מי ים המלח

מי ים המלח הם המים העיליים האגורים בבקעת ים המלח, והמהווים את ים המלח.

גוש מלח על שפת ים המלח

מי ים המלח נמצאים בדרגת רוויה ומליחות גבוהה מאוד והם בעלי הרכב מינרלים ייחודי, שהופך אותם לאחד מהמקורות הגדולים והחשובים בעולם של תרכובות אי-אורגניות ברמת איכות גבוהה לניצול תעשייתי.

תיאור אוגר המים

מבט לאגן הדרומי של ים המלח (בריכות האידוי), תמונת לוויין

ים המלח הוא ימה השוכנת בקצה הדרומי של בקעת הירדן, בנקודה הנמוכה ביותר על פני כדור הארץ. ימה זו היא שריד של ימה קדומה וגדולה יותר, ימת הלשון, שכיסתה את פני השטח בתוך בקע ים המלח - מן הכנרת ועד אזור חצבה שבערבה התיכונה.

לאורך השנים, תנאי החום והיובש של האקלים המדברי גרמו לאידוי מוגבר של המים ולצמצום שטחו של האגם, וכך גדל והלך ריכוז המלחים בו. היום, ריכוז המלחים בים המלח גדול פי עשרה מריכוזם במי הים. צורתו של ים המלח היא כשל אגן מוארך, אשר לשון יבשה חודרת לתוכו ממזרח ומחלקת אותו לשניים: האגן הצפוני - העמוק (שעומקו הממוצע כ-200 מטר), והאגן הדרומי - הרדוד. בשל נסיגת הים וירידת מפלסו, האגן הדרומי מופרד היום מזה הצפוני. האגן הדרומי מכיל את בריכות האידוי המלאכותיות של יצרני האשלג בישראל ובירדן, ואילו האגן הצפוני הוא ימה טבעית.

אוגר המים נתונים (היקף וכמות)
שטח	650 (2010) קמ"ר
אורך מרבי	51 (2010) ק"מ
רוחב מרבי	18 (2010) ק"מ
עומק ממוצע	200 מטרים
נפח	114 (2010) קילומטר מעוקב

תכונות פיזיקליות של המים

התכונות הפיזיקליות של מי ים המלח (כגון: מליחות, צפיפות וטמפרטורה) משתנות עבור שכבת המים העליונה של הימה. השינויים קשורים לאינטראקציה עם שכבת האוויר שמעל הימה. אולם, מעומק של 30 מטרים ומטה, התכונות הפיזיקליות של המים נשארות אחידות וקבועות לכל אורך השנה.

מי ים המלח תכונות פיזיקליות[1][2][3]
טמפרטורה	23 מעלות צלזיוס (עומק של 30 מ')
צפיפות	~ 1240 ק"ג למ"ק
PH	~ 6.59 (מי הים התיכון 8.04)
מליחות	34.2% (2011)

ההרכב הכימי

הרכב המים הייחודי של ים המלח סקרן את האדם כבר משחר ההיסטוריה, אולם, מחקר מדעי ראשון, שמטרתו למצוא את הרכב המינרלים במי ים המלח בוצע רק במאות ה-17 וה-18. הראשון שעשה אנליזה למי ים המלח היה לבואזיה (ואחריו גה-ליסאק וגמלין), שב-1827 קיבל במעבדתו תוצאות הסוטות רק ב-20 אחוזים מערכו האמיתי של ריכוז הברום במי הים.^[4]

גבישי מלח המצפים סלע

מי ים המלח הם מים במליחות גבוהה מאוד, כמעט על סף רוויה. תמלחת ים המלח מוגדרת כתמלחת סידן-כלורידית, דהיינו תמלחת אשר בהשוואה להרכב מי ים רגילים מדולדלת יחסית ביוני הסולפט (${\displaystyle \ \mathrm {SO_{4}^{-2}} }$) והדו-פחמה (${\displaystyle \ \mathrm {HCO_{3}^{-}} }$) . לפיכך, יון הכלוריד (${\displaystyle \ \mathrm {Cl^{-}} }$) הוא היון בעל המטען השלילי הכמעט בלעדי במערכת.

