תהליך ויצמן

תסיסת אצטון-בוטנול-אתנול (ABE), הידועה גם בשם תהליך ויצמן, היא תהליך המשתמש בתסיסה חיידקית לייצור אצטון, 1-בוטנול ואתנול מפחמימות כמו עמילן וגלוקוז. הוא פותח על ידי הביוכימאי ולדורות נשיאה הראשון של מדינת ישראל, חיים ויצמן והיה התהליך העיקרי ששימש לייצור אצטון, אשר היה נחוץ לייצור קורדיט, חומר חיוני לתעשיית המלחמה הבריטית במהלך מלחמת העולם הראשונה לאחר שפותח ב-1916.

מסלול תסיסה של אצטון-בוטנול-אתנול על ידי קלוסטרידיה.

תהליך

ניתן לדמות את התהליך לאופן שבו שמרים מתסיסים סוכרים כדי לייצר אתנול בשביל יין, בירה או דלק, אך האורגניזמים שמבצעים את התסיסה הם אנאירוביים לחלוטין (אנאירובים מחייבים). התסיסה מייצרת ממסים ביחס של 3 חלקים אצטון, 6 חלקים בוטנול לחלק 1 אתנול. בדרך כלל הוא משתמש בזן החיידקים מהמחלקה קלוסטרידיה (משפחת הקלוסטרידיאקים). קלוסטרידיום אצטובוטיליקום הוא הנחקר ביותר ובו השימוש הנרחב ביותר. חיידקים מזנים אחרים, אף על פי שהם פחות יעילים, הראו תוצאות טובות כמו כן.

מסלול התסיסה של תהליך ויצמן מורכב בדרך כלל משני שלבים. בשלב ההחמצה הראשוני, התאים גדלים באופן מעריכי וצוברים אצטט ובוטיראט. ה-pH הנמוך יחד עם גורמים נוספים יוצרים מעבר מטבולי לשלב של תהליך ייצור הממסים, שבו משתמשים באצטט ובוטיראט לייצור הממסים^[1].

לצורך הסרת גזים, נעשה בדרך כלל שימוש במחזור גזי הפליטה מהתסיסה עצמה, תערובת של פחמן דו-חמצני ומימן.^{[דרוש מקור]}

היסטוריה

ייצור בוטנול באמצעים ביולוגיים בוצע לראשונה על ידי הכימאי לואי פסטר בשנת 1861.^[2] בשנת 1905, הביוכימאי פרנץ שרדינגר גילה שניתן לייצר אצטון באופן דומה לייצור בוטנול.^[2] בשנת 1910 פיתח הביולוג הצרפתי אוגוסט פרנבך תהליך תסיסה חיידקי המשתמש ברב-הסוכר עמילן שהושג מתפוחי אדמה כחומר גלם לייצור בוטנול^[3].

ניצול תעשייתי של תהליך ויצמן החל בשנת 1916, במשך מלחמת העולם הראשונה, עם בידוד קלוסטרידיום אצטובוטיליקום על ידי חיים ויצמן ושומש לתעשיית המלחמה הבריטית, כמתואר בפטנט האמריקאי מספר 1315585.

על בסיס המצאתו הוקמה תעשיית חירום צבאית. שר החימוש הבריטי, לויד ג'ורג', ושר הימייה, וינסטון צ'רצ'יל, לימים ראשי ממשלת בריטניה, התוודעו באופן אישי לוויצמן, שהמצאתו חילצה את האדמירליות ממשבר חימוש גורלי^[4][5] הניסויים של ויצמן הוכתרו בהצלחה, ובספטמבר 1915 הורחב היקפם. תוך זמן קצר בכל רחבי האיים הבריטים הוקמו מזקקות שפעלו על פי התהליך שפותח על ידי ויצמן. בהמשך נפתח מפעל כזה גם בטורונטו ושתי מזקקות נוספות נבנו באינדיאנה שבארצות הברית, ואף נעשה שימוש בהמצאתו גם בהודו. תהליך התסיסה היה תלוי באספקה סדירה של תירס מיובא מארצות הברית, אולם אספקה זו הופסקה בפרוץ מערכת הצוללות במלחמת העולם הראשונה מצד גרמניה. גם כאן נרתם ויצמן ומצא תחליפים: בבריטניה ערמונים ובהודו אורז. בשל ההצלחה החלקית של התחליפים, הועתקה הפקת האצטון גם לצפון אמריקה.

השפעה על הציונות

בספטמבר 1915 מונה ויצמן ליועץ טכני של כבוד בנושא אספקת אצטון למשרד הצי וקיבל מענק מחקר. במקביל, החל לעבוד כיועץ מומחה לאספקת אצטון במשרד החימוש הבריטי. באפריל 1916 מונה למפקח על מעבדות הממשלה במכון ליסטר בלונדון וליועץ מחקר בנושא הפקת אצטון. עבודתו בשירות הממשלה נמשכה עד יוני 1918^[6].

במהלך תקופה זו, בנובמבר 1917, פורסמה הצהרת בלפור. לויד ג'ורג' היה האיש שהפיץ לראשונה את הדעה על היות ההצהרה גמול לתרומתו של ויצמן למאמץ הצבאי הבריטי במלחמת העולם הראשונה^[7]. ויצמן עצמו הפריך זאת, אך ייתכן מאוד שהישגיו המרשימים בהפקת אצטון השפיעו במידה כלשהי על יחסם של פקידי הממשל והפוליטיקאים הבריטים אליו^[8].