Category Archives: כתבות אמצע

חוקרים מהטכניון ומאוניברסיטת ג’והנס הופקינס קיבלו מענק תחרותי לפיתוחה של טכנולוגיה חדשנית שתסייע בטיפול בחולי סוכרת נעורים. המענק היוקרתי, 700 אלף דולר מטעם JDRF (קרן המחקר העולמית לסוכרת נעורים), יוענק לד”ר שאדי  פרח מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון בטכניון ועמיתו מאוניברסיטת ג’והנס הופקינס ד”ר ג’ושוע דולוף.

ד”ר שאדי פרח

סוכרת נעורים, או סוכרת מסוג 1, היא מחלה אוטואימונית, כלומר מחלה הנגרמת ממתקפה של מערכת החיסון על תאי הגוף. מתקפה זו מובילה להרס תאי לבלב – תאים המייצרים אינסולין – ובעקבות זאת לפגיעה חמורה ברקמות שונות.

אינסולין הוא הורמון חיוני המעורב בתהליכים ביולוגיים רבים ובהם יצירת רקמות, אגירת אנרגיה, ויסות רמת הגלוקוז בדם והאטה של פירוק רקמות חלבון ושומן. המחסור באינסולין בגופם של חולי סוכרת נעורים מוביל בין השאר לפירוק של רקמות חיוניות, להצטברות של גלוקוז ולפגיעה בכלי דם – פגיעה העלולה לגרום נזק לכליות, לעיניים ולאיברים נוספים.

הטיפול השכיח בסוכרת נעורים הוא הזרקה יומית של אינסולין למטופל. בשל אי-הנוחות המאפיינת טיפול זה פותחו בעשורים האחרונים התקנים שונים המספקים לגוף אינסולין ללא צורך בטיפול יומי. התקנים אלה, המכילים איי לבלב מייצרי אינסולין, מושתלים בגופו של החולה ומשחררים אינסולין בקצב הדרוש.

הבעיה היא שכמו תאי הלבלב של חולי הסוכרת, גם ההתקנים עצמם מותקפים על ידי מערכת החיסון המתייחסת אליהם כאל גוף זר. מאחר שהגוף אינו יכול לפנות את ההתקן מתוכו הוא “חונק” אותו בתוך קירות עבים של רקמה צלקתית. קירות אלה חוסמים את כניסתם של חמצן, סוכר וחומרים חיוניים אחרים לאיי הלבלב וגורמים למותם.

פלטפורמת ההובלה גבישית שפיתחו החוקרים משחררת בתוך ההתקן תרופה אנטי-דלקתית וכך תומכת בהישרדותם של איי הלבלב

ד”ר פרח וד”ר דולוף פיתחו פלטפורמת הובלה גבישית המשחררת בתוך ההתקן תרופה אנטי-דלקתית וכך תומכת בהישרדותם של איי הלבלב. פלטפורמה זו מאפשרת שיחרור איטי של התרופה במשך חודשים ואפילו שנים ללא צורך בנשאים לשליטה בקצב השחרור. על בסיס המענק הם יבחנו את הפלטפורמה וישפרו אותה לטובת שימוש קליני.

נבחרת הטכניון לשנת 2022 קיבלה לאחרונה מענק מיוחד (Impact) הניתן רק לחלק קטן מהקבוצות המשתתפות בתחרות העולמית, על סמך השפעתן הצפויה על האנושות.

בכל שנה בוחרת הקבוצה פרויקט חדשני בתחום הביולוגיה הסינתטית, והשנה עוסקת הנבחרת בחומרים המעכבים נשירת שיער הנגרמת מכימותרפיה. כימותרפיה, אחד הטיפולים העיקריים בסרטן, כרוכה בפגיעה ברקמות בריאות – פגיעה המובילה בין השאר לנשירת שיער.

נבחרת הטכניון ל- iGEM עובדת על הוכחת היתכנות של ייצור מעבדתי של דקורסין (Decursin) ושל שילובו בתכשירים ובהם שמפו, קרם וכו’. לחומר זה תכונות רבות ובהן דיכוי דלקת, בלימת סרטן ומניעת אפופטוזיס (מוות מתוכנת) של תאים, לרבות תאי שיער.

