ביומימיקרי

משמעות המונח ביומימיקרי היא חיקוי החיים (Biomimicry: Bio=life; mimesis=imitate). ביומימיקרי היא דיסיפלינה רב-תחומית המקדמת חיקוי ולמידה מהטבע לפתרון בעיות בדרכים מקיימות.

חדש(נ)ות מהטבע מאי 2017

קוראים יקרים שלום,

נותרו מקומות אחרונים לכנס השלישי לביומימיקרי – אקדמיה ותעשייה - מהרו להרשם ולהבטיח את מקומכם.

מגוון מרצים מהארץ והעולם, מחקרים אקדמים פורצי דרך לצד חברות פעילות בתעשייה, תערוכת פוסטרים ושילוב אומנויות בהשראת הטבע. אל תפספסו ! 

08.06.17 באוניברסיטת תל אביב. הנחה לסטודנטים ואזרחים ותיקים. מספר המקומות מוגבל. 
לתכנית הכנס והרשמה לחץ כאן.

בתי ספר המעוניינים ללמד את תחום הביומימיקרי בשנת הלימודים הבאה מוזמנים לפמות למייל: info@biomimicry.org.il
 
החודש נרחיב על פתרון אפשרי לפסולת השקיות בהשראת תולעים, פתרון חניה חכם תוצרת הארץ, מערכת הנעה הידראולית בהשראת מערכת הולכת המים בצמחים ומשטחים דוחי מים בהשראת דגים ופרחים.

בברכת קריאה מהנה,

צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי

האם תולעי השעווה יובילו לפתרון אקולוגי שהעולם מחכה לו?

מאת: אופיר מרום

סקרנות מדעית של כוורנית חובבת מספרד ויכולת ייחודית של תולעי שעווה אולי יעזרו למצוא פתרון לבעיית הטיפול בפסולת פלסטיק.
כאשר ד"ר פדריקה ברטוצ'יני  לא חוקרת במעבדתה במכון המחקר בסנטנדר שבספרד, היא מטפחת את כוורות הדבורים שלה. יום אחד, בשעה שטיפלה בכוורות שלה גילתה בהן ד"ר ברטוצ'יני תולעים, שנקראות תולעי שעווה (waxworm). התולעים האלה מזיקות, מכיוון שהן אוכלות את שעוות הדבורים, הדונג ממנו בנויה הכוורת, ובכך למעשה הורסות אותה. ד"ר ברטוצ'יני אספה את התולעים, הניחה אותן בשקית פלסטיק והמשיכה לטפל בשאר הכוורות. כשחזרה אל השקית היא מצאה אותה ריקה ומלאה חורים. תולעי השעווה אכלו את דרכם לחופשי דרך השקית. במקום להתרגז, היא השתאתה על המהירות שבה התמודדו התולעים עם הפלסטיק ממנו עשויה השקית. 
ד"ר ברטוצ'יני, חוקרת בתחום התפתחות העובר ואינה מומחית לחרקים או לפלסטיק, אך השאלה המדעית שעלתה מול עיניה הייתה גדולה וחשובה מדי מכדי שתוכל להתעלם ממנה. האם תולעי השעווה הן פתרון לפירוק מהיר של פלסטיק?
הסיבה שפלסטיק הוא חומר אריזה מוצלח היא גם הסיבה שהוא מהווה מזהם סביבתי כה חמור. סוגי הפלסטיק השונים עמידים מאוד בפני פירוק ביולוגי. חיידקים, פטריות, ואורגניזמים אחרים, שאחראים בטבע על השלב האחרון של פירוק חומרים אורגנים לאבני הבניין הבסיסיות, אינם מסוגלים להתמודד עם המבנה הכימי של הפלסטיק. לכן במקום שפלסטיק נמצא, הוא בדרך כלל יישאר שנים ארוכות.
מדענים אחרים כבר גילו אורגניזמים שונים שעושים פעולה דומה. בשנה שעברה זיהה צוות יפני זן חדש של חיידק, שיכול לפרק פלסטיק מסוג PET. בשנת 2014, מצאו מדענים סינים שעבודה משותפת של שני מינים של חיידקים, שמקורם במעיים של זחל שעווה מסוג אחר, יכולים לפרק פוליאתילן (PE) – סוג הפלסטיק הנפוץ ביותר בעולם. אולם, עד כה כל תהליכי הפירוק שנצפו נמשכו שבועות וחודשים. התולעים שמצאה ד"ר ברטוצ'יני חוררו שקית (עשויה מ-PE) בכמה שעות! בעזרתם של חוקרים נוספים הוכח שהחורים בשקית לא נוצרו באופן מכני , אלא היו תוצאה של מנגנון עיכול שקיים אצל התולעים.  
זהו מחקר ראשוני, שהחל בהתבוננות סקרנית על תהליך שקיים בטבע. המבנה הכימי של שעוות הדבורים דומה לזה של חומרים סינטטיים שונים כמו פלסטיק, ומכאן שהתולעים, שכבר יודעות לעכל את שעוות הדבורים, יכולות להיות מקור טוב להשראה עבור תהליכי פיתוח ביומימטים בתחום הזה. החוקרים אומרים שהדרך עוד ארוכה עד להבנה המלאה של המנגנון הייחודי הזה. קיימים מקרים רבים בעולם שתהליכים כאלה הבשילו עד לכדי פתרון טכנולוגי לבעיה קונקרטית. כולנו תקווה שהתובנות מהמנגנון הטבעי הזה יאפשרו לפתח טכנולוגיה שתעזור להתמודד עם אחת הבעיות הסביבתיות החמורות ביותר שקיימות על כדור הארץ. 