יחסית למי ים, תמלחת ים המלח מדולדלת גם בנתרן (${\displaystyle \ \mathrm {Na^{+}} }$) ומועשרת במגנזיום (${\displaystyle \ \mathrm {Mg^{+2}} }$), סידן (${\displaystyle \ \mathrm {Ca^{+2}} }$), אשלגן (${\displaystyle \ \mathrm {K^{+}} }$) וברום (${\displaystyle \ \mathrm {Br^{-}} }$). ריכוז הברום בים המלח גדול פי 400 מריכוזו במי ים רגילים. יחס כלור:ברום במי ים המלח הוא 35:1.

תמלחות בהרכבים הדומים להרכב ים המלח מוכרות בעולם כמעט רק מתת הקרקע, בדרך כלל בתמלחות המצויות במגע עם נפט. לפיכך ים המלח הוא אגם ייחודי לא רק בשל מליחותו הגבוהה אלא גם בשל הרכבו הכימי. בעולם קיימים רק אגמים ספורים בעלי הרכב סידן-כלורידי הדומה לים המלח.

מי ים המלח נמצאים ברוויה של נתרן כלורי (הליט) ולכן זה המינרל הראשון ששוקע באידוי ראשוני של המים.

הרכב מומסים עיקרי במי ים המלח (גרם לליטר)
	ים המלח[5]	מי ים רגילים[6]
כלור (${\displaystyle \ \mathrm {Cl^{-}} }$)	208	19.4
מגנזיום (${\displaystyle \ \mathrm {Mg^{+2}} }$)	39.2	1.27
נתרן (${\displaystyle \ \mathrm {Na^{+}} }$)	39	10.7
סידן (${\displaystyle \ \mathrm {Ca^{+2}} }$)	17	0.42
אשלגן (${\displaystyle \ \mathrm {K^{+}} }$)	7	0.4
ברום (${\displaystyle \ \mathrm {Br^{-}} }$)	5	0.07
גופרה (${\displaystyle \ \mathrm {SO_{4}^{-2}} }$)	0.5	3.6
דו-פחמה (${\displaystyle \ \mathrm {HCO_{3}^{-}} }$)	0.23[4]	0.1

מומסי קורט במי ים המלח (מיקרוגרם לליטר)[7]
סטרונציום	308,000-330,000
ליתיום	17,000-21,000
מנגן	3100-8000
נחושת	300-500
אבץ	500
עופרת	120-300
יוד	80-120
ניקל	20-25
ברזל	10-15
קדמיום	8-10
קובלט	8
אורניום	1.5-2

מקור המלח

ים המלח מתאפיין במליחות הגבוהה בערך פי עשרה ממי ים רגילים ובהרכב כימי ייחודי. תמלחת ים המלח התפתחה ממי ים אשר חדרו לבקע ים המלח לפני מספר מיליוני שנים דרך לשון ים בעמק יזרעאל. התאיידות וכניסת מים מוגבלת הביאו לעלייה במליחות המים וגרמו להתגבשות מלחים, בכללם גבס (${\displaystyle \ \mathrm {2H20\bullet CaSO_{4}} }$) והליט (מלח בישול ${\displaystyle \ \mathrm {NaCl} }$) שהצטברו על קרקעית האגם.^[8] שכבות המלח כוסו במשקעים צעירים, ומאוחר יותר בהיסטוריה הגאולוגית התרוממו ויצרו את מחדר המלח של הר סדום.

תגובות כימיות בין תמלחת המוצא שחדרה לתת הקרקע עם סלעי הגיר שבשולי הבקע הביאה לשינויים נוספים בהרכב התמלחת, במיוחד סילוק של גופרה (${\displaystyle \ \mathrm {SO_{4}^{-2}} }$) ותוספת של סידן (${\displaystyle \ \mathrm {Ca^{+2}} }$). לאחר ניתוק הקשר עם הים המשיכו להתקיים תהליכי ריאקציה עם סלעי הסביבה והתמלחת יצרה אגמים חדשים (אגם עמורה ואגם הלשון). מי הנגר אשר התנקזו לאגמים אלו הביאו איתם מלחים אשר שינו עוד את הרכב תמלחת המוצא והביאו לשקיעה נוספת של גבס, הליט ומינרלים פחמתיים (קלציט וארגוניט ${\displaystyle \ \mathrm {CaCO_{3}} }$) .^[8]