קבוצת iGEM טכניון לשנת 2022. מימין לשמאל, עומדים: איסר סנוימן, עמית נלקין, נובה נוימן, בראאה ראשד, מתן חורי, רן בן חיון ויסמין חביב; יושבים: אירינה שקליקוב, ראש הקבוצה מאיה לרמן, מזל פרג’, רעות לאופר ויאנה שקלובסקי.

כיום מיוצרת המולקולה מפרח עונתי נדיר הגדל בקוריאה בתהליך יקר ולא יעיל. קבוצת הסטודנטים מהנדסת חיידקים שיפיקו דקורסין באופן תעשייתי, וחומר זה ישולב בתכשירים מונעי נשירה.

תחרות iGEM היוקרתית נוסדה ב-2004 ב-MIT כדי להקנות לסטודנטים, בעיקר בלימודי התואר הראשון, הזדמנות להתנסות במחקר מדעי ויישומי בעולם הביולוגיה הסינתטית. מאז היווסדה התקיימה התחרות בבוסטון. בשנתיים הקודמות, בשל מגפת הקורונה, היא נערכה במתכונת מקוונת. כעת היא תיערך לראשונה באירופה, במרכז הירידים פריז אקספו – פורט דה ורסאי.

השנה ישתתפו בתחרות יותר מ-300 קבוצות מרחבי העולם ובהן שלוש קבוצות ישראליות – הטכניון, אוניברסיטת תל אביב ואוניברסיטת בן גוריון. הקבוצה הישראלית הראשונה הוקמה בטכניון בשנת 2012 בהנחייתו של פרופ’ רועי עמית, חבר סגל בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון, המנחה עד היום את נבחרת הטכניון.

במרוצת השנים זכו נבחרות הטכניון במדליות זהב רבות, אך לדברי פרופ’ עמית, “מעבר להשתתפות ולזכייה חשוב להבין שחלק מהפיתוחים של נבחרות הטכניון כבר מתורגמים לפסים יישומיים ומסחריים ולהשפעה ממשית בעולם. אחת הדוגמאות הבולטות היא Koracell, שהוקמה על בסיס הטכנולוגיה שפיתחו הסטודנטים שלנו לקראת תחרות iGEM בשנת 2019. הקבוצה פיתחה טכנולוגיה חדשנית לייצור דבש ללא דבורים באמצעות חיידק מהונדס. טכנולוגיה זו מאפשרת לתכנן במדויק את מרקם הדבש ואת טעמו, ובנוסף מהווה פלטפורמה לחיקוי תהליכים מטבוליים טבעיים נוספים.

הקבוצה יצאה בקמפיין גיוס המונים, שבו היא מציעה מוצרים מעוצבים ייחודיים הקשורים לביולוגיה סינטטית וכן סדנאות והרצאות של חברי הקבוצה בביולוגיה סינטטית, שיעורים פרטיים לתלמידי תיכון ועוד.

לעמוד הקמפיין: https://headstart.co.il/project/69434

לסרטון על הפרויקט:

גם השנה, כרגיל, השתרעו פרויקטי הגמר בפקולטה לארכיטקטורה בינוי ערים על טווח רחב של נושאים, מסוגיות מורכבות לפיצוח כמו שיקום אסירים, דרך התמודדות עם ציפוף המרחב ועד לתכנון מרחבים מוזנחים הדורשים תשומת לב ומבט אוהב ומלא תקווה.

