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.

דצמבר 2010


אי אפשר לפתוח את גליון דצמבר ללא התייחסות לאסון האקולוגי שפקד את הכרמל בחג החנוכה.

את גליון נובמבר פתחנו באיזכור ועידת האו"ם למגוון המינים ובהתייחסותנו לטבע כמורה, מודל ומדד. עוד כתבנו כי "מין שנכחד הוא מורה שאבד". כשכתבנו את השורות הללו בסיומו של חודש נובמבר החם והיבש לא שיערנו כמה מורים נאבד שבוע לאחר מכן.

הכרמל מהווה מקור משיכה למטיילים שרוצים להכיר את הטבע הישראלי, אך הוא לא רק מקום למנגל של אחרי או לפני הטיול. הכרמל מהווה בית גידול למינים מיוחדים וייחודיים. מינים שחלקם בסכנת הכחדה ממשית ומי יודע אם שרדו את ימי השריפה .מינים המהווים מקור להשראה לפיתוחים טכנולוגיים.

אורגניזם החודש ביולי היה האצטרובל אשר מנגנון הפתיחה שלו מושפע מרמת הלחות. מנגנון זה המאפשר הפצת זרעים בעונה המתאימה ומקנה לאיצטרובל כושר השרדות במקרה שריפה. האיצטרובל להזכירכם, נתן השראה לפיתוח בדים חכמים.
החודש, בחרנו באלון  על מעלותיו הרבות בתחום ייצוב הקרקע, שימור מים וגם עמידות לשריפות כאורגניזם החודש.

תזכורת - בינואר תתקיים הרצאה וסדנא בנושא ביומימיקרי בוועידה הישראלית השלישית לבנייה ירוקה בישראל. לפרטים והרשמה לוועידה ולסדנא ניתן לפנות בדוא"ל .


קוראים המעוניינים לקבל מידע שוטף מוזמנים להצטרף לדף הפייסבוק של ארגון הביומימיקרי ולקרוא ידיעות נוספות על הפיתוחים האחרונים בהשראת הטבע ועל פעילות הארגון.

בברכת קריאה מהנה,

צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי

לך אל הנמלה עצל – למד דרכיה ונהג....


בעקבות האסון הנורא שהתרחש בהוואי ומצוקת השינוע שנגרמה מרעידת האדמה, המעצב בריין לי (Bryan Lee), כחלק מעבודת גמר, עיצב מכונית ייעודית להתמודדות באזורי אסון. מקור ההשראה והחיקוי למכונית הוא לא אחר מאשר תנועת נמלים.

באסונות טבע כרעידות אדמה, התפרצויות געשיות או שריפות, אחד הגורמים הקריטיים להצלת חיי אדם היא מהירות התגובה ומהירות ההגעה לאזור הפגוע. בהרבה מהמקרים, בעקבות האסון, נחסמים נתיבי תנועה ויש צורך בכלי תחבורה בעלי עבירות גבוהה.
מחקרו של לי החל בראיונות עם חיילים מכוחות חילוץ לגבי צרכי השינוע ותנאי העבודה באזורים מוכי אסון, אך סרט דוקומנטרי על תנועת נמלים שנתקל בו במקרה, נתן בסופו של דבר את ההשראה לעיצוב רכב השטח לאיזורי אסון. לאחר צפיה בנמלים, זה נראה כפתרון ההגיוני ביותר. נמלים מעבירות אספקה מנקודה אחת לשניה במשקל העולה בהרבה על משקל גופן ובתנאי שטח שונים.


התמונה באדיבות Luke Elstad תחת רשיון GNU

ואכן, לי עיצב רכב שטח הנע על ששה גלגלים ומסוגל לשנע פי 10-15 ממשקלו. רכב השטח, A.N.T=Aid Necessities Transporter פועל כמשאית אספקה, שהופך ליחידת מגורים באמצעות הרחבת מבני הצד.

כל גלגל מחובר באופן ישיר ליחידת ההפעלה – מופעל ומופסק בנפרד משאר הגלגלים – מנגנון התורם ליכולת העבירות הגבוהה של כלי הרכב בתנאי שטח שונים ומשתנים המאפיינים איזורים מוכי אסון.

אומנם הפיתוח של לי עדיין בשלב הקונספט, אך התפתחות טכנולוגית תאפשר לפתחו הלכה למעשה בעתיד. לי זכה בפרס ויקטוריה לתחבורה אודות לעיצובו זה והוא עובד היום בחברת פורד האוסטרלית.
מקור הידיעה

להבי טורבינות בהשראת הלוויתן

מאת: יעל הלפמן כהן

להב חדשני לטורבינה תת ימית הממירה זרימת גאות ושפל לחשמל הוצג לאחרונה ע"י האקדמיה הימית האמריקאית. להב זו פותח בהשראת מבנה הסנפירים של הלוויתן הגבנוני.

