כריש צינור
פיתוח ביומימטי למניעת צמדה ביולוגית במערכות השקיה
ליפז חרודי, כיתה י"ב, המוסד החינוכי מבואות עירון, המינהל לחינוך התישבותי

הפרויקט סוקר בכתבה של איתי ון ריין ופורסם באתר Ynet! ניתן לקרוא את הכתבה כאן

במסגרת תכנית "ביו-מימיקרי – פתרונות בהשראת הטבע", המתקיים בחממה, מבצעת התלמידה ליפז חרודי מהמוסד החינוכי מבואות עירון מחקר המבקש לבחון את היכולת לחקות את "הטכנולוגיה" שהתפתחה בקרב כרישי מים עמוקים, על מנת לפתח משטחים המונעים היצמדות חיידקים. המחקר עשוי לסייע בעתיד לפיתוח פתרונות למניעת התיישבות חיידקים בצינורות השקיה, ומתקיים בתמיכת מפעל "מצרפלס", בסיוע חברת "סטרטסיס", יק"א בישראל והמינהל לחינוך התישבותי במשרד החינוך.
 
במהלך שנת הלימודים תשע"ד השתתפתי בתוכנית של בית הספר מבואות עירון, ביחד עם החממה האקולוגית בעין שמר, הנקראת "ביומימיקרי: פתרונות בהשראת הטבע". ביומימיקרי (Bio- חיים, Mimic– חיקוי) הינה שיטת חשיבה המבוססת על התפיסה כי לחיים בטבע יתרון של 3.8 מיליארדי שנות "מחקר ופיתוח" – אבולוציה, כך שהפתרונות לאתגרי החיים אותם אנו רואים במנגנונים ובמבנים  בטבע, בקרב צמחים, בעלי חיים או חיידקים, הינם הפתרונות היעילים ביותר בנמצא. בהתבסס על הפתרונות שהתפתחו בטבע, אנו יכולים לחקור, ללמוד ולפתח פתרונות טכנולוגיים עבור אתגרים מ"עולם בני האדם", בהנדסה, תחבורה, ארכיטקטורה, ואפילו בתחומי הכלכלה והחברה.



צוות הניסוי עם דב אביטל ממצרפלס בתערוכת אגריטך
 

במהלך התוכנית ביקרנו במפעלי תעשייה מאזור מנשה, ביניהם "גלעם" (בקיבוץ מענית) ו – "מצרפלס" (בקיבוץ מצר). נפגשנו עם מומחים מהמפעלים, מהם קיבלנו אתגרים עכשוויים בהם עוסקים במפעלים, כאשר המטרה שלנו היתה להציע פתרונות לאותם אתגרים ובעיות – בהשראת הטבע, לפי מתודת הפיתוח הביו-מימטית.
אני לקחתי חלק בצוות שהתחבר עם מפעל "מצרפלס". נפגשנו עם דב אביטל, סמנכ"ל פיתוח במפעל. דב הסביר לנו על תחומי העיסוק של המפעל, בין היתר ייצור טפטפות ומערכות השקיה, והציג בפנינו את בעיית ה- Biofouling (צמדה ביולוגית): במערכות השקיה והובלת מים, מתיישבים מיקרו אורגניזמים המצויים במים על הדופן הפנימית של צינורות ההשקיה, ומקטינים את קוטר הצינור עד שהוא נסתם וצריך להחליפו.
 
הצוות בו לקחתי חלק כלל שלושה תלמידים מכיתה י', קבוצת המצוינות של המוסד החינוכי מבואות עירון. התחלנו את תהליך המחקר שלנו באינטרנט. מצאנו שקיימת חברה אמריקאית בשם "SHARKLET" המנסה לפתח פתרון לאותה הבעיה (Bio-fouling), מתחום אחר – לא בצינורות השקיה כי אם על הדופן החיצוני של כלי שיט של חיל הים האמריקאי. מהמחקר למדנו כי מדובר באותה הבעיה, אשר מצויה לא רק בצינורות השקיה ובדופן של כלי שיט, כי אם בתחומים רבים נוספים, וקיים מאמץ גדול למצוא לה פתרון. הפתרון אותו מפתחים ב - "SHARKLET" האמריקאית מחקה רעיון "שפיתחו" כרישי מים עמוקים, המצליחים למנוע התיישבות חיידקים על עורם באמצעות מבנה מיוחד של העור, המקשה על החיידקים להיצמד אליו. הרעיון שלנו, אותו הצגנו בפני מנכ"ל "מצרפלס" שמוליק שצ'ופק, הינו לחקות את מבנה עורו של הכריש גם עבור פיתוח פתרון לבעיית הביופאולינג של מפעל מצרפלס, כלומר לפתח את הדופן הפנימית של צינורות ההשקיה במבנה המחקה את מבנה עור הכריש, וכך למנוע את התיישבות החיידקים.
במהלך התכנית נעזרנו במומחים שונים, ביניהם סטודנטים מ –MIT המשתלבים בפעילות החינוכית של החממה האקולוגית בעין שמר. השתמשנו במדפסת תלת מימד על מנת ליצור מודל הממחיש את הרעיון.
 

הניסוי במעבדה - הזרמת מים על פלטות כריש לעומת פלטות חלקות

השנה, המשכתי את המחקר במסגרת עבודת גמר בהיקף חמש יחידות לימוד בתחום החקלאות. מנחה העבודה הינו איתמר אבישי מצוות החממה, כאשר מטעם בית הספר מלווה את הפרויקט עירית דרומי, ומטעם המפעל – דב אביטל. כן מסייע דניאל שטיבל, בתחום התלת מימד. במהלך עבודת הגמר ניסיתי לייצר מבנה בעל מיקרו טופוגרפיה זהה לעור הכריש, כפי שעשתה Sharklet, אשר יכסה את דופן הצינור הפנימית. לצורך כך, ייצרתי מודל תלת מימדי, של מבנה עור הכריש ופניתי לחברתSTRATASYS  אשר הדפיסו לי "פלטות עור כריש" -משטחי פלסטיק משני סוגים: סוג אחד חלק, והסוג השני מחוספס, כאשר המבנה של פני המשטח כשל מבנה עור הכריש (אך קצת גדול יותר, מכיוון שמבנה עור הכריש קטן מדי לרזולוציית המדפסת). במסגרת הניסוי, בניתי מערכת מים, בה מוזרמים מים ממקור זהה על שני סוגי המשטחים- המשטח החלק, ומשטח "עור כריש". השערת המחקר שלי הינה, כי דווקא על פני המשטח המחוספס יתיישבו פחות חיידקים מאשר על פני המשטח החלק! אמנם, הפוך לאינטואציה, אך דווקא הכריש מוכיח לנו את ההפך מהצפוי.

 
עד כה, בחנתי את התיישבות החיידקים על המשטחים באמצעות הזרמת שני סוגים של מים: מי שתייה ומי קולחין, במטרה לחקות בניסוי ככל הניתן את המצב הקיים בשטח.
אמנם לפי השערתנו, ובכל זאת להפתעתנו – בשני מחזורי ניסוי שערכנו, מצאנו כי על פני משטחי "עור כריש" קיימת פחות התיישבות חיידקים מאשר על פני המשטחים החלקים!
הפרויקט הוצג בביתן חברת "מצרפלס" בתערוכת אגריטך 2015 בגני התערוכה, וזכה להתעניינות רבה מצד משתתפים מכל העולם. כן הוצג הפרויקט בכנס לחינוך סביבתי בבית ברל ובמסגרת אירועי יום המדע בחממה האקולוגית בעין שמר.


דגם מוגדל של חצי  צינור כריש

 
 
ברוכים הבאים לחממה!
החממה פתוחה כל יום - כל היום! שעות מענה במשרד:
ימים א' - ה', 8:00 - 15:00
בטלפון: 04-6374160, ובמייל:
hamama@mevoot-eron.org
 

חוגים, קורסים ואירועים בחממה - כל הפרטים כאן


קורס חדש של ארומהתרפיה לקהל הבוגר עומד להיפתח, בהנחיית דיקלה באשר. פרטים נוספים - כאן


 
דף הפייסבוק של החממה 

שנה חדשה של חוגים בחממה!
מגוון אפשרויות, והכל במחיר מסובסד. 
לפרטים - לחצו כאן



סדנאות ופעילויות לבתי ספר וקבוצות מאורגנות - לפרטים לחצו כאן 


חג שמח ושנה טובה!



תכניות לימוד, חקר ולמידה סביב פרויקט לבתי ספר על יסודיים ויסודיים בחממה האקולוגית בעין שמר!
לפרטים - לחצו כאן 

 

 
 
יש מקום לכל אחד להמציא, לגלות ולחקור!
לחצו כאן למידע על חוגי החממה
 
 
החממה האקולוגית בעין שמר, קיבוץ עין שמר, ד.נ. מנשה, מיקוד 38816
טלפון. 04-6374160  |   פקס. 04-6374160
דוא"ל.  gevanoam@gmail.com
בניית אתרים | עיצוב אתרים | קידום אתרים | כרטיס פייסבוק עסקי סטודיו רותם-בר: rotembarstudio.com