תַקצִיר
בעצרת הכללית של האו”ם (האומות המאוחדות) ב-2 באוגוסט 2015, הסכימו 193 מדינות על יעדי פיתוח, שמטרתם לקדם קיימות בעולם. אחד מהם, יעד פיתוח בר-קיימה 12 (מוכר בראשי התיבות ”SDG-12”), מתמקד בצריכה וייצור אחראיים. משמעות הדבר היא שעלינו להשתמש בחומרים שסביבנו באופן לא בזבזני, ושעלינו לייצר אותם מבלי לפגוע בכדור הארץ, כך שלמעשה, מטרת SDG-12 היא להוביל אותנו לעולם טוב יותר. חשוב לפעול להגשמת יעד זה, כיוון שאוכלוסיית כדור הארץ גדלה, ואנו משתמשים ביותר ויותר משאבים. אם לא נתחיל לפעול, בסופו של דבר בני האדם יהרסו את כדור הארץ, ועלינו לוודא שאנו מגינים על כדור הארץ ועל משאביו עבור אלו שייוולדו בעתיד. המדע יכול לעזור לנו לממש את היעד הזה בדרכים רבות. במאמר זה, תלמדו על מספר שיטות ידידותיות לסביבה לייצור חומרים חדשים מפסולת, בכללן שימוש בחלקים של דברים חיים שלרוב אנחנו זורקים, כמו עלי צמחים וקליפות חסילונים.
צפו בראיון עם כותבי המאמר כדי ללמוד אף יותר (סרטון 1)!
יעד פיתוח בר-קיימה 12
יעד פיתוח בר-קיימה 12 (SDG-12) עוסק בצריכה (שימוש במשאבים) ובייצור (יצירת חומרים) בצורה אחראית. מטרתו של יעד זה היא שכל מדינות העולם יבטיחו לדאוג לכדור הארץ שלנו. צמצום כמויות חומרי הפסולת שבני האדם מייצרים טוב לסביבה, וגם עוזר לחסוך במשאבים חשובים, כמו צמחים, מזון ואנרגיה. אם לא נשמור עליהם, המשאבים יאזלו, והדורות הבאים לא יוכלו להשתמש בהם. כאן נכנס לתמונה יעד פיתוח בר-קיימה 12, המעודד אותנו למצוא חומרים בני-קיימה, כמו עץ ואנרגיה סולארית, שיכולים לעזור לנו לשמור על יופיו ועל חיוניותו של כדור הארץ בעתיד.
ישנן מספר דרכים חשובות למימוש SDG-12 (איור 1) [1]. מִחְזוּר היא אחת הדרכים הידועות ביותר. לדוגמה, אנו יכולים להשליך חומרים הניתנים למִחזור לפחים המיועדים להם, במקום לזרוק אותם לפח הרגיל. לאחר מכן, חומרים אלה עוברים למפעל שבו מפרקים אותם ומייצרים מהם גרסאות חדשות של אותו חומר (או חומר דומה מאוד) – לדוגמה, מבקבוקי זכוכית ניתן לייצר בקבוקים חדשים או צנצנות זכוכית. מפעלים אחרים משתמשים בשיטות מדעיות מתקדמות אף יותר כדי להפוך את חומרי פסולת למוצרים שאינם כה דומים לחומר המקורי. תהליך זה נקרא מִחְזוּר מַשְׁבִּיחַ (upcycling). בתהליך המִחזור המשביח, חומר שאינו נחוץ עוד משַמש ליצירת משהו אחר, שימושי, שערכו גבוה יותר מערכו של החומר המקורי. לדוגמה, אם אתם לוקחים חולצה שכבר אינכם צריכים, והופכים אותה לתיק בד, זהו מִחזור משביח – הפכתם את החולצה למשהו שימושי וחדש לחלוטין! תהליכי המִחזור והמִחזוּר המשביח עוזרים להשיג את SDG-12, מפני שאנחנו הופכים דברים שאנחנו זורקים – למוצרים שמישים.
- איור 1 - מה אפשר לעשות עם האשפה שלנו? אנו יכולים לתת לאשפה שלנו להיערם ולזהם את הסביבה, או למחזר אותה ולייצר מוצרים זהים, להשביח אותה ולייצר מוצרים בעלי ערך רב יותר, או לתת לה להתפרק באופן טבעי בסביבה, אם היא עשויה מהחומרים הנכונים (התכלות).
- איזו אפשרות עדיפה לדעתכם, ומדוע? האם אתם יודעים מה קורה עם הפסולת שלכם בבית ובבית הספר? מלל בתוך האיור (מלמעלה, נגד כיוון השעון): Biodegrade = התכלות; Recycle = מִחזור; Upcycle = מִחזור משביח.
חומרים שמתפרקים באופן טבעי
האם שמתם לב ששקיות לקניות היו עשויות בעבר מפלסטיק מזיק, אך חלק מהחנויות החליפו את השקיות הללו בשקיות נייר, או בסוגים חדשים של פלסטיק, שיכולים להתפרק באופן טבעי בסביבה? כשאנו זורקים לפח את שקיות הפלסטיק מהסוג הישן, הן מזהמות את היבשה ואת האוקיינוסים, ונשארות שם במשך מאות שנים. לעומתן, השקיות החדשות עשויות מחומר טבעי שנקרא בִּיוֹמָסָה, והן מתכלות. פירוש הדבר הוא ששקיות אלו הן חלק ממַחזור הטבע – הן מתפרקות בסביבה והופכות לחלק מהצמחים החדשים.
התכלות היא שיטה טובה לפירוק חומרים. האופן שבו אנו מטפלים כיום ברוב האשפה שלנו אינו טוב במיוחד לסביבה. המטמנות מתמלאות, מכיוון שיש כל כך הרבה פסולת, וככל שהמטמנות גדלות, כך גדלות גם ההשפעות השליליות שלהן על האנשים ועל בעלי החיים בסביבתן. המדענים בוחנים דרכים טובות יותר להתמודד עם כל האשפה שאנו מייצרים. הם מנסים לצרוך פחות אנרגיה ולזהם פחות בתהליכי ייצור, במטרה להגן על כדור הארץ שלנו ולהתקדם אל עבר מימוש SDG-12 ומטרות סביבתיות אחרות [2].
מהי בִּיוֹמָסָה?
ביומסה היא תערובת מגניבה מאוד של חומרים שמייצרים אורגניזמים כמו צמחים ובעלי חיים. פסולת חקלאית, לדוגמה, הכוללת עלי תירס או כפות דקלים, ופסולת מן החי, כמו עצמות או שומן – הם סוגים של ביומסה. חומרים אלה תמיד יהיו זמינים, כיוון שהם מיוצרים כל הזמן, והם חלק ממחזורים טבעיים. חומר שלעולם לא ייגמר נקרא חומר מתחדש. הוא בר-קיימה, כיוון שהוא זמין תמיד לשימוש – כמו מתנה שלעולם לא אוזלת, כך שהוא יהיה זמין גם עבור האנשים בעתיד.
בזכות תכונותיה הטובות, הביומסה משחקת תפקיד חשוב בתחומי המדע וההנדסה. היא זמינה ברחבי העולם, ואינה מייצרת פסולת כימית. לטבע – זה מצוין! כשאנו מסיימים להשתמש במוצרים העשויים מביומסה, אנחנו יכולים ”להיפטר” מהם בקלות, כיוון שאינם מכילים חומרים מזיקים שיפגעו בסביבה כשהם מתפרקים.
אחד הדברים השימושיים שניתן לייצר מביומסה הוא מֶמְבְּרָנות. ממברנה היא שכבה דקה שיכולה לשמש כ”קיר” להפרדת עצמים, בהתאם לגודלם. באיור 2, אתם יכולים לראות דוגמאות של ממברנות, שחלקן משמשות אותנו בחיי היום-יום שלנו. כיום, ממברנות רבות עשויות מכימיקלים מבוססי-מאובנים.
- איור 2 - סוגים של ממברנות בחיי היום-יום שלנו.
- מסננת הפסטה משמשת ממברנה ששומרת על הפסטה בתוכה, בעוד שהיא מאפשרת ניקוז של מים. גם שקיק תה הוא ממברנה, כי הוא שומר על עלי התה בתוכו ומאפשר למים להיכנס אל השקיק ולטעמים לצאת ממנו. הפילטר באקווריום מונע מחומרים מזהמים להיכנס למים, וכך שומר על ניקיון האקווריום ועל בריאות הדגים. מסכת פנים פועלת כממברנה משום שהיא מאפשרת לאוויר לעבור דרכה, אך מונעת כניסת וירוסים וחיידקים, וכך מסייעת למנוע מחלות. אנו משתמשים בממברנות בקנה מידה זעיר כדי לסנן מים, ולהוציא מהם כימיקלים מזיקים. מלל בתוך האיור (משמאל לימין): Centimeter = סנטימטר; Millimeter = מילימטר; Micrometer = מיקרומטר; Nanometer = ננומטר.
אפשר להשתמש בממברנות עם חורים קטנים במיוחד כדי להפריד בין דברים שאינם נראים לעין – למשל, כדי לנקות מים או תרופות מכימיקלים רעילים. לשם כך, מדענים מייצרים ממברנות עם חורים זעירים, הנקראות ממברנות ננו-סינון. ממברנות אלה בנויות לרוב מאבני בניין מיקרוסקופיות, בדומה לקוביות לגו®. האם אתם יכולים לחשוב על ממברנות אחרות שראיתם בבית או בבית הספר?
שימושי הממברנות
הצוות שלנו, שנקרא ”קבוצת המחקר להנדסת הפרדה בת-קיימה”, מתמקד בשימוש בחומרים מהטבע כדי לייצר ממברנות שיכולות לשמש אותנו בחיי היום-יום, ולהפוך אותם לנוחים ולמהנים יותר. באיור 3 אתם יכולים לראות שלוש דוגמאות של ביומסה שהצלחנו להפוך לממברנות ננו-סינון בתהליך של מִחזור משביח.
- איור 3 - דוגמאות של ביומסה שמִחזור משביח הפך לממברנות ננו-סינון.
- ביומסה – כמו גלעיני תמרים, קליפות חסילונים ואצות – היא משאב מתחדש, שבתהליך מִחזור משביח אנו יוצרים ממנו ממברנות ננו-סינון. ניתן להשתמש בממברנות הללו כדי לסנן מים וכדי לנקות אותם מכימיקלים רעילים. מלל בתוך האיור (משמאל לימין): Date seeds = גלעיני תמרים; Shrimp shells = קליפות חסילונים; Algae = אצות.
האזור של ערב הסעודית והמזרח התיכון ידוע בתמרים הטעימים הגדלים בו. בדרך כלל, כשאוכלים תמר, זורקים את הגלעין שבתורו. במחקר שלנו ב-KAUST (אוניברסיטת המלך עבדאללה למדע וטכנולוגיה), אנו משתמשים בגלעינים הללו לייצור ממברנות; אנו טוחנים את הגלעינים לאבקה, ואותה אנו מנקים ומעבדים. לבסוף, אנו שמים את החומר במכונה שמשטחת את אבקת גלעיני התמר לשכבה שטוחה ודקה, וכך יוצרים את הממברנה. זהו תהליך מעניין מאוד שמשמש דוגמה למִחזור משביח, ומקדם אותנו לקראת מימוש SDG-12 [3].
אנו משתמשים בשיטה מעניינת נוספת לייצור ממברנות מקליפות של חסילונים. כשאנשים אוכלים חסילונים, הם בדרך כלל זורקים את השריון והזנב שלהם. צוות המדענים שלנו מפיק משריון החסילונים חומר מיוחד בשם כיטין (Chitin). אפשר להשתמש בכיטין לדברים רבים, בכללם תחבושות, תרופות או תוסף תזונה, ואפשר גם לייצר ממנו ממברנות.
