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 מרץ 2013

קוראים יקרים שלום,
בגיליון זה אנו מתרגשים לספר לכם על תכנון קונספט לפארק ביומימטי בפארק דרום בתל-אביב, על כנס ביומימיקרי השני לילדים שהתקיים החודש ברמת הנדיב ועל מחקרים ביומימטים מהארץ ומהעולם.
בנוסף, נותרו מקומות אחרונים בלבד לקורס מבוא לביומימיקרי שיפתח בחודש הבא. מהרו והבטיחו את מקומכם.
לקבלת סילבוס אנא פנו ל:  info@biomimicry.org.il

באיחולי חג חרות שמח וקריאה מהנה,

צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי.

פארק קונספט ביומימטי



בחודש מרץ השנה, אותגרה קבוצת סטודנטים נמרצים, כחלק מכנס EcoWeek 2013 לפתח פארק אינטראקטיבי, המבוסס על עקרונות ביומימטיים, בשטח של כ 160 דונם בפארק דרום בתל אביב. 

 
הקונספט החדשני והיצירתי הוא הקמת נקודות ענין בשטח, אליהם יובילו שבילים שיווצרו באופן ספונטני על ידי המבקרים, בהשראת אופן התפשטות פטריות ותחום אינטיליגנצית הנחיל אצל נמלים למציאת נתיב התנועה היעיל ביותר.


מטרות הפרויקט לתכנן קונספט לפארק תיירותי מיוחד, בדגש על העלאת המודעות לתחום הביומימיקרי, פארק שבו יומחש פוטנציאל החדשנות הטכנולוגית הקיים בטבע  ויוצגו בו כלים מעשיים להתנהגות סביבתית אחראית בהשראת הטבע. 

לאורך שבילי הפארק המוצע ישולבו תחנות מידע והפעלה, כדוגמת תחנת השקנאים - מתקן הפעלה שימחיש את היעילות האנרגטית שבמבנה התעופה של השקנאים.


תחנה נוספת שתמחיש את נושא הניקיון בהשראת מנגנון הניקוי הידידותי לסביבה של עלה הלוטוס.


וכן תחנה שתספר את סיפור החומר בטבע וכיצד ניתן להשתמש באופן יעיל בחומר באמצעות מבנים חכמים כמבנה המצולב של העצם.



אנו, בארגון הביומימיקרי הישראלי מקווים לראות את תוכנית הפארק הביומימטי קורמת עור וגידים והופכת למציאות בשטח.  
צוות הפרויקט: גיא ניר, שיר טלאור, צליל שי, אור-לי שפירא בן-נר, הדר אורקין וליה בן-הראש.
בהנחיית: איל רונן, מהנדס בכיר עיריית תל-אביב יפו, יאיר אנגל, מעצב ויועץ לקיימות, נציג EPEA - Cradle to Cradle בישראל, ד"ר דפנה חיים-לנגפורד ויעל הלפמן כהן מארגון הביומימיקרי הישראלי.

כל הזכויות על הקונספט והמתקנים שמורות לארגון הביומימיקרי הישראלי ©

כנס ביומימיקרי השני לילדים

מאת: יעל הלפמן כהן

תחום הביומימיקרי מתפתח בעולם ובישראל גם ככלי חינוכי, המקדם תפיסה ערכית הרואה בטבע מקור לידע ולתובנות, ומפתח חשיבה אנלוגית ויצירתית, המבוססת על העברת ידע בין תחומים. החודש התקיים כנס ביומימיקרי השני לילדים. הכנס הוא המשכה של מסורת שהתחילה בשנה שעברה, והוא פרי שיתוף פעולה בין ארגון הביומימיקרי הישראלי, תוכנית קרֵב ותחום החינוך ברמת הנדיב. 

