שתפו‬        

שחר שלוח

חיידקים במנוע

חוקרים מאוניברסיטת אוקספורד גילו שניתן להשתמש בחיידקים כדי להפעיל מנועים. בינתיים החיידקים האנרגטיים לא יניעו כלי רכב, אבל הם בהחלט יכולים לספק אנרגיה לסמארטפון שלכם
18 ביולי 2016



משבר האנרגיה העולמי, שהחל בשנות ה-70 ושלימד את האנושות עד כמה בעייתית התלות בדלקים מחצביים, עדיין מעסיק את מיטב המוחות בעולם המדע והטכנולוגיה. תגלית מדעית חדשה מראה שלחיידקים יש פוטנציאל לספק אנרגיה ולהפעיל מנועים קטנים. עדיין מוקדם מדי לסגור את אסדות הנפט והגז ולהשליך את הפאנלים הסולאריים למטמנת הפסולת, כי היצורים המיקרוסקופיים כנראה לא יצליחו לספק חשמל למטרופולין גוש דן כולו, אבל בהחלט יש סיכוי שהם יפעילו את הטלפון החכם שלכם ללא תלות בסוללה.

החיידקים לא נחים לרגע. חוץ מלחולל מחלות מדי פעם, הם שותפים חשובים בייצור יין, , חמוצים וגבינות, מסייעים לעיכול מזון, משתמשים בהם כאמצעי לייצור תרופות ביולוגיות ותכשירי הדברה ביולוגית, לטיהור שפכים, ועוד. משום שיש כל כך הרבה חיידקים מסוגים שונים ומשום שהם נמצאים בכל מקום, מדענים מגלים כל הזמן דרכים חדשות לנצל אותם. כל עוד פעילים למען זכויות בעלי חיים אינם מניפים שלטים הקוראים להפסיק לנצל חיידקים ולרמוס את זכויותיהם, יש לשער שהמגמה תימשך.

כעת, חוקרים מאוניברסיטת אוקספורד הצליחו לרתום חיידקים לטובת האדם גם בתחום ייצור האנרגיה. המדענים הראו שניתן לנצל תנועת נדידה של חיידקים כדי ליצור "חוות רוח" זעירות לאספקת אנרגיה.

איך זה עובד?

חוות הרוח הבקטריאליות הללו פועלות במובן מסוים לפי אותו עיקרון שבו פועלות טורבינות הרוח לייצור אנרגיה. חיידקים מסוגים מסוימים מבצעים תנועת נדידה טבעית. החוקרים הראו שניתן לארגן את התנועה הזאת להפעלת מנועי בוכנה מיקרוסקופיים וליצירת מקור כוח יציב. הם טוענים שתחנות הכוח הביולוגיות הללו יוכלו לשמש בעתיד כמנועים מיקרוסקופיים במכשירים זעירים, כמו מיקרופונים של טלפונים חכמים. המנועים הקטנים יידעו להרכיב את עצמם ולספק לעצמם כוח.

אחד השותפים במחקר, ד"ר טיילר שנדרק מהמחלקה לפיזיקה באוניברסיטת אוקספורד, הסביר שאמנם רוב האתגרים האנרגטיים שעמם החברה האנושית מתמודדת הם בסדרי גודל של גיגה-ואט, אבל יש צורך גם במקורות כוח מיקרוסקופיים. אחת הדרכים לייצור מנות כוח זעירות עבור מיקרו-מכונות היא איסוף ישיר של אנרגיה ממערכות ביולוגיות כמו תרחיף חיידקים. תרחיפי חיידקים סמיכים הם דוגמה מושלמת לנוזלים פעילים שזורמים ונעים באופן עצמאי. חיידקים שיודעים "לשחות" נודדים בתוך הנוזל שבו הם מצויים וכך מניעים אותו. אבל יש בעיה: התנועה החיידקית היא בדרך כלל בלתי מאורגנת ולכן קשה להפוך אותה למקור כוח.

 

סרטון שמציג את המחקר:

 

64 מיקרו-רובוטים

כדי לפתור את בעיית ארגון התנועה של החיידקים, החוקרים מאוקספורד הטביעו בתרחיף חיידקים מערך של 64 מיקרו-רובוטים סימטריים. בזאת הם פתרו למעשה את בעיות המשמעת הבקטריאליות, כי הם גילו שהמנועים הטבולים בחיידקים הסתדרו באופן ספונטני במבנה שגרם להם להסתובב בכיוונים מנוגדים. שנדרק סיפר שלתדהמתם, החוקרים כלל לא היו צריכים לעצב ציוד מיקרוסקופי מותאם במיוחד לשליטה בתנועת החיידקים, כי המנועים והחיידקים התארגנו בעצמם במבנה של חוות רוח בקטריאלית.

מנוע אחד לבד לא מביא תועלת כי הוא מסתחרר אקראית בנוזל, אבל כאשר מצטרפים אליו מנועים נוספים, נוצר דפוס מסודר שבו מנועים סמוכים מסתובבים בכיוונים מנוגדים בעזרת התנועה החיידקית. המשמעות של הממצאים היא שניתן להפיק עבודה מכנית ממערכות ביולוגיות ללא כל שימוש במקור כוח חיצוני. הביומכניקה מייצרת כוח שמפעיל מנועים, קטנים אמנם, אבל חכמים. כל מה שצריך לעשות זה להאכיל את החיידקים ולדאוג לפינוי הגזים שנוצרים שתהליך רתימת האנרגיה.

החוקרים סבורים שליכולתו של הטבע ליצור מנועים קטנטנים יש פוטנציאל אדיר, אם נוכל להבין כיצד לנצל מבנים דומים לאספקת אנרגיה נקייה כזאת גם למנועים גדולים יותר.


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

שתפו‬