מאזן המים בים המלח (אומדני כניסות ויציאות במלמ"ק)[8]
תכונה	מחצית הראשונה של המאה העשרים	תחילת שנות ה-2000
כניסות
הירדן	1,100-1,300	100
זרימות ישירות ממערב (עינות צוקים, קנה וסמר)	100-150	100
זרימות ישירות ממזרח (הארנון, זרד ועוד)	150-200	100
גשם ישיר	80 (שטח ימה של כ-1,000 קמ"ר)	50 (שטח ימה של כ-650 קמ"ר)
מי תהום	100-200	50
סה"כ כניסות	1,500-2,000	400
יציאות
התאיידות מפני האגם	1,500-2,000 (מפני שטח של כ-1,000 קמ"ר)	700-750 (מפני שטח של כ-650 קמ"ר)
התאיידות במפעלי הכימיים של ישראל וירדן	-	250-300
סה"כ יציאות	1,500-2,000	1,000

הפוטנציאל המסחרי של מי ים המלח

ים המלח מכיל כמויות עצומות של מינרלים מומסים. ליטר אחד של מים מכיל יותר מ-300 גרם מומסים. מבין היונים החשובים כלכלית ניתן לציין את המגנזיום (כ-39 גרם לליטר), אשלגן (כ-7 גרם לליטר) וברום (כ-5 גרם לליטר).

עתודות המינרלים במי ים המלח[5]
תרכובת / חומר	עתודות בים המלח (טון)
אשלגן כלורי	2,050,000,000
נתרן כלורי	12,650,000,000
ברום	975,000,000
מגנזיום כלורי	23,000,000,000
סידן כלורי	6,120,000,000
סידן גופרתי	215,000,000[4]

ניצול מי ים המלח - הקמת תעשייה

חברת האשלג הארץ ישראלית (1930-1952)

החלום אודות פיתוח של תעשייה המבוססת על אוצרות ים המלח מתוארת כבר בספרו של הרצל, אלטנוילנד, אולם המימוש של רעיון זה החל רק בתחילת שנות ה-30 של המאה העשרים, עת השיג משה נובומייסקי, מהנדס יהודי מרוסיה, זיכיון מממשלת המנדט הבריטי להקמת "חברת האשלג הארץ ישראלית" לניצול של מי ים המלח להפקה של אשלג וברום.

(1952 - כיום)^[9]

צביר מלח במפעלי ים המלח

מתקן ייצור, מפעלי ים המלח

בול ישראלי - מפעלי ים המלח

עם תחילת מלחמת העצמאות חדלה מפעילותה חברת האשלג. בשנת 1952 החליטה הממשלה להקים חברה חדשה - ”חברת מפעלי ים המלח“, שתהיה אמונה על הפקת אוצרותיו של הים. בשנת 1961 נחקק חוק זיכיון ים המלח, שבו קיבלה ”מפעלי ים המלח“ באופן חוקי את הזיכיון להפקת מינרלים מים המלח. היום משתייכת החברה לקונצרן כימיקלים לישראל, שהיא מהחברות הגדולות והחשובות בעולם בתחום הכימיה. החברה מספקת כשליש מהייצור העולמי של ברום, והיא הספקית השישית בגודלה בעולם של אשלג.^[10]

אתרי הייצור המרכזיים של החברה ממוקמים בסדום, וברמת חובב. באתר הייצור בסדום מופרדים המינרלים השונים והללו נשלחים לעיבוד נוסף במתקני הייצור הנוספים באזור, או אל אתרי הייצור ברמת חובב.