על חיפוש חנייה, דיפוזיה, ומערכת הדם

מאת: יעל הלפמן כהן 
חברת פינק פארק מספקת את החלום הוורוד על חניה זמינה וזולה, בהשראת מודלים טבעיים.
חיפוש חנייה בערים צפופות היא בעיה ידועה וכואבת, הכרוכה בבזבוז של זמן ודלק, בזיהום הסביבה, והיא גורמת גם להתהוות פקקי תנועה ולפגיעה באיכות החיים. חניונים אמנם מצויים במרכזי הערים, אך מחיר החנייה בהם גבוה.
תומר בלושטיין חש על בשרו את קשיי החנייה בלב תל אביב, וייסד את חברת פינק פארק כשהיה במסלול מובהק של לימודי ביולוגיה. לאחר תואר ראשון ושני בביולוגיה, ובמהלך עבודת הדוקטורט.
ההיכרות של תומר עם מערכות ביולוגיות סיפקה לו השראה לפתרון המאפשר להפסיק לחפש חניה באופן אקראי, תוך חיסכון בזמן וכסף. תהליך חיפוש החניה והיעילות שלו מזכירים תהליך של דיפוזיה, פיזור חומר במורד מפל הריכוזים,  כלומר "פעפוע" של רכבים המחפשים חניה בעיר ללא חוכמה ויעילות. מערכת הניווט (וויז) מתכננת לנו את המסלול ומאפשרת לנו לתכנן הגעה עד רמת הדקה, אך זמן חיפוש החנייה נותר נעלם הטורף את קלפי הוודאות. מערכת החניה יכולה להתנהל ביעילות גבוהה יותר אם תתפקד כמו מערכת הדם, המובילה חמצן מנקודה לנקודה. הגעה אל יעד החניה בצורה מתוכננת ומוגדרת, ולא אקראית.
מערכות ביולוגיות מבוססות על עקרונות של שיתוף ושל זרימת משאבי חומר ואנרגיה. "זבל" של אורגניזם אחד מהווה משאב של אורגניזם אחר. אז למה שחניה פנויה במהלך שעות היום, המהווה ""Waste לבעל החניה, לא תשמש חניה לאחר? הרעיון לפתרון מבוסס על ניצול חניות פרטיות ברחבי העיר, שאינן בשימוש במהלך היום, כשטחי חניה זמינים שניתן לשריין אותם מראש. פינק פארק מספקת פתרון חניה מלא: איתור חניה זמינה עוד לפני הנסיעה (תכנון החניה), הזמנת חניה ושריון (לא צריך יותר לחפש חניה) ותשלום על החניה בהוזלה משמעותית של עד 50% מהמחיר הרגיל. היצע החניות כולל גם חניונים, במסגרת הסדרים עם מפעילי החניונים.
כיום משתמשים באפליקציה כ- 60,000  נהגים באזור תל אביב, ראשון לציון ורמת גן. בימים אלה מתחיל פיילוט בארה"ב.  המודל העסקי מבוסס על חלוקת רווחים, וכעת האתגר הוא להרחיב את הפעילות, בארץ ובחו"ל, ולהגיע לשת"פ עם מפעילי חניונים גדולים. בהצלחה !
הידיעה מבוסס על שיחה עם תומר בלושטיין, מייסד ומנכ"ל החברה. 
קישור לאתר החברה