כ-150 תלמידי כיתות ד'-ו', נציגים נבחרים מ-15 בתי ספר, הגיעו לכנס והציגו את ההמצאות שפיתחו בהשראת הטבע. התלמידים הציגו את האורגניזם הנחקר, ואת רמת החיקוי והיישום באמצעי המחשה שונים כגון פוסטר, תמונות, איורים ודגמים. הכנס הוא שלב מתקדם של תהליך חינוכי, שהחל בחשיפת התלמידים לתחום הביומימקרי באמצעות תוכנית חינוך, המקנה מושגי יסוד וחשיבה ביומימטית. השנה הוצעה לראשונה גם תוכנית ארוכה ומעמיקה, בת 15 מפגשים. כל קבוצה התבקשה לפתור בעיה תכנונית הנוגעת לעולמם של התלמידים, באמצעות השראה או העתקה של מנגנון ביולוגי נבחר.
ביום הכנס זכו התלמידים לסייר ברמת הנדיב בראייה הביומימיקרית, ולשמוע מקרוב על המצאות מרתקות, שפותחו בהשראת הצומח והחי של החורש הים תיכוני הסובב את רמת הנדיב. בהמשך העריך צוות שופטים את ההמצאות על פי הדגמים, על פי הפוסטרים ועל פי הראיון עם קבוצת הממציאים הצעירים.
במקום הראשון זכה בית הספר אילן רמון מבאר יעקב, עם המצאת  "דובונית רמון"- חליפת חלל עמידה. משום שבית הספר קרוי ע"ש האסטרונאוט הישראלי הראשון, אילן רמון ז"ל, פנו התלמידים דווקא לתחום החלל, והתמודדו עם אתגר של יצירת חליפת חלל שתעמוד בתנאי טמפרטורה ולחץ אטמוספרי קיצוניים. מקור ההשראה והידע שלהם לפתרון האתגר היו דובוני-מים, המדגימים עמידות בתנאי קיצון.
התלמידים זכו בפרס - סיור ביומימיקרי בספארי רמת גן, באדיבות הספארי. הפרס הוענק לתלמידים הנרגשים על ידי מר יהודה בר, מנכ"ל הספארי, שכיבד אותנו בנוכחותו. 
מימין:  דובוני מים, תמונה מאת  Rpgch תחת רישיון CC 3.0
משמאל: איור "דובונית רמון", מאת רוני חפר.
הילדים הזוכים בפרס הראשון
במקום השני זכה בית הספר בן גוריון ממזכרת בתיה, עם ג'ל כביסה דוחה יתושים. התלמידים חקרו את צמח הפלקטרנטוס הידוע ביכולות דחיית היתושים שלו, והציעו רעיון מעניין של ג'ל כביסה בעל יכולות דומות, המאפשר לבגדים המכובסים להפיץ ריח דוחה יתושים, ובכך למנוע את הצורך במריחת תכשיר דוחה יתושים על גופנו. התלמידים זכו בפרס - סיור חוויתי בשמורת הטבע של רמת הנדיב. רמת הנדיב נותנת זו השנה השנייה את חסותה לכנס הילדים, ומארחת באדיבות את באי הכנס.

במקום השלישי זכה בית הספר האלה ממושב נחושה, שחקר מנגנוני הגנה שונים של בעלי חיים וצמחים כדי לפתח אמצעי הגנה מפני גנבים. התלמידים חקרו את מנגנון הפרשת הריח של הבואש, וכן מנגנוני צריבה של סרפדים ומנגנוני הסרת זנב לטאות, והציעו סדרה של אמצעי הגנה ואבטחה המבוססים על הידע שלמדו. התלמידים זכו בפרס - סיור בחברת סינרג'י אר.אם בע"מ 
המספקת שירותי עיצוב, תכנון ופיתוח מוצרים. החברה מתמחה במתן פתרונות יעילים למוצר מוגמר ויציאה לשוק בפרק זמן קצר ובעלויות נמוכות. הפעם תסייע חברת סינרג'י אר.אם בע"מ לתלמידים הזוכים להכיר את עולם פיתוח המוצר ולראות את ההמצאה שלהם ממבט אחר, לאחר שתודפס בתלת מימד באדיבות החברה.

גם השנה התרגשנו לראות את התלמידים, שלמרות גילם הצעיר, למדו להתבונן בטבע כמקור לידע ותובנות ולהציג פתרונות חדשניים לאתגרי החיים. בעקבות הצלחת הכנס, יורחב שיתוף הפעולה עם תוכנית קרֵב ועם יחידת החינוך של רמת הנדיב, להמשך המסורת ולזריעת זרעי הרעיון הביומימטי / המחשבה הביומימטית בקרב דור העתיד שלנו.
לפרטים ולהשתתפות בתוכנית יש לפנות ל info@biomimicry.org.il