מוצרים עיקריים המופקים ממי ים המלח^[9]

האשלג הוא המוצר העיקרי של מפעלי ים המלח. הוא משמש לייצור דשנים אשר משפרים את איכות האדמה, מזינים את הצמח, מגדילים את היבול ואת האיכות של התוצרת החקלאית ומשפרים את עמידות הצמח בפני מחלות ומזיקים ואת יכולתו להתמודד עם יובש וקור - כמו גם את טעמם וצבעם של הפירות ואת עמידות התוצרת בהובלה ובאחסון.

במפעלי ים המלח מייצרים את כל מגוון המוצרים שעל בסיס מלח שולחן ומגנזיום כלורי: ממלח למזון ועד למלח אמבט, מלח תעשייתי לאלקטרוליזה, מוצרים לשיכוך אבק, טבליות ריכוך למדיחי כלים וגם פתיתי מגנזיום כלורי המשמשים להפשרת שלג וקרח.

במפעל המגנזיום שבאתר סדום מייצרים גם מגנזיום מתכתי - מתכת קלה המשמשת בעיקר לתעשיות הרכב והתעופה וכתוסף בתעשיית האלומיניום. מוצר חשוב נוסף הוא הברום, אשר במוצריו המוגמרים משתמשים בחקלאות ובתעשיות ההיי-טק, האלקטרוניקה, הטקסטיל, מעכבי הבעירה ותעשיית התרופות. ריכוז הברום בתמלחות הסופיות של מפעלי ים המלח הוא הגבוה בעולם, מה שסייע בצמיחתו של מפעל הברום בסדום ובהפיכתו למפעל הברום הגדול בעולם.^[10] מערך הייצור בסדום הוא אחד היעילים בתעשייה הכימית בעולם. הסיבה לכך טמונה הן בשימוש באנרגיית השמש והן ביכולת לנצל את תוצרי הלוואי של מפעל אחד כחומר גלם חשוב בתהליך ייצורו של מוצר אחר.

חלק גדול מהכימיקלים המופקים ממי ים המלח, משמשים כחומרי גלם לייצור כימיקלים מורכבים יותר בעלי ערך כלכלי גבוה יותר, אשר משווקים לכל העולם. כך לדוגמה, הברום המופק ממי ים המלח, משמש להפקה של תרכובות אורגנו-ברום, כלומר תרכובות אורגניות המכילות אטומי ברום, שלהן שימושים בתעשייה הכימית, ובדגש על תעשיית התרופות. דוגמה נוספת, האשלג המופק ממי הים, עובר עיבוד נוסף עם חומצה חנקתית (המיוצרת מאמוניה המגיעה מחו"ל) לקבלה של אשלגן חנקתי - דשן בעל ערך כלכלי גבוה מאוד.

כימיקלים המיוצרים באופן ישיר ממי ים המלח[11][12][10]
הכימיקל	תמונה	שיטת הייצור	תפוקה שנתית
אשלגן כלורי		הפרדת האשלג ממינרל הקרנליט השוקע בתהליך האידוי של מי ים המלח	2.1-4.5 מיליון טון
אשלגן הידרוקסידי		אלקטרוליזה של תמיסת אשלגן כלורי
נתרן כלורי		מתקבל כתוצר ראשוני בתהליך ייצור האשלג	150,000 טון
נתרן הידרוקסידי		אלקטרוליזה של תמיסת נתרן כלורי	73,000 טון (1992)
כלור		אלקטרוליזה של תמיסת נתרן כלורי, ואלקטרוליזה של מגנזיום כלורי מותך	75,000 טון
מימן		אלקטרוליזה של תמיסת נתרן כלורי
ברום		כלורינציה של תמיסה מימית העשירה ביוני ברום המתקבלת כתוצר של תהליך ייצור האשלג	130,000 טון
מגנזיום כלורי		מתקבל כתוצר של ייצור האשלג ממינרל הקרנליט
מגנזיום חמצני		הידרוליזה של מגנזיום כלורי באמצעות קיטור, ושיקוע באמצעות הגבה של נתרן הידרוקסידי עם תמיסת מגנזיום כלורי	80,000 טון
מגנזיום מתכתי		אלקטרוליזה של מגנזיום כלורי מותך (700 מע' צלזיוס)	28,000 טון (2013)[13]
חומצה הידרוכלורית		הידרוליזה של מגנזיום כלורי באמצעות קיטור

תהליך ההפקה של המינרלים ממי הים - תיאור מקוצר^[9]

תהליך הייצור במפעלי ים המלח מבוסס על הפקת המלחים מבריכות אידוי גדולות, שנבנו באגן הדרומי הרדוד.