הלוויתן הגבנוני (whale Humpback) משתייך למשפחת לוויתני הענק וידוע כיונק ימי גדול שאורכו יכול להגיע ל- 15 מטר ומשקלו ל- 27 טון. למרות גודלו, הלווייתן שוחה בקלילות במים. מסתבר שהבליטות על קצה סנפירו יוצרות נתיבי תנועה למים סביב הסנפיר ומונעות היווצרות מערבולות. עובדה מעניינת זו כבר שימשה מקור השראה ומודל לחיקוי לפיתוח של להבים לטורבינות רוח על-ידי חברת Whalepower האמריקאית. לאחרונה הציגה האקדמיה הימית האמריקאית United States Naval Academy)) פיתוח ביומימטי נוסף בהשראת סנפירים אלו: להב חדשני לטורבינה תת ימית הממירה זרימת גאות ושפל לחשמל.



במאמץ לפיתוח מקורות אנרגיה חליפיים פותחה גם טכנולוגיה המבוססת על טורבינות תת ימיות המנצלות את מחזור הגאות והשפל בו הים עולה ויורד במחזוריות קבועה. בעיה מרכזית בטכנולוגיה זו היא הקושי לייצר אנרגיה מזרמי גאות ושפל הנעים במהירות נמוכה.

האקדמיה הימית האמריקאית תכננה להב חדשני בעל פוטנציאל לשפר את ביצועי הטורבינה הימית על ידי הוספת בליטות לקצה המוביל של הלהב, בדומה לבליטות הנמצאות על סנפיר הלוויתן. להבים חדשים אלו יעילים יותר בהפקת אנרגיה מזרימת גאות ושפל במהירויות נמוכה. מאידך הלהבים לא פוגעים בביצועים של הפקת האנרגיה במהירויות הגבוהות ולא מוסיפים מורכבות מכאנית למערכת.

יישומים של מחקר זה יכולים לכלול פיתוח של טורבינות ימיות בעלות ביצועים טובים גם במהירויות נמוכות של זרימת גאות ושפל ועל כן בעלות כדאיות כלכלית גבוהה יותר.

מקור הידיעה

אפשר לחייך – שתל דנטל ביומימטי קיבל אישור FDA


החודש ההוגים והחוקרים בחברת Keystone Dental יכולים לחייך עם קבלת אישור FDA לשתל דנטלי ביומימטי ראשון מסוגו בעולם.

בשלושים השנים האחרונות, מטרת השתלות השיניים היתה לשחזר את הפונקציונליות של השן הטבעית. היום, באמצעות מערכת Genesis המורכבת ממשטח ננומטרי הנקרא BioSparkTM מתאפשרת פונקציונליות כבר מהיום הראשון. המבנה הנדון, נחקר במשך שנים על ידי החברה על מנת לחקות טוב יותר את נקודות הממשק בין השתל לבין הרקמה הטבעית. נקודות ממשק אלו, הן מקור אי הנוחות הגדולה המאפיינת השתלות דנטליות. מקור ההשראה לפיתוח זה היא העצם עצמה.

שכבת ה- BioSparkTM מחקה את מבנה העצם ועל כן האינטגרציה בין השתל לרקמה הטבעית הרמונית עם פחות תופעות לואי וכאבים. ה- BioSparkTM הינו משטח הידרופילי המשלב אלמנטים בתחום המקרו, מיקרו וננו. המשטח מועשר ביוני סידן וזרחן המזרזים פעילות מטאבולית ושגשוג אוסטאובלסטים (תאים יוצרי עצם) ולכן האינטגרציה בין העצמות לשתל מהירה יותר מאשר משטחים המשלבים רק אלמנטים בתחומי המיקרו והמקרו.


התמונות באדיבות חברת Keystone Dental 
המבנה המשולב מאפשר יציבות ראשונית גבוהה של השתל ברקמה על ידי הסיבים הגדולים, בעוד הסיבים הקטנים ממזערים את הלחצים על קליפת העצם.

היתרונות הייחודיים לשתל זה על פני מתחריו הוא כי ניתן להשיג פונקציונליות מיידית לאחר ההשתלה ומראה טבעי המאפשר למטופל לעזוב את המרפאה עם שן חלופית עוד ביום הניתוח.

מקור הידיעה

רובוט אתלט במרחק קפיצה

מאת: יעל הלפמן כהן

לאחרונה הוצג רובוט ביומימטי חדשני בועידה הבינלאומית לרובוטים דמויי אדם. רובוט אתלט זה מחקה את דרך ההילוך של הרגל האנושית ומדגים ביצועיים משופרים על פני רובוטים דמויי אדם אחרים.

רובוטיקה היא אחד התחומים בהם ניתן לראות פיתוחים ביומימטים רבים. לאחרונה הוצג רובוט ביומימטי חדשני בועידה הבינלאומית לרובוטים דמויי אדם. רובוט זה פותח באוניברסיטת טוקיו.