משטחים דוחי מים בהשראת קשקשי דג ופרח

מאת: רינת פילוסוף-ברקו
איך דוחים דגים שמן? על ידי לכידת מים בתוך הקשקשים שלהם הם  יוצרים  מעטה דוחה שמן לניקוי עצמי, מעטה זה הניע חלק מהרעיון מאחורי החוקרChen   וצוותו באוניברסיטת שיאן .Jiatong
את ההשראה לחלק השני של הרעיון לקח Chen  מפרח הדיפיליה אפרי (Diphylleia gravi), הידוע גם בשם פרח השלד.
באוויר נראים עלי הכותרת שלו  לבנים, אבל ברגע שהם באים במגע עם מים הם הופכים שקופים, עקב שינוי המבנה הרופף של תאי עלי הצמח. בימי שמש היחס בין המים לאדי המים בעלי הכותרת גורם החזרה מפוזרת של האור  ועליי הכותרת נראים  בצבע לבן, ואילו בימים גשומים נכנסים מים לעלי הכותרת, והאור עובר דרכם בקלות, לכן הם הופכים שקופים.
מקור התמונה
באמצעות laserosec לייזר שילבו במשטח זכוכית את שתי המערכות האלה - הוא הופך שקוף ודוחה שמן כאשר הוא נמצא במים. תלמידו של Chen, ג'יאלה יונג, מדגיש את הערך של "מימוש החשיבות שיש לשכבת מים לכודים בין משטחים" והם מקווים "ליישם זאת בחומר דוחה שמן, שקוף, לשימוש במכשירים אופטיים דוחי שמן. החוקר ליו מאוניברסיטת ויסקונסין, מדיסון, ארה"ב, מתרשם מהשיטה ומההשראה הביומימטית, ומתייחס אליה כאל רעיון חכם. "משטח שקוף דוחה שמן מספק לחוקרים יותר יכולות לעצב ולהמציא התקנים אופטיים לשימוש מתחת למים", הוא מוסיף. ודו דנג, המתמחה בחומרים חדשניים ביומימטיים במעבדה הלאומית לורנס ברקלי, ארה"ב, אומר כי העבודה היא "צעד חשוב לקראת מציאת דרך קלה ואמינה להפוך חומרים לדוחי שמן בסביבה מימית".

"עץ על שבב"

