הצצה לגשר בין הביולוגיה להנדסה באמצעות ספיחת שמן

מאת: דפנה חיים-לנגפורד

כמות הידע הביולוגי גדלה בצורה משמעותית משנה לשנה,  או כמו שאנו אוהבים לומר, מרתפי המחקרים של הביולוגים עולים על גדותיהם במידע מחקרי, מידע שעם נקודת מבט יישומית/עסקית יכול להפוך לפרויקטים ביומימטיים ואפילו למוצרים.

הצצה לתפר בין המחקר הביולוגי ליישומו כאפליקציה ביומימטית ניתן לראות במחקר הגרמני שפורסם בכתב העת Bioinspiration & Biomimetics. 

המחקר עוסק ביכולות של צמחים שונים לספוג שמנים מתוך נקודת מוצא שכל עוד האנושות צורכת נפט למגוון שימושים (קצב הצריכה המשוער ל 2016 הגיע ל 94 מליון חביות נפט ביום!), אנו חשופים לאיומים של כתמי נפט כתוצאה מתאונות בתהליכי חיפוש נפט, שינועו, אחסונו וכמובן ניצולו. תאונות אלו מצריכות אותנו להתמודד במהירות וביעילות עם זיהומים של כתמי נפט ושמנים שונים בים ובמקורות מים אחרים.

מצד אחד, החוקרים מבססים את מחקרם על מחקרים קודמים של תכונות ספיחת שמן של עלי צמחים שונים. מצד שני הם בוחנים את יעילותם של חומרי ספיחה מלאכותיים. חומרי ספיחת שמן מלאכותיים אומנם בעלי קיבולת ספיחת שמן גבוהה, אך הם מייצרים זיהום סביבתי משני מעצם היותם זרים לסביבה הטבעית. מטרת החוקרים במחקר הדו-כיווני לייצר גשר בין החומרים הביולוגים הסופחים שמן לחומרים המלאכותיים סופחי-השמן על מנת לשפר את החומרים המלאכותיים באמצעות הטמעה של מודלים ומבנים טבעיים בחומרים אלו.

אחד הצמחים שנחקרו הוא הסלבינה  (Salvina Molesta). כפי שידוע ממחקרים קודמים, עלי הסלבינה (Salvina Molesta) הם סופר-הידרופוביים ("שונאי מים"), אך בנוסף, הם גם "אוהבי שמן" ועל כן יכולים באופן סלקטיבי לספוח שמן ולא מים. תכונה זו אופטימלית לחומר סופח שמן ידידותי לסביבה. החוקרים השוו את יכולת ספיחת השמן של מספר צמחי מים כמו Pistia Stratiotes ו Nelumbo Nocifera לזו של חומרי הספיחה המלאכותיים. מסתבר שאכן יכולת הספיחה של הצמחים לא נופלת מזו של החומרים המלאכותיים אך כמובן עולה עליהם במדד הסביבתיות. מעודדים מהתוצאות, המשיכו החוקרים לבחון יכולות ספיחה של שמנים ברמות צמיגות וצפיפות שונות ואת הקשר בין המורפולוגיה של יונקות הצמח (Trichomes) על יעילות הספיחה.

בשלב זה, נבנה למעשה הגשר המדעי בין הידע ההנדסי הקיים עבור חומרי ספיחת השמן המלאכותיים לבין הבסיס המורפולוגי לספיחת השמן של צמחי מים שונים. העובדה שהמחקר התבסס על ידע מחקרי רב שנים אודות מורפולוגיה של צמחים בעלי תכונות סופר-הידרופוביות, סייע לקצר את ,תהליך המחקר הביומימטי ולקדם אותו לשלב היישום של האלמנטים הביולוגים בתהליך ההנדסי. עתה החוקרים עוברים לשלב הבא של שילוב התובנות הביולוגיות במודלים המלאכותיים כדי לצמצם את ההשפעה הסביבתית של חומרי ספיחת השמן מבלי לפגוע במהירות ויעילות הספיחה בזמן תאונה.

מקור הידיעה