בשלב הראשון נשאבים מים (תמלחת) מהאגן הצפוני ומובלים אל מערכת בריכות באגן הדרומי, בשטח של כ-150 קמ“ר.

השלב השני מתרחש במערך בריכות האידוי: בבריכות הראשונות שוקע בתהליך האידוי מלח שולחן. משם מועברת התמלחת לבריכות הקרנליט, בהן שוקע המלח הבא - הקרנליט. הקרנליט, המכיל אשלג, ומגנזיום כלורי, ומלח, הוא חומר הגלם העיקרי לייצור האשלג והמגנזיום המתכתי.

בשלב השלישי, דוברות הצפות בבריכות האידוי אוספות (”קוצרות“) את הקרנליט ששקע בהן. באמצעות צינורות מועבר הקרנליט כתרחיף למתקני הייצור ומשמש חומר גלם להפקת מוצרי האשלג והמוצרים הנוספים. את עודפי המים משיבים לאגן הצפוני של ים המלח.

השלב הבא הוא תהליך ניפוי והשבחה של הקרנליט, לפני העברתו לתהליכי הפירוק והמיצוי במפעלי האשלג. בתהליכי המסה מפיקים מהקרנליט מלח הנקרא סילביט (מכיל תערובת של אשלג ונתרן כלורי), ולאחר מכן מבוצעת הפרדה של האשלג מהסילביט בתהליכי מיצוי וגיבוש.

ראו גם

• מי ים
• תעשייה כימית בישראל

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא מי ים המלח בוויקישיתוף

• איתי גבריאלי ועמוס ביין, מאזן המים של ים המלח: תמונת מצב, תהליכים ומגמות, "מלח הארץ", חוברת מס' 1, 2005
• אברהם סטרינסקי, אגם ים המלח – הנביעה הגדולה בעולם, "מלח הארץ", חוברת מס' 1, 2005
• איתן לשם, גושי המלח שנוצרו בקרבת החוף, באתר הארץ, 2 באפריל 2021
• איתן לשם, מי גופרית מתחת למצוקים פראיים, באתר הארץ, 19 בינואר 2023

הערות שוליים

1. Gertman, I., and A. Hecht, The Dead Sea hydrography from 1992 to 2000, Journal of marine systems
2. Amit, O., and Y. K. Bentor., pH-dilution curves of saline waters, Chemical Geology
3. Dead Sea, Encyclopedia Britannica
4. מירי קסנר, הברום ותרכובותיו, מכון ויצמן למדע, המחלקה להוראת המדעים, התשנ"ג, 1993
5. Bromine from the Dead Sea
6. A.G. Dickson & C. Goyet, Handbook of methods for the analysis of the various parameters of the carbon dioxide system in sea water, ORNL/CDIAC-74, 1994
7. Nissenbaum, Arie, Minor and trace elements in Dead Sea water, Chemical Geology
8. המשרד לאיכות הסביבה, משרד התשתיות הלאומיות, מכון ירושלים לחקר ישראל, מסמך מדיניות, אגן ים המלח, הערכת מצב ומשמעויות לעתיד בתנאים של המשך ירידת מפלס הים, ‏תשס"ו, 2006
9. מפעלי ים המלח, ים המלח - מפגש של טבע, ציונות ותעשייה
10. כיל דוח אחריות תאגידית 2015
11. מפעלי ים המלח, באתר כימיה ותעשייה, מכון וייצמן למדע, המחלקה להוראת המדעים(הקישור אינו פעיל)
12. רשימת חומרים, באתר כימיה ותעשייה, מכון וייצמן למדע, המחלקה להוראת המדעים(הקישור אינו פעיל)
13. סלע קולקר יועצים פיננסיים, חוות דעת כלכלית - מפעלי מגנזיום ים המלח, ‏16 באוגוסט 2015