התחרות הבינלאומית לסטודנטים בתכנון ביומימטי התמקדה השנה בנושא טכנולוגיות מים. האתגר שקיבלו הסטודנטים היה לבחון כיצד מנהל הטבע את המשאב היקר של המים, וליישם ידע זה בניהול משופר של מערכות מים. 68 צוותים מרחבי העולם, ביניהם גם צוות ישראלי מהמכון הטכנולוגי בחולון, הגישו פתרונות ביומימטיים לאתגרים בתחום טכנולוגיות המים.
לאחרונה נמסרו תוצאות השלב הראשון של השיפוט, והזוכָה בשלב זה היא קבוצת סטודנטים להנדסה אזרחית מאוניברסיטת טורונטו, שהגישה פתרון להוצאת אויר לכוד מצנרת מים בהשראת זימים של דגים.
במערכות הובלת מים המכילות אוויר לכוד, נדרש לחץ גבוה יותר לשאיבת המים. בנוסף לאובדן האנרגטי, המוערך בכ- 20% השקעת אנרגיה עודפת לשאיבת המים (יחסית לצנרת ללא אויר לכוד), לחץ עודף זה עלול לגרום לדליפות, המסתיימות באובדן יקר של מים או בחדירת מזהמים למי השתייה. פתרונות קיימים לשאיבת מים, לרבות משאבות ומסתמים, אינם יעילים ולא תמיד מצליחים לפתור את הבעיה.
הסטודנטים מדווחים שהם עברו בין אתגרים תכנוניים בתחום המים לבין אורגניזמים להשראה, עד שמצאו את ההתאמה האידיאלית בין האתגר של הוצאת האוויר מהצנרת לבין מערכות הזימים בדגים. "כאשר התבוננו מקרוב בזימים, הבנו שהפתרון הטבעי המיושם בזימים יכול להיות מועתק ליצירת מתקן יעיל, סתגלני ורב תפקודי", מדווחים הסטודנטים.
הזימים בנויים מקרומים דקים, עשירים בנימי דם, המובילים תאי דם הפולטים למים פחמן דו חמצני וקולטים מהם חמצן. תהליך חילוף הגזים מתבצע באמצעות דיפוזיה (מפל ריכוזים). יעילות הספיגה מוגברת על ידי שימוש במנגנון זרם נגדי. הזרימה בנימים המובילים דם שטרם ספג חמצן הפוכה לכיוון הזרימה בנימים הספוגים חמצן, וכך נשמר מפל ריכוזי חמצן קטן אבל אחיד לכל אורך הנימים. באופן אנלוגי, התכנון המוצע מבוסס על מיקום של ממברנה חדירה לאוויר (אך לא למים) לאורך הצינור, המאפשרת לאוויר לזרום לאורך הצינור בניגוד לכיוון זרימת המים, ולהשתחרר בצורה מבוקרת מהמערכת.
הצוות זכה ב- 2,500 $ ויעלה לגמר, שם יידרש להציג פתרון קרוב יותר ליישום. ההכרזה על הקבוצה הזוכה תתקיים בוועידת ביומימיקרי לחינוך, שתתקיים בארה"ב בחודש יוני הקרוב.
למידע נוסף