השנה הוגשו הפרויקטים כחלק מ”התוכנית החדשה” ששינתה את מסלול הלימודים בפקולטה ובוגריו מסיימים את לימודיהם עם תואר שני מקצועי. כך, במובנים מסוימים, פרויקט הגמר בארכיטקטורה הוא בעצם פרויקט התזה של התואר השני. פרופ’ גבי שוורץ, אדריכל, מייסד ובעלים של משרד שורץ בסנוסוף אדריכלים, הוא מנחה ותיק של הפרויקט ומעיד ממקור ראשון על השינוי בתוצרים בעקבות השינוי האקדמי. “בתוכנית הלימודים החדשה הפך פרויקט הגמר ליותר ביקורתי ותאורטי. לדוגמה, הסטודנטים אינם מתכננים בית ספר אלא עוסקים בסוגיות המחברות אדריכלות וחינוך, לא מתכננים בית חולים אלא עוסקים בנגישות השירות הרפואי. השינוי במסלול הלימודים הביא לכך שהם מגיעים לפרויקט הגמר עם עמדת מוצא רחבה יותר שמתפתחת ומתחדדת בזכות הליווי של המרצים.”

השכונה החדשה תשלב תחבורה ציבורית מתקדמת אשר תחבר אותה לעיר ותהווה מודל לשכונה יצרנית עם הגדרות לכיסוי סולארי מיטבי

פרויקט הגמר בארכיטקטורה כולל חמישה נתיבים – עיצוב עירוני, עיצוב טכנולוגי, שימור, קיימות ותאוריה וביקורת. כל אחד מהנתיבים נלמד בסטודיו נפרד שבראשו עומד אדריכל מנוסה. לצד המנחה בעל המעמד המקצועי יש מנחה עם ניסיון מחקרי (לרוב דוקטורים בתחום) ועם ניסיון בפרקטיקה. כדי להעשיר את הלימודים בסטודיו זוכים הסטודנטים גם בקורס מלווה המכונה “אדריכלות חוקרת”, שבו ליווי של חוקר מהתחום מגדיל את נפח המרכיב התאורטי. רשימת המנחים שמלווים את פרויקט הגמר כוללת את פרופ’ אורח איתן קימל, פרופ’ אורחת ברכה חיוטין, פרופ’ אורח אורי הלוי, ד”ר דקלה יזהר, ארכ’ דוד רובינס, ארכ’ ישי וול, ארכ’ שמעיה צרפתי, ד”ר רונן בן אריה, ד”ר אור אלכסנדרוביץ, ארכ’ ליאת אייזן וארכ’ אלעד הורן. שוורץ מדגיש ש”שיתוף הפעולה מאפשר להמשיג מושגים חדשים ולעצב פתרונות שמאתגרים את המערכת ונולדים מתוך האינטראקציה של אקדמיה-מחקר-ביקורת-פרקטיקה. זה החידוש של פרויקט הגמר שמשכלל את כלי החשיבה והתכנון ומזמן לסטודנטים הזדמנות לפיתוח חשיבה ביקורתית תוך התבוננות מורכבת ועשירה בבעיות ובסוגיות שבחרו.”

אחד הסטודנטים שלמדו בסטודיו שמנחה שוורץ עם ד”ר אדריכלית דקלה יזהר הוא יחיא אבוריא. הפרויקט שלו התמקד בשכונת כפר עקב בירושלים השייכת מוניציפלית לעיר אבל בפועל מנותקת על ידי גדר ההפרדה. אבוריא בחר להתבונן על השכונה שסובלת מהזנחה מוניציפלית ותשתיתית ולראות בה הזדמנות לשינוי באמצעות פתרון תשתיתי וחיזוק חברתי. הטיפול בתשתיות יחד עם פרוגרמה חברתית קהילתית מייצר הזדמנויות בהתאם לצרכי התושבים ובהנהגתם. “התוכנית שאני מציע תגדיר במרחב יחסים חדשים בשפה אדריכלית פתוחה, חשופה ומזמינה. ההתערבות תשתף פעולה יחד עם מבני הציבור כעוגני המרחב העירוני למפגש. בעזרת תכנון של פרוגרמה קהילתית ציבורית שתלווה את התשתית החדשה, המערכת כולה תחבר בין שלושה בתי הספר ומסגד ותעניק מרחבים שימושיים לטובת התושבים ובניהולם.”

התמונה באדיבות אופק רז

לעומתו אבוריא שהתמודד עם המציאות העכשווית בחרה הסטודנטית אופק רז לדמיין את העתיד דרך משקפים עתידיות, או ליתר דיוק – דרך עדשות מציאות מדומה (AR).  בפרויקט, שנערך בסטודיו בנתיב הטכנולוגי, בחנה רז את החוויה הנוצרת בחיבור בין סביבות וירטואליות למרחב הפיזי. רז לא עסקה במניפולציות של סביבות קיימות בעזרת שכבות וירטואליות (לדוגמה הפיכה של אזור עבודה חשוך לחוף בתאילנד) אלא תכננה בניין מגורים מאפס. “ההתאמה של הבניין לאפשרויות המגולמות במרחב הווירטואלי התחילה בחקר המפגש בין החושים לסביבה. עד כמה משפיעה הסביבה הווירטואלית על המוח שלנו כשאנחנו יושבים? מה משתנה אם מבשלים? לפי הגישה שלי לא צריך חדרים אלא חללי פעולה שנתמכים על ידי שילוב מערכות בניין ומציאות רבודה. פיתחתי אלגוריתם שמאפשר לבחון את כל שילובי החושים לפי הפעולות השונות ובהתאם להבין עד כמה צריך המרחב להיות ממשי לעומת וירטואלי. היום בניינים בארץ נבנים עם שלושה כיווני אוויר, אבל בפרויקט הצגתי איך בעזרת המערכות ההיברידיות אפשר לפצות ולהסתפק בכיוון אוויר אחד וכך לשנות את תפיסת צפיפות המגורים.”

בסטודיו באדריכלות נוף “משבר אקלים וסביבה _ נופים מקומיים LandBasics” בחרו המנחות אדר’ נוף מתניה ז”ק, אדר’ נוף עליזה ברוידא, אדר’ נוף איזבלה לוי וד”ר שירה וילקוף בתמה ראשית שמושפעת ממשבר האקלים והשפעותיו על הנוף המקומי ולאור מגמות של גידול אוכלוסין והצטופפות. נקודת המוצא של הסטודיו היא כי אדריכל הנוף הוא דמות מפתח בהתמודדות עם הסוגיות המרחביות העכשוויות – בעיקר כמתכנן בעל אוריינטציה לא רק של פיתוח, אלא גם כמי שמכיר בהכרח לקדם שימור ושיקום אקולוגי-סביבתי-חברתי.

ז”ק  מדגישה כי “התפיסה של הנוף כיום היא רב-תפקודית – חשיבותם של השטחים הפתוחים הן בעיר והן מחוצה לה גוברת והולכת, ולצדה גדל העומס על שטחים אלו מבחינת משתמשים, פריסת תשתיות, ייצור מזון ואנרגיה מתחדשת וכמובן שמירה על בתי גידול מקיימים לחי וצומח. לכן, כשאנו בוחנים היום שטחים פתוחים, אנו שמים דגש על ריבוי תועלות ושואלים אילו שימושים יכולים לעבוד עם שימושים אחרים ולאפשר שגשוג.”

בין השאלות שעלו לדיון: מקום המרחב הציבורי ביצירת חוסן עירוני, כיצד שטחים פתוחים יכולים למתן השפעות שליליות צפויות ואיך מיצרים סביבות חיים מקיימות ומיטיבות. שאול רובין, סטודנט במסלול לאדריכלות נוף, פיתח בהקשרים אלה פרויקט המתמודד עם המעבר של תחנת הכוח אורות רבין מייצור חשמל מפחם לייצור מגז. מעבר זה מייתר חלק מהתשתיות ברחבי התחנה ומפנה מרחבי אחסון. הפרויקט מתמודד גם עם מצב עתידני שבו ייצור החשמל יסתמך על אנרגיות מתחדשות בלבד ובוחן כיצד מצב זה יכול להשפיע על התחנה ועל המרחב כולו. את השינוי הקרוב והרחוק בחר רובין למנף לטובת העיר חדרה ובעיקר לטובת השכונה העתידית המתוכננת בצמידות לתחנה. חזית הים של התחנה הסגורה כיום מתוכננת בפרויקט כחזית פתוחה הכוללת בתוכה את מסוף הפחם של התחנה שייצא משימוש בזכות המעבר לייצור מבוסס גז.

הסטודנטית יובל אופיר, גם היא מהמסלול לאדריכלות נוף, בחרה להתמודד עם המשבר האקלימי-סביבתי דרך התמקדות במשק המים הישראלי והשינויים העתידיים בו. “רציתי פרויקט גמר שאתחבר אליו  אישית ולכן בחרתי באזור הכינרת, נוף ילדותי.” תוך כדי המחקר בקורס נחשפה אופיר לפרויקט המוביל הארצי ההפוך שעתיד להזרים מים מותפלים לכנרת דרך נחל צלמון. במסגרת המחקר המקדים לפרויקט התייעצה עם פרופ’ אלכס פורמן מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון, עם האקולוגית ד”ר אורית סטוקלסקי מקק”ל ועם ד”ר גדעון גל מהמכון לחקר ימים ואגמים לישראל. “תכננתי אסטרטגיית שיקום לנחל ולמפגש שלו עם הכנרת, תוך יצירת אזור למחקר עתידי. התברר שאין ידע מחקרי בנושא כי אין דוגמאות מהעולם למפגש בין אגם של מים מתוקים להזרמה של מים מותפלים.” התכנון של אופיר מתמודד גם עם אזור מלונות המתוכנן בסמוך לשפך ובסמוך לקו המים של האגם, פרויקט החוסם כל גישה ציבורית לחוף הקיים. אופיר בחרה להרחיקו מן המים וליצור מרחב שיתרום לכל הציבור ולא רק למבקרי המלונות.

חוקרים בטכניון פיתחו מערכת אוטומטית לתכנון והכנה של חומרים מייצבים להפקת “מארז ננומטרי” – פלטפורמה לשיגור תרופות למוקדים סרטניים בגוף. במאמר בכתב העת Biomaterials מדווחים החוקרים כי באמצעות המערכת החדשנית הם פיתחו חומרים ליצירת פלטפורמה כזו ואף הדגימו, בניסויים פרה-קליניים, את יעילותם בגידולים סרטניים מוצקים.

מימין לשמאל : ד”ר יוסי שמאי, ד”ר חגית ששון-באור, יובל הריס, דנה ניז’ני

המחקר נערך בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בהובלת הדוקטורנטית יובל הריס ומנהלת המעבדה ד”ר חגית ששון-באור במעבדתו של ד”ר יוסי שמאי לננו-רפואה אנטי-סרטנית וננו-אינפורמטיקה.

תרופות כימותרפיות מכילות רעלים ייעודיים שנועדו לחסל תאים סרטניים. אחת הבעיות בטיפולים כימותרפיים קונוונציונליים היא שפחות מאחוז אחד של החומר התרופתי מגיע ליעדו – תאי הסרטן עצמם.

שאר החומר מתפזר בגוף ופוגע גם ברקמות בריאות. מכך נובעות תופעות הלוואי המוכרות – בחילה (כתוצאה מפגיעה ברקמת המעי) ונשירת שיער – ותופעות חמורות אף יותר.

הפגיעה הכימותרפית ברקמות בריאות היא הרקע לפיתוחן של “אריזות” ייעודיות – קפסולות ננומטריות הנושאות את התרופה אל היעד ושם משחררות אותה תוך מניעה של זליגתה לרקמות בריאות. כ-40 מוצרי ננו-רפואה, ובהם חיסוני פייזר ומודרנה לנגיף הקורונה, כבר אושרו על ידי ה-FDA, אך פיתוחן של קפסולות הובלה כאלה הן אתגר טכנולוגי מורכב, ולכן עובדות קבוצות מחקר רבות על שיפורן.

מימין לשמאל : ד”ר יוסי שמאי, יובל הריס, ד”ר חגית ששון-באור

במאמר ב- Biomaterials מציגים חוקרי הטכניון פריצת דרך בנושא זה: תהליך אוטומטי לפיתוח חומרים אופטימליים ליצירתן של קפסולות אלה. המערכת שפיתחו הטכניון משמשת הן כרובוט-כימאי שמסנתז חומרים חדשים והן כרובוט-רוקח שמכין מהם ננו-קפסולות שכולאות את התרופה האנטי-סרטנית.

“הטכנולוגיה שפיתחנו,” מסביר ד”ר שמאי, “מבוססת על תופעה מעניינת שנקראת AIE – פליטת אור המבוססת על מצב הצבירה של התרופה. אפקט זה גורם לכך שבצורתה המוצקה, או הצבירית (aggregated), היא פולטת אנרגיית אור רבה, אולם כאשר היא מסיסה או יציבה בקפסולה היא כמעט לא פולטת אור. מתוך כ-40 תרופות שבדקנו מצאנו עשר תרופות חדשות שבהן מתרחש אפקט זה.”

המערכת האוטומטית שפותחה בטכניון מאפשרת לדעת, לפי אנרגיית האור שנפלטת מהתרופה, איזה חומר יוצר את הננו-חלקיקים הטובים ביותר לאותה תרופה. שיטה זו הובילה לגילויו של חומר מייצב חדש  שתכונותיו מקנות לו יתרונות רבים על פני החומרים הקיימים המשמשים ליצירת קפסולות ננומטריות להובלת תרופות. החוקרים גילו כי החומר החדש עדיף על החומרים הקיימים בהיבטים שונים ובהם יעילות, בטיחות, אחידות החלקיקים המרכיבים אותו, יציבות לאורך זמן ומספר התרופות שאפשר “לעטוף” ולייצב בעזרתו. כל אלה הופכים אותו למייצב-על המתאים לתחום ההולך ומתרחב של טיפול באמצעות קפסולות ננומטריות.

החומר החדש, 595R, נוצר בתגובה כימית ירוקה, כלומר תגובה שאינה מצריכה שימוש בממסים אורגניים מזהמים ורעילים. הוא מפגין יעילות גבוהה מאוד (90%) של העמסת תרופה ומאפשר לנבא את יעילות הטיפול.  בניסויים הפרה-קליניים הודגמה יעילותה של הקפסולה המבוססת עליו בטיפול בגידולים מוצקים הנובעים ממוטציה הנפוצה בסרטן ריאות, סרטן לבלב וסרטן מעי.

המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע ומשרד הבריאות. החוקרים מודים לויקטוריה זלובין מהרשות למחקר פרה-קליני בטכניון.

למאמר – לחצו כאן

ביו-מינרלים הם מבנים הנוצרים בטבע כמעט על ידי כל בעלי החיים למגוון רחב של מטרות, למשל בניית העצמות התומכות בגופנו או הצדפה המגינה על הרכיכה שבתוכה. מבנים אלה מאופיינים ברובם בתכונות מכניות מעולות – קשה מאוד לשבור אותם. אחת הסיבות לכך היא העובדה כי בתוך המבנה האי-אורגני של המינרל משולבות מולקולות אורגניות (חלבונים), המשמשות מעין “דבק” ומונעות מסדקים להתקדם בתוך המינרל.

פרופ’ בעז פוקרוי

בהשראת תופעה זו, חוקרים במעבדה של פרופ’ בעז פוקרוי גידלו גבישים של המינרל מנגן-קרבונט (MnCO3) בנוכחות חומצות אמינו – אבני הבניין של החלבונים. מתברר שבדומה למה שקורה בטבע, גם בתהליך המלאכותי האמור מצליחות המולקולות האורגניות (חומצות האמינו) להשתלב במבנה הגבישי של המינרל. מולקולות אלה מרחיקות את יוני המנגן והקרבונט זה מזה ויוצרות עיוותים במבנה של הגביש המארח.

הדוקטורנט ערד לנג

לאחר מכן מדדו החוקרים את התכונות המגנטיות של הגבישים שהתקבלו. במדידה, שנערכה בטמפרטורה נמוכה מאוד (2 K, בערך 270- מעלות צלזיוס), התברר כי החומר החדש (מנגן-קרבונט המכיל בתוכו את חומצות האמינו) מאופיין בהיענות מגנטית (magnetic susceptibility) גבוהה יותר משל החומר המקורי, כלומר, הוא מושפע בקלות רבה יותר מהפעלה של שדה מגנטי חיצוני. בנוסף, ככל שכמות חומצת האמינו שבחומר עולה, התגובה של החומר לשדה מתחזקת אף יותר. עוד התברר כי טמפרטורת הסף, שהיא הטמפרטורה המרבית שבה החומר מתנהג בצורה מגנטית (נקראת גם טמפרטורת ניל, Neel temperature), ירדה כתוצאה מהכנסת חומצות האמינו. הסיבה לשינויים אלה היא התרחקות האטומים זה מזה בתוך הגביש, הגורמת להיחלשות של האינטראקציות המגנטיות בתוכו, ובכך להשפעה חזקה יותר של השדה החיצוני.

אילוסטרציה של השינויים בתכונות המגנטיות של מנגן-קרבונט כתוצאה משילוב של חומצות אמינו

מאמר זה מציג בפעם הראשונה את האפשרות לשליטה בתכונות מגנטיות של חומרים באמצעות שילוב מולקולות אורגניות (שאינן מגנטיות בעצמן). הוא מתווה את הדרך לשימוש במולקולות קטנות ולא רעילות לשינוי התכונות המגנטיות של מגוון רחב של חומרים המשמשים בתחומים רבים ובהם רפואה ומיקרואלקטרוניקה.

תמונות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק של גבישי מנגן-קרובנט, ללא (a) ועם (b) חומצות אמינו המשולבות בתוך הגביש. קנה מידה: 200 ננומטר

למאמר בכתב העת Advanced Materials  לחצו כאן

חוקרים בטכניון ובמכון ויצמן למדע מציגים בכתב העת Science מחקר ממושך בנושא הקשר בין ייעור והתחממות גלובלית. מממצאי המחקר עולה כי אף שמדובר בשטחים עצומים, ייעור נרחב של אזורים צחיחים אינו בהכרח פתרון יעיל למיתון ההתחממות האקלימית.

פרופ’ יוחאי כרמל והדוקטורנטית שני רוהטין

את המחקר הובילו פרופ’ יוחאי כרמל והדוקטורנטית שני רוהטין מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון ופרופ’ דן יקיר וד”ר איל רוטנברג מהמחלקה למדעי כדור-הארץ וכוכבי-הלכת במכון ויצמן למדע.

פרופ’ יוחאי כרמל

“כשהתחלנו את המחקר שיערנו שנוכל להראות שנטיעה נרחבת של יערות באזורים צחיחים תבלום במידה משמעותית את ההתחממות האקלימית,” אומר פרופ’ כרמל. “המחקר הפריך את ההשערה המקובלת הזו. זה כמובן מאכזב אבל כך פועל המדע – הוא מגלה את האמת ולא את מה שאנחנו רוצים לגלות. כמו כן, יש כאן קריאת כיוון חשובה: נטיעת יערות, נרחבת ככל שתהיה, לא תציל אותנו משינוי האקלים, ובמקום זה יש להתמקד בהפחתת הפליטות.”

החוקרים מראים במאמרם כי אם יינטעו עצים בכל המקומות הניתנים לייעור, קליטת הפחמן שלהם תקזז רק כ-1% מכלל פליטות הפחמן משריפת הדלקים המאובנים עד סוף המאה הנוכחית. אחד הגורמים לקיזוז הנמוך הוא העובדה שבאזורים נרחבים מוביל הייעור לחימום ולא לקירור בשל אפקט ה”אלבדו” – העובדה שאזורים כהים יותר, כגון יער, בולעים יותר קרינה מאשר אזורים חשופים כגון מדבר וקרחונים ולכן מגבירים את חימום פני השטח באזור הנתון.

