בשימוש בקומפאונדרז המכילים מלאן אפר מרחף.
מטרה
השגת ערך מוסף גבוה ביותר לאפר פחם.
פיתוח חלופת יישום תעשייתית יציבה המבטיחה פינוי רציף של אפר מתחנות הכח והקטנת התלות בתעשיית הצמנט והבטון.
גורמי איכות עקריים
מחקר מקדים מצביע על תרומת אפר מרחף לשיפור עמידות מוצרי פלסטיק על בסיס פוליפרופילן בפני חשיפה לקרינת UV ושוויון במרבית התכונות האחרות למוצרים המכילים מלאן גיר.
תוכנית המשך
ניסוי הזנה ישירה של אפר מרחף לתערובת הזנה לאקסטרודר.
ביצוע בדיקות תכולת מתכות ורדיונולקידים הנדרשות בתקינה האירופאית (צרפתית) כתנאי לשיווק מוצרים המיועדים לילדים.
מפתח ראשי
פרופ' שמואל קניג, מרכז הפלסטיק והגומי הישראלי, מכללת שנקר

אפר מרחף כמלאן באמולסיה בייצור יריעות בידוד תרמו-אקוסטי

שלב הפיתוח
הרצה בהיקף תעשייתי
נתוני רקע
הוכחת ישימות התהליך במסגרת חממה טכנולוגית במימון המדען הראשי של משרד התעשייה.
מטרה
השגת ערך מוסף גבוה ביותר לאפר פחם.
פיתוח חלופת יישום תעשייתית יציבה המבטיחה פינוי רציף של אפר מתחנות הכח והקטנת התלות בתעשיית הצמנט והבטון.
גורמי איכות עקריים
הוספת אפר מרחף מעלה את צפיפות היריעה ומשפרת את כושר הבידוד האקוסטי והתרמי.
האמולסיה על בסיס אפר מרחף משפרת עמידות היריעה בפני אש.
תוכנית המשך
השלמת פיתוח מערך הייצור
מפתח ראשי
דוד סעדון, מנכ"ל איזולתרם
davidsaadon@nana.co.il

אפר מרחף כמלאן באמולסיה ליריעות ביטומניות

שלב הפיתוח
שילוב בתהליך תעשייתי קיים.
נתוני רקע
ניסוי מוצלח בהחלפת מלאן גיר באמולסיה ביטומנית בייצור יריעות בידוד המיועדות למניעת מעבר מים.
מטרה
השגת ערך מוסף גבוה ביותר לאפר פחם.
פיתוח חלופת יישום תעשייתית יציבה המבטיחה פינוי רציף של אפר מתחנות הכח והקטנת התלות בתעשיית הצמנט והבטון.
תוכנית המשך
ניטור אבק בעת ייצור יריעות עם אפר מרחף להשלמת תהליך הרישוי הסביבתי.
שילוב האפר בתהליך הייצור השגרתי.
מפתח ראשי
מפעל פזקר