בקיץ הבא תלבשו חיידק?

06/02/2018

חוקרים פיתחו בד חכם, שמקבל חשמל מחיידקים זוללי זיעה. האם זה העתיד של הטכנולוגיה הלבישה?


בתערוכת הטכנולוגיה הגדולה בעולם CES 2018 שננעלה בשבוע שעבר בלאס וגאס ניתן היה למצוא כמעט הכול – מסכים דקיקים באיכות 8k, עוזרים אישיים אוטומטיים שמשולבים בשלל מוצרים ביתיים ואינספור פיתוחים בתחום הרכב, שרוכבים על הגל של "מובילאיי". אבל לצד כל אלה, בלטה השנה בנוכחותה התעשייה הצומחת בקצב מסחרר של טכנולוגיה לבישה. בין היתר, הוצגו בתערוכה חליפת שחייה חכמה שאוגרת את נתוני השחייה ומסנכרנת אותם עם אפליקציה בטלפון; זאת לצד נעליים חכמות ואף פיתוחים של בדים חכמים שיאפשרו שליטה על מכשירי חשמל דרך המעיל, הג'ינס או המזרן.

בגדים ואביזרים שמשולבת בהם טכנולוגיה הם עולם שהולך ומתפתח: אנחנו רואים סביבנו אנשים שעונדים צמידים שעוקבים אחרי מספר הצעדים שלהם, מביטים בשעונים חכמים שמתממשקים עם הסמארטפון או סתם משתעשעים במשקפי מציאות מדומה משוכללים. עם זאת, התחום עדיין רחוק מלממש את מלוא הפוטנציאל שלו, בין השאר עקב הקושי לספק חשמל לפריטי הלבוש.

כעת, פיתוח חדש של חוקרים מאוניברסיטת בינגהמטון בניו יורק עשוי לסייע לפתרון הבעיה, באמצעות טכנולוגיה מפתיעה לייצור חשמל עבור הבגדים החכמים – שעושה שימוש בחיידקים.

גמיש, קל ולא מזהם

פיתוחם של החוקרים מתבסס על תאי דלק חיידקיים – מערכת שעושה שימוש בחשמל שחיידקים מייצרים באופן טבעי בתהליך הנשימה התאית. השיטה הזו נחקרת באופן אינטנסיבי בשנים האחרונות כדרך אפשרית לייצור אנרגיה ולטיהור שפכים בו זמנית, על ידי שימוש בביוב כמקור המזון לחיידקים שמייצרים את החשמל. תאי הדלק החיידקיים נחשבים לידידותיים לסביבה ולבלתי רעילים, ויכולים לשמש לייצור אנרגיה במקומות מרוחקים.

בתאי הדלק החיידקיים שיצרו החוקרים נעשה שימוש בחיידק הנפוץPseudomonas aeruginosa . את תאי הדלק שייצרו הדפיסו החוקרים ישירות אל תוך שכבה בודדת של בד רגיל בעובי 1.7 מילימטר, בעל הרכב סטנדרטי של 92 אחוז פוליאסטר ו-8 אחוז לייקרה. הספקו החשמלי המקסימלי של הפיתוח החדש גבוה באופן משמעותי מזה של תאי דלק חיידקיים מבוססי-נייר שקיימים כיום.

היותו של הפיתוח מבוסס על טקסטיל פותח, כמובן, אפשרויות חדשות ומעניינות לחידושים בתחום הטכנולוגיה הלבישה, שכולל בתוכו את כל הפריטים שנלבשים, אם כבגדים ואם כאביזרים נלווים, ומכילים סוג כזה או אחר של רכיבים טכנולוגיים. התחום מתפתח במהירות בשנים האחרונות, אך קיימים כמה חסמים משמעותיים שמעכבים אותו. באופן אידיאלי, הבגדים החכמים אמורים להרגיש כמו בגדים רגילים: נוחים, גמישים וקלי משקל. בפועל, קשה מאוד ליצור מוצרים כאלה. הבגדים והאביזרים זקוקים למקור חשמל חיצוני על מנת לפעול, ואת הסוללות שקיימות כיום יש צורך להחליף מפעם לפעם או לטעון, גם אם הן חזקות. מעבר לכך, הסוללות שקיימות בשוק הן תוספת גדולה, כבדה ונוקשה, מה שמפריע לשימוש בבגד.

בנוסף, הבגדים החכמים הסטנדרטיים עשויים להוות גם מקור חדש של זיהום סביבתי: בסיום חייו של הבגד החכם הוא נזרק, וכך מתווסף לבעיה ההולכת וגדלה של פסולת אלקטרונית. פסולת כזו מכילה לרוב מזהמים כגון מתכות כבדות, חומרים מעכבי בעירה וחלקי פלסטיק. הטיפול בה נחשב מסוכן ונדרשת השקעת אנרגיה ניכרת כדי למחזר את היסודות היקרים שמרכיבים אותה.