שן הארי נגד לוחמה כימית

מאת:מאיה גבעון
בימים איומים אלו של מלחמה כימית נגד בני אדם, פותח במחקר ביומימטי של פרופסור דניאל ויס מהטכניון,  דגם של חיישנים מעופפים לאיתור גזים רעילים, בהשראת אופן הפצת זרעי שן הארי.
פרופסור דניאל וייס מהפקולטה להנדסת חלל ואווירונאוטיקה בטכניון, נעזר בחשיבה ביומימטית כבר שנים רבות. הוא בקיא בתופעות ביולוגיות של צמחים ובעלי חיים כשם שהוא בקיא בהנדסת מכונות ובמתמטיקה. בין היתר, חקר וייס תופעות כגון השלכות ביו-מכניות של התלהקות דגים, ייצוב הראש אצל עופות צייד כגון אנפות, שלדגים ובזים – לשיפור מערכות ייצוב בתעופה, תנועות הסרטנים במים בעת בריחה ועוד. פיתוח של וייס וצוות חוקרים מהטכניון, המתבסס על דרך ההפצה של זרעי שן הארי, אומץ ומפותח על ידי רפא"ל: כלי רכב זעיר, חסר מנוע,  שאפשר לשלוט בו מרחוק.
מי לא מכיר את התפרחת הלבנה של זרעי שן הארי? פרח שן הארי, או "שינן רפואי" (Taraxacum officinale, Dandelion) יוצר אלפי זרעים, כל אחד בן 5-6 מילימטרים ומצויד ב"מצנח" עשוי סיבים קפילריים דקיקים, הכולאים אוויר ביניהם. עובי כל סיב הוא כשליש מיקרון, (מיקרון הוא מיליונית המטר) - דק יותר משיער אדם. כאשר זרעים רבים נמצאים יחד על הצמח, לפני פיזורם ברוח, הם מאורגנים בתפרחת לבנה-כסופה, (שזוכה לכינוי החיבה "סבא").
לבחינת כלי הטיס הבלתי מאויש, הוכן דגם ניסוי, הגדול פי 50 ממושא החיקוי. סיבי פלסטיק דקיקים החליפו את סיבי הזרעים המקוריים. בשלבים הבאים, הוחלפו הסיבים בסיבי טיטניום חזקים יותר, במשקל עשירית המיליגרם כל אחד. התוצאות הראו כי אפשר לבנות כלי טיס בלתי מאויש בגודל ננומטרי, שיוכל להגיע לגובה של כמאה מטרים ללא שימוש במנוע.
לכלי הטיס הננומטרי יכולים להיות שימושים שונים. אחד השימושים שמציע פרופ' וייס הוא לזיהוי ענני גז, בזירות קרב ולוחמה בטרור, לדוגמא, או לאחר תאונות בהן מעורבים חומרים כימיים נדיפים. כלי הטיס יפוזרו לתוך ענן הגז הבלתי מזוהה מתוך מחסנית של רובה רימונים. כאשר יבוא כלי הטיס במגע עם חלקיקי הגז, יגרמו אינדיקאטורים כימיים שעליו לשינוי צבעו, וייווצר ענן צבעוני שיסייע בזיהוי מרחוק של האזור המזוהם. הודות למשקלם הזעיר, יישאו כלי הטיס באוויר עם תנועת הרוח ועם ענן הגז, וימשיכו לסמן את אזור הסכנה. השלב הבא, לדברי וייס, הוא לצייד את כלי הטיס הזעירים הללו במנוע, ולאפשר להם יכולת שליטה הנעה עצמית, ובמילים אחרות, מעבר למודל המבוסס על חרקים.

רובו(ע)טלף

מאת: זיו כהני
תעופת העטלף מתאפיינת בתנועת כנף ייחודית, המאפשרת 50% חיסכון באנרגיה הנדרשת ליצירת כוח עילוי. עד סוף הקריאה תבינו למה ברוס וויין בחר להיות באטמן.... 

מדענים מאוניברסיטת בראון בארה"ב בנו כנף רובוטית בהשראת תנועת הכנף של עטלף הפירות. הכנף אינה עפה בכוחות עצמה, אלא נמצאת במתקן בשם 'מנהרת רוח', בו בודקים את התכונות האווירודינמיות של כנף העטלף מבחינת צורתה ויכולות תנועתה. במתקן זה בודקים את הכוחות ואת האנרגיה הנדרשים לתנועת הכנף מול עומסים אווירודינמיים.
מטרת המחקר והניסוי למצוא דרך, שבעזרתה יוכלו רובוטים לעוף על ידי תנועת כנפיים ולא בעזרת פרופלורים ותנועות סיבוביות אחרות. חיל האוויר של ארה"ב , שמימן את המחקר (בשיתוף מוסד המדע הלאומי), הבין שעל ידי חיקוי תעופת העטלף אפשר לפתח כלי טייס יעילים אנרגטית.
הכנף הרובוטית, שאורכה כ-20 ס"מ, מכילה חלקי פלסטיק (שיוצרו באמצעות מדפסת תלת-מימדית) המדמים, מבחינת צורה ותכונות, את עצמות העטלף. דימוי העור שמתוח על העצמות נעשה על ידי רצועות סיליקון ועל ידי חוטים, המדמים את גידי העטלף.
התמונה באדיבות אוניברסיטת בראון
בתהליך התנועה, מייצר נפנוף הכנף כוחות עילוי, בעזרתם מתרומם העטלף. המהנדסים שחקרו את תעופת העטלף גילו כי מבנה הכנף מאפשר לעטלף לקפל את כנפיו בתזמון מדויק, בזכותו נחסך 50% מהכוח הנדרש להפעלת כוח העילוי. עובדה זאת מעידה על יעילות גבוהה ועל חיסכון באנרגיה.
בעזרת מחקר זה הצליחו החוקרים להבין את המורכבות של תנועת כנף העטלף ואת ייחודיות כל אחד ממרכיבי הכנף - מטרת פעולת הגידים והרצועות, האלסטיות הרבה של העור, מבנה השרירים, וגמישות השלד. מהניסיונות הסיקו החוקרים לגבי המכאניקה והקינמאטיקה המאפיינת את צורת התעופה של העטלף.
יצירת דגם מלאכותי, שיעמוד בבדיקות מנהרת הרוח, דרשה ניסיונות נשנים וחוזרים בעוד העטלף עומד במבחנים אלה ללא כל בעיה.  גם כאן, כמו באינסוף מקרים נוספים, נוכחו החוקרים בחוכמת יצירת הטבע.