הרובוט החדשני מחקה את מבנה הרגל האנושית המורכבת מזוג שרירים. בניגוד לרובוטים דמויי אדם אחרים המניעים את המפרקים על-ידי מנועים, הרובוט האתלט משתמש במנוע אויר המחקה את פעולת ההתכווצות של השרירים האנושיים ומקנה לרגל טווח תנועה הדומה לטווח התנועה של רגל אנושית. בנוסף, רובוטים דמויי אדם אחרים מבוססים על שליטה ישירה בתנועה והם מחשבים את המנח המדויק לכל תנועה באמצעות תוכנה ללא התייחסות לפרמטרים מהסביבה. התוצאה היא חוסר יעילות יחסית לתנועה האנושית. לעומתם, הרובוט האתלט מבוסס על קלט מהסביבה. רגלי הרובוט האתלט מצוידות בחיישנים המזהים את המגע ברצפה.

בקישור מצורף סרטון של הרובוט האתלט המדגים קפיצה בשתי רגליים, ריצה ונפילה. הנפילה של הרובוט מוסברת על-ידי מהירות העיבוד של הקלט בחיישנים. הרובוט האתלט מסוגל להישאר במצב יציב של הליכה רק מספר צעדים ואז הקלט מהקרקע אובד והוא נופל.

הגרסה האחרונה מזכירה אף אדם אמיתי, אוסקר פוסטוריוס. אוסקר פוסטריוס הוא רץ קטוע איברים המשתמש באיברים מלאכותיים העשויים מסיבי פחמן. כניסתו למשחקים האולימפיים לא אושרה בגלל חשש שהאיברים המלאכותיים נותנים לו יתרון על פני אצנים אחרים.

רובוט ביומימטי חדש זה, המזכיר סרטי מדע בדיוני, מדגים שהעתיד בתחום הרובוטיקה נמצא במרחק קפיצה.

מקור הידיעה

אורגניזם החודש: עצי האלון

מאת: מאיה גבעון
בשריפה האיומה שכילתה אלפי דונמים של חורש ביערות הכרמל בתחילת החודש, אבדו אלפי יצורים חיים ונישות שהיוו בתי גידול שוקקים; הרבה מאוד "גאונים של הטבע" נעלמו באסון. אחד מהם, היה עץ האלון המצוי.

האלון (Quercus) הוא שם למשפחת עצים, אליו משתייכים עשרות רבות של מינים המצויים ברחבי העולם. בישראל מצויים מספר מינים מתוכם: האלון המצוי, אלון שסוע, אלון חרמוני, אלון התבור ואלון התולע. חלק ממיני האלונים משירי עלים וחלקם ירוקי -עד. חלקם מגיעים לגובה רב, וחלקם נדמים לשיחים. אך כל "חברי המשפחה" חולקים תכונות מסוימות שהקנו לאלון את תדמיתו כעץ חזק, עמיד ביותר ומבוקש לצרכי בנייה ופירותיו (הבלוטים) אף שימשו לצרכי מרפא בתקופות קדומות.

אלון. התמונה באדיבות Amanda44 תחת רשיון GNU
עצי האלון יוצרים אפקט המיטיב עם סביבתם: המבנה האופייני של מערכת השורשים שלהם מעגן אותם לקרקע בחזקה והופך אותם עמידים ביותר בפני רוחות. אותה תכונה הופכת אותם גם למייצבי קרקע מצטיינים, כאשר הבסיס הרחב של השורשים לוכד אדמה ברדיוס רחב סביב העץ ומונע סחף של חומרי הזנה אורגניים בעת גשמים חזקים. המבנה המסועף של צמרתם מעניק מקלט לבעלי חיים רבים, וכמובן יוצר צל ונוף נעים לעין. בנוסף, המינים הנשירים שבין האלונים, מאפשרים לקרקע לקלוט כמות גשמים רבה יחסית לעומת עצים אחרים (על פי מחקר השוואתי לאורנים, האלונים אפשרו קליטה של 20% יותר מי גשמים באדמה), ובכך תורמים את העשרת מי התהום וכן מעודדים מגוון ביולוגי רב יותר בסביבתם.

ההרכב הכימי של קליפת העץ ודחיסותה הופך את האלונים לעמידים באופן יחסי בפני דליקות. לאלונים עמידות משריפות קוצים "דלילות", מאחר ועל מנת שקליפתם תדלק דרוש חום רב וממושך. עמידות זו לא עמדה לאלון המצוי מאחר והשריפה האחרונה בכרמל אופיינה בעוצמת אש רבה, חום גבוה מאוד, קירות אש בגובה עשרות מטרים וכל זאת למשך מספר יממות...אפילו לאלונים לא היה סיכוי.

האם נשכיל ללמוד מקליפת האלון ונפתח חומרים עמידים לאש – על כל צרה שלא תבוא?