אפקט האלבדו כבר היה ידוע בהקשר של שינויי אקלים, אולם המחקר המתפרסם ב-Science מציג לראשונה מיפוי כלל עולמי של התופעה ומאפשר לראשונה תכנון מושכל של ייעור. יתר על כן, המחקר כלל סימולציה של השפעות הייעור במשך 80 השנים הבאות, כלומר עד סוף המאה.

הדוקטורנטית שני רוהטין

“ההשלכות האקלימיות של נטיעת יערות תלויות בגורמים רבים ובהם החזר הקרינה המקומי מהקרקע, כמות המשקעים וכושר קיבוע הפחמן על ידי העצים,” אומר פרופ’ יקיר. “הבשורה החיובית של המחקר טמונה בכלים שפיתחנו, כלים המאפשרים לנבא היכן הייעור אכן יכול להשפיע לטובה. אנחנו מקווים שמתכננים יביאו בחשבון את הממצאים האלה וישתמשו בהם לטובת תכנון אופטימילי של נטיעה.”

שני רוהטין, שבנתה את המודל, מציינת שייעור חכם, כלומר נטיעת יערות רק במקומות הנכונים אקלימית על סמך המחקר הנוכחי, צפוי להכפיל את קצב הקליטה של פחמן מהאטמוספירה ביערות החדשים.

הכלי העיקרי שפיתחו החוקרים הוא מפה דיגיטלית של כדור הארץ, המאפשרת למשתמש להתמקד באזור הרלוונטי לו ולחשב את היעילות האקלימית הפוטנציאלית של ייעור באותו אזור. החוקרים מקווים כי כך יוכלו מתכננים ומקבלי החלטות לקדם ייעור באזורים צחיחים באופן שימתן את ההתחממות האקלימית ויסייע להפחית את ריכוז הפחמן באטמוספרה.

כ-50% מפוטנציאל הייעור העולמי נמצא באזורים צחיחים, וכיום כבר מתנהלות נטיעות רחבות היקף בסין, בסעודיה, במדבר סאהֶל הסמוך לסהרה ובאזורים נוספים. פרויקטים אלה צפויים להפוך כ-5 מיליון קמ”ר מאזור חשוף ליער. המחקר הנוכחי מראה כי ללא תכנון נכון, פרויקטים אלה עלולים לחולל תוצאות אקלימיות בלתי רצויות ולכן חשוב לערוך תכנון ממוקד מקום של נטיעה באזורים צחיחים.

פרופ’ דן יקיר. צילום: איל יצהר

“ייעור הוא תהליך שיש בו יתרונות רבים ובהם שימור משקעים, קירור מקומי, מניעת סחף קרקע ועוד,” אומר פרופ’ כרמל. “עם זאת, ייעור בלתי מבוקר עלול להכחיד מינים נדירים המותאמים לחיים במדבר הפתוח וכך לפגוע במגוון הביולוגי וכאמור גם להזיק למטרה הגדולה של מיתון ההתחממות האקלימית. לכן חשוב כל כך להתחשב במכלול השיקולים לפני שמתחילים בייעור גורף של אזורים נרחבים.”

במחקר תמכו הטכניון ומכון ויצמן למדע, המכון למחקר המים ע”ש סטיבן וננסי גרנד בטכניון, הקרן הלאומית למדע, קרן מינרווה, פרויקט יותם ויוזמת הקיימות והאנרגיה במכון ויצמן למדע.

ההשפעה האקלימית נטו של ייעור אזורים צחיחים הראויים לנטיעה. באפור – אזורים צחיחים שאינם מתאימים לנטיעה מסיבות שונות (שטחים חקלאיים / איזורים אורבניים / אזורים חמים או יבשים או קרים מדי). באדום – אפקט חימום גבוה. צהוב – אפקט חימום נמוך. ירוק – אפקט קירור נמוך. כחול – אפקט קירור גבוה.

לקריאת המאמר ב-Science – לחצו כאן