מאת: רינת ברקו פילוסוף

בהשראת משאבות הידראוליות טבעיות שנמצאו בעצים ובצמחים, פיתחו מהנדסי MIT "עץ על שבב" שמחקה את התהליך. שבב זעיר יכול לשאוב מים מתוך מיכל במשך ימים ללא חלקים נעים או משאבות חיצוניות. שבב כזה יכול להיות שימושי במגוון רחב של יישומים הצורכים כמות אנרגיה מזערית.
מקור התמונה
הקבוצה, בראשות Hosoi, פרופסור וראש מחלקת התפעול למהנדסי מכונות ב MIT, חיפשו דרך יעילה להפעיל  מתקן פנאומטי עבור רובוטים קטנים. המטרה האולטימטיבית היא ליצור רובוט קטן רב תפקודי, כמו רובוט הכלב הגדול של בוסטון דיינמיקס.
ההבנה הכללית בקרב הביולוגים היא כי מולקולות של מים, מונעות על ידי מתח פני השטח, עולות בתעלות העצה של העץ, ואז מתפזרות דרך קרום חדיר למחצה לתוך תעלות שיפה, המובילות סוכר וחומרים מזינים אחרים לתאי העץ.
ככל שיש יותר סוכר בשיפה, כך זורמים יותר מים מן העצה אל השיפה, כדי לאזן את ריכוז הסוכר במים. תהליך פסיבי זה קרוי אוסמוזה. למעשה, מהנדסים ניסו בעבר לעצב עץ בהשראת משאבות microfluidic, על ידי המצאת חלקים המחקים את העצה ואת השיפה. אבל הם מצאו כי חלקים אלה הפסיקו לשאוב בתוך דקות.
תלמידו של Hosoi הוא זה שזיהה חלק שלישי מהותי במערכת השאיבה של העץ: העלים, המייצרים סוכרים באמצעות פוטוסינתזה. המודל שהוצע כולל מקור נוסף זה של סוכרים המתפזרים מן העלים לעצה של צמח, ומגדיל את יחסי סוכר / מים, מצב אשר שומר על לחץ אוסמוטי קבוע, וגורם להזרמת מים וחומרים מזינים באופן קבוע לאורך כל עץ.
צוות החוקרים הצליח לחקות את משאבות העצה והשיפה של העץ, והכי חשוב - את ייצור הסוכר בעלים.
כדי לייצר את השבב, החוקרים כרכו יחד שני לוחיות  פלסטיק שקופות, ודרכן קדחו תעלות קטנות שייצגו את  תעלות העצה ותעלות השיפה. הם מילאו את תעלות העצה במים, ואת תעלות השיפה במים וסוכר, ואז הפרידו בין שני הלוחיות בחומר סמיך למחצה, שמחקה את הממברנה בין העצה לשיפה. לאחר מכן הם הניחו ממברנה נוספת על גבי הלוחיות של תעלות השיפה, והניחו קוביית סוכר מעל כדי לייצג את מקור הסוכר הנוסף המגיע מהעלים של העץ אל תוך השיפה. הם חיברו את השבב לצינור, שהזין מים ממיכל לתוך השבב.
עם מבנה פשוט זה, השבב היה מסוגל לשאוב באופן פסיבי מים מהמכל דרך השבב, ולצאת לתוך כוס. קצב הזרימה היה קבוע במשך מספר ימים, בניגוד לעיצובים קודמים, ששאבו במשך מספר דקות בלבד.
Hosoi צופה כי משאבת "עץ על שבב" עשויה להיבנות לתוך רובוט קטן המופעל על ידי יצירת תנועה הידראולית, ללא צורך במשאבות או בחלקים פעילים.
מקור הידיעה

חדש(נ)ות מהטבע אפריל 2017

קוראים יקרים שלום,

ההרשמה לכנס השלישי לביומימיקרי – אקדמיה ותעשייה  בעיצומה.

מגוון מרצים מהארץ והעולם, מחקרים אקדמים פורצי דרך לצד חברות פעילות בתעשייה, תערוכת פוסטרים ושילוב אומנויות בהשראת הטבע. אל תפספסו ! 

08.06.17 באוניברסיטת תל אביב. הנחה לסטודנטים ואזרחים ותיקים. מספר המקומות מוגבל. 
לתכנית הכנס והרשמה לחץ כאן.
 
החודש נרחיב על שיטה חדשה לחיבור שתלי עור ותחבושות לרקמות רטובות ורכות בהשראת תולעת פרזיטית, על רחפן גמיש-נוקשה עמיד בהתרסקויות בהשראת כנפי חרקים, על דג ייחודי הבונה מבנים גיאומטריים, ועל נעל ביונית בהשראת היען לפעילות ספורטיבית.

בברכת קריאה מהנה,


צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי