מפעלים בהשראת תאים, ערים בהשראת שוניות אלמוגים

מאת: דפנה חיים לנגפורד

בחשיבה הביומימטית מקובלות שלוש רמות חיקוי : מבנה, תהליך ומערכת. חיקוי מערכת ביולוגית הוא אתגר מורכב ביותר, אשר לצערנו טרם פוצח. אם וכאשר נצליח לעשות זאת, נעשה קפיצת דרך ענקית באבולוציה ובהתאמתנו לכדור הארץ.

בניגוד לדוגמאות הולכות ומתרבות לפיתוח של מוצרים בהשראת מודלים מהטבע, חיקוי מערכת מלאה, או, יותר נכון, תכנון מערכת אנושית שתתפקד ביעילות ובאלגנטיות של מערכת אקולוגית - הוא אתגר שטרם פוצח. קיימות דוגמאות לחיקוי חלקי של מערכות, ופרויקטים בודדים שהולכים בכיוון הנכון.

מערכות חיות הן מערכות מורכבות. כל רכיב במערכת הוא מערכת בפני עצמו. למשל, כל תא מורכב מאברונים מיקרוסקופיים, שמתפקדים בנפרד אך בתיאום ועם תלות ביניהם. תאים שונים מרכיבים יחד איברים, שהתפקוד שלהם עולה על תפקוד תא בודד (למשל, שריר מורכב מתאי שריר, מדם ומעצבים – לכל רקמה תפקוד ספציפי, וכולם נחוצים כדי לאפשר את תנועת השריר). האיברים תלויים זה בזה ליצירת אורגניזם שלם ומתפקד. האורגניזם הוא חלק מאוכלוסייה, והאוכלוסייה היא מרכיב במערכת אקולוגית. כדור הארץ הוא, ככל הנראה, אחת המערכות המורכבות ביותר ביקום.

הדוגמא המרהיבה ביותר למפעל נמצאת בכל אחד מתאי גופנו: בכל רגע נתון מתקיימות בכל תא ותא אלפי ריאקציות כימיות. חלקן מנוגדות זו לזו, אך הן עדיין מתקיימות במקביל ובאופטימאליות של שימוש במשאבים ובאנרגיה, תוך בקרת איכות מלאה ופיקוח עצמאי - וללא זיהום.

בכל המערכות החיות צריכים להישמר תנאים קבועים יחסית, והן נמצאות בקשר מתמיד עם סביבתן באינטראקציות של זרימת חומר, אנרגיה ומידע. כולן דינאמיות ומגיבות לתנאים משתנים. מרכיבי המערכות נמצאים בקשרי תלות מורכבים ביניהם, באופן ששומר על שיווי משקל דינאמי לאורך זמן. בנוסף, כידוע אין בטבע פסולת – כל תוצר לוואי או שארית של תהליך אחד יהוו חומר גלם לתהליך הבא: פסולת=מזון.

האנושות, לעומת זאת, משתמשת בפתרונות מבניים יציבים, המאופיינים במסה של תשתיות סטטיות, נפרדות, הפועלות לרוב ללא תיאום ביניהן, עם בני האדם או עם סביבתן.

בעולם מוכרים היום מודלים וניסיונות שונים לאמץ עקרונות שלדינאמיות והתאמה לתנאים משתנים, בעיקר מתוך שאיפה לייעל מערכות ושימוש במשאבים. קונספט האקולוגיה התעשייתית הוא אחד המוכרים מביניהם. תחום זה, שמוכר גם בתור Industrial Metabolism או Industrial Symbiosis בוחן את הפוטנציאל לייעול ולשיפור מערכות תעשייתיות, משלב כריית חומרי הגלם ועד סוף מחזור חייו של מוצר, תוך בחינת זרמי החומר והאנרגיה, ברמה מקומית, אזורית וגלובלית.

רעיון "אקוסיסטמה תעשייתית" מתאפשר באזורי תעשייה בהם המפעלים מתוכננים להעביר ביניהם זרמי חומרים ואנרגיה. ברחבי העולם, ובעיקר באירופה, פועלים אזורי תעשיה שכאלה: למשל, פארק Kalundborg בדנמרק, Hartberg  בגרמניה ואחרים. מרביתם מדגימים התייעלות במשאבים ובאנרגיה, אולם הם רחוקים מלהיות חיקוי מושלם של מערכות בטבע.

גם בתחום תכנון ועיצוב ערים נעשים נסיונות לחיקוי מערכות טבעיות. העיר KHED  שמצפון לפונה שבהודו, אמורה להיות העיר התעשייתית הראשונה שבתכנונה שולבו עקרונות ביומימטיים. הפרויקט השאפתני יצא לדרך, אך לא ברור עד כמה תצליח עיר, שתישען בעיקר על תעשיית כלי רכב פרטיים, לחקות מערכות אקולוגיות אמיתיות. 

תארו לעצמכם ערים שיתפקדו כיערות גשם או כשוניות אלמוגים – בתי הגידול הצפופים והמגוונים ביותר, המספקים מענה לצרכיהם של אורגניזמים רבים בשטח מצומצם. לאור גידול האוכלוסיה המהיר, זה ללא ספק אחד האתגרים החשובים העומדים בפנינו.

מכירים פרויקטים שמחקים מערכות טבעיות במערכות אנושיות? שתפו אותנו!