רכה - קשה?

מאת: אופיר מרום
הכיתון הוא בעל חיים חסר חוליות ממערכת הרכיכות, שכדי לשרוד צריך לגדל שיניים חזקות ללא הרף. הבנת התהליך יכולה לתרום לשיפור יעילותם של פנלים סולאריים ושל סוללות ליתיום.

הכיתון (שם מדעי: Chiton) היא רכיכה ימית שטוחה ורחבה, אשר בחלקה העליון לוחות שריון ואילו בתחתיתה היא רכה ושרירית, עובדה המאפשרת לה להיצמד לסלעים. במהלך האבולוציה התאים עצמו בעל חיים זה לאכילת אצות הגדלות על משטחי סלע ובתוך חריצים. כדי לקצור את מזונו פיתח הכיתון איבר מיוחד הנקרא רדולה (radula), שהוא מבנה דמוי חגורת מסוע, שמכיל 70-80 שורות מקבילות של שיניים. במהלך האכילה, משמשות השורות הראשונות של השיניים לטחינת הסלעים כדי להגיע אל האצות. שיניים אלה נשחקות, אך הן מוחלפות בשיניים חדשות הנוצרות באופן קבוע ובקצב דומה לקצב השחיקה.
מתוך המגוון העשיר שמציעים חופיה של קליפורניה, מקום משכנה של המעבדה לביומימטיקה וננו-חומרים, מוצא פרופסור דיויד קיסאליוס (David Kisailus) השראה לבניית מבנים ננומטרים חדשים. בעבר סיפרנו כאן על ממצאיו לגבי מבנה זרועות החסילון מנטיס והשימושים האפשריים
בחיפושיו אחר חומרים עמידים לשחיקה בחר פרופ' קיסאליוס לחקור את האופן שבו גדלות שיניו של הכיתון. 
כיתון. התמונה באדיבות Professor Douglas Eernisse
 במאמר שהתפרסם לאחרונה, נמצא שהתהליך בו מגדל ה - gumboot chiton (זן מסוים של הכיתון) את שיניו מתרחש בשלושה שלבים אופייניים. בתחילה, מתגבשים קריסטלים של תחמוצת ברזל (מסוג hydrated iron oxide) לאורך תבנית דמוית סיבים עשויה מכיטין (סוכר מרוכב). בשלב השני משתנה מבנה הקריסטלים והופך לחומר מסוג מגנטיט. לבסוף, מתחילים חלקיקי המגנטיט לצמוח לאורך הסיבים האורגניים, עד להיווצרות מוטות מקבילים בתוך השיניים הבוגרות - דבר אשר גורם להן להיות קשות במיוחד. על-פי פרופ' קיסאליוס, אפשר להשתמש בתובנות אלה כדי לכוון את צמיחתם של המינרלים הדרושים לבניית תאים סולאריים וסוללות ליתיום. על ידי שליטה על הגודל, הצורה והכיוון של הננו-גבישים ההנדסיים, הוא מאמין שאפשר לבנות חומרים שיאפשרו לתאים הסולאריים ולסוללות הליתיום לפעול ביעילות רבה יותר. בנוסף, חיקוי תהליך הביומינרליזציה בו עושה הכיתון שימוש יאפשר גידול של ננו-גבישים בטמפרטורות נמוכות באופן יחסי לגידול ננו-גבישים, ובכך, בדומה לתהליכים ביומימטיים רבים, יתאפשר חיסכון באנרגיה ובעלויות כספיות.