הפיתוח החדשני שמציגים החוקרים עשוי לפתור לפחות חלק מהבעיות האלה. ראשית, החוקרים בדקו ומצאו שתאי הדלק החיידקיים החדשים מצליחים לייצר חשמל היטב גם אם מותחים את הבד או מאתגרים את גמישותו. שנית, על פי החוקרים, תאי הדלק החיידקיים החדשים יכולים להיות בני-קיימא ולהשתמש בזיעה שמפיק גופו של המשתמש כמקור מזון פוטנציאלי עבור החיידקים מייצרי החשמל, וכך לאפשר לתאי הדלק לפעול לאורך זמן ללא צורך ב"הזנה" חיצונית של חומרים מזהמים. "מקורות אנרגיה כאלה לא יכילו מתכות כבדות שעלולות לזהם את הקרקע, המים והאוויר", אומר ד"ר דניאל מדר, חוקר ויועץ מדעי, ממייסדי SP Interface.

עם זאת, ד"ר עדי לוי, המנהל המדעי של האגודה הישראלית לאקולוגיה ולמדעי הסביבה מוסיף כי למרות החדשנות הרבה של המחקר וההזדמנויות שהוא יוצר, יש עוד דרך ארוכה עד שהטכנולוגיה שהוצגה במחקר תהפוך למוצר יומיומי שכולנו נוכל להשתמש בה. "מכיוון שמקור האנרגיה הוא חיידקים חיים, יש אלמנטים משמעותיים של בטיחות ויציבות שצריכים להיבדק. צריך לוודא שהחיידקים מקובעים בתוך תאי הדלק ללא כל אפשרות לזלוג החוצה. החיידק שהחוקרים השתמשו בו הוא חיידק נפוץ יחסית בסביבה (בקרקע, בביצות ובאזורים חופיים), אך גם פתוגן (מחולל מחלות) ידוע לשמצה ואחד משלושת מיני החיידקים האופורטוניסטים שגורמים להכי הרבה זיהומים אצל בני אדם. את הצלחתו הרבה בגרימת זיהומים ניתן לייחס לעמידותו הגבוהה לאנטיביוטיקה ולחומרי חיטוי. לא בטוח שנרצה ללבוש מיליוני חיידקים כאלה על עורנו". פתרון אפשרי שמציע לוי יכול לכלול שימוש במיני חיידקים שאינם מחוללי מחלות, או שימוש בשיטות שונות של הנדסה גנטית שיפגעו ביכולתם של החיידקים לחולל מחלות.

הבגדים החכמים אמורים להרגיש כמו בגדים רגילים: נוחים, גמישים וקלי משקל. בפועל, קשה מאוד ליצור מוצרים כאלה. תצלום: Alp Allen Altiner on Unsplash

מעבר לבטיחות, יש סוגיות פרקטיות יותר שצריכות להיפתר: האם הזנה מחומר אורגני בזיעה מספיקה בכדי לקיים את התרבית לאורך זמן; יציבות ייצור החשמל לאורך זמן; עמידות האריזה לשפשופים ומכות; וכמובן – אופן הניקוי של הבגד, שכן ברור שכביסה רגילה, שבה נעשה שימוש בחומרי ניקוי אנטי-בקטריאליים בטמפרטורה גבוהה, עלולה לפגוע בחיידקים ובמבנה של תאי הדלק.

תאורה בווילונות

לאחר התגברות על המכשולים הנ"ל, הפיתוח של טכנולוגיה לבישה יעילה יכול לאפשר פיתוחים רבים נוספים מתחומים שונים. "אפשר למשל לייצר כך מעיל שמתחמם מעצמו, או בגדים שמייצרים אור בלילה לטובת בטיחות בדרכים", אומר מדר. "מקור אנרגיה כזה יכול להפעיל מכשירים רפואיים, כמו קוצב לב או חיישנים שונים", הוא מוסיף.

בטכנולוגיה כזאת ניתן לעשות שימוש גם להנאתנו. "אפשר למשל להשמיע מוזיקה מהבגדים, ואולי בעתיד יצליחו להפעיל כך מכשירים אלקטרוניים שצורכים אנרגיה רבה יותר, כמו טלפונים", אומר מדר. מובן שהשימוש בטקסטיל אינו מוגבל רק לביגוד. "אפשר לשלב בווילונות מכשירים חשמליים קטנים, כמו מכשירי תאורה, אפשר לשלב את הטכנולוגיה במפות שולחן ובכל דבר שאפשר ליצור מבד, בעצם", מסכם מדר.

בעקבות הכתבה ב"זווית" הסיפור פורסם גם ב-מאקו

שתפו‬        

רוצים גישה חופשית למערכי שיעור ופעילויות נלוות הקשורות לסיפור זה?

הרשמה בחינם
הוסיפו סיפור למועדפים

מילון מושגים


מערכים קשורים

thumbnail

מיקרו בעיה חתיכות פלסטיק גדולות שמזהמות את הים יוצרות בעיות סביבתיות קשות, אך איום גדול עוד יותר לסביבה ולאדם מגיע דווקא מחלקיקי פלסטיק זעירים שמוצאים את דרכם גם לצלחת שלנו

thumbnail

הילדים שינקו את הים נבחרת ישראל חזרה מדובאי עם מדליית הכסף באולימפיאדת הרובוטיקה העולמית, לאחר שפיתחה רובוט שיוכל לסייע במאמץ העולמי לניקוי פסולת פלסטיק מהים

thumbnail

מי מוכן לשתות מהאסלה? בארצות הברית כבר שותים מי שפכים מטוהרים. האם הם יגיעו בקרוב גם לברזים שלנו?