גם אצות הן מקור מעניין של ביומסה, שאפשר להשתמש בו כדי לייצר ממברנות. האצות הן אורגניזמים דמויי-צמחים, שגודלן נע בין ממדים מיקרוסקופיים לממדי ענק. הן גדלות בעיקר במים, ומשתמשות באור השמש כדי לייצר את מזונן, בדומה לצמחי היבשה. כדי לייצר ממברנות, אנו מפיקים מהאצות כימיקל, מערבבים אותו עם נוזל ולאחר מכן מעבירים אותו למכונה שמייצרת מהחומר ממברנה דקה. דמיינו שאתם מגדלים ירק בגינה שלכם, וכשהוא גדל, אתם לוקחים אותו ומנקים אותו כדי להכין ממנו ארוחת ערב. הרעיון זהה, אבל במקרה הזה, בעזרת המדע – אנו יכולים לייצר מהאצות ממברנות [4].
ייצור ממברנות מגלעיני תמרים, מקליפות חסילונים ומאצות הוא דוגמה למִחזור משביח של חומרי פסולת, שעוזר לנו לממש את SDG-12.
מאשפה לאוצר
במאמר זה הדגמנו לכם שימוש בדברים מהטבע, כמו ביומסה, כדי לייצר ממברנות שיכולות לספק לנו חלופה לחומרים המשמשים אותנו כיום, שאינם בני-קיימה. אחת ממטרותיו של SDG-12 היא לעורר מודעות לשיטות הייצור של חומרים ולשימוש בהם, כמו גם לדרך שבה אנחנו ”נפטרים” מחומרים לאחר השימוש. כשאנחנו מוצאים דרכים יצירתיות להשתמש בביומסה, אנחנו יכולים לייצר חומרים פחות רעילים, ולהפחית את כמות הכימיקלים המזיקים הדרושים לייצור תוצרים שימושיים. יתר על כן, השימוש בביומסה יכול להפחית את כמות הפסולת הכוללת שאנו יוצרים. בעזרת המדע, אנו מתקדמים במהירות לעבר פתרונות שיעזרו לנו להפחית את כמות הפסולת שמגיעה למטמנות, ובכך לעזור לכדור הארץ שלנו.
גם אתם יכולים לעזור; דאגו למחזר בביתכם, המשיכו ללמוד על דרכים לשפר את העולם באמצעות הפחתת פסולת ושתפו את הידע שלכם על מִחזור ביומסה עם האנשים שאתם מכירים. זכרו, כל הפעולות הללו עוזרות לנו לעמוד ביעד בר-קיימה מס’ 12 – וכולנו יכולים לקחת בכך חלק.
מילון מונחים
קיימות (Sustainability): ↑ מטרתם המשותפת של אנשים להצליח להתקיים יחד על פני כדור הארץ לאורך זמן, הלוקחת בחשבון את צורכי הדורות הבאים.
מִחְזוּר (Recycling): ↑ עיבוד, ניקוי או תיקון של חומרי פסולת (כגון בקבוקי מים ריקים), במטרה להשתמש בהם שוב.
מִחְזוּר מַשְׁבִּיחַ (Upcycling): ↑ שימוש בחומרים ישנים ליצירת דברים חדשים ומרגשים שערכם גבוה יותר. לדוגמה, סולם ישן ורעוע, שהופכים אותו למדף ספרים יפה.
בִּיוֹמָסָה (Biomass): ↑ פסולת מצמחים ומבעלי חיים שניתן לחדש או לגדל מחדש. אפשר להשתמש בבִּיוֹמָסָה לייצור דברים חדשים ושימושיים.
התכלות (Biodegradation): ↑ כאשר חומרי פסולת (העשויים לרוב מביומסה) מתפרקים בטבע.
מתחדש (Renewable): ↑ משאבים שמתחדשים בקצב דומה לקצב שבו משתמשים בהם, בעוד שמשאבים שאינם מתחדשים מתדלדלים ללא הרף, ויש היצע מוגבל מהם.
מֶמְבְּרָנָה (Membrane): ↑ יריעה דקה ומחוררת המאפשרת מעבר של דברים מסוימים, לרוב כתלות בגודלם.
ננו-סינון (Nanofiltration): ↑ תהליך הפרדת מולקולות קטנות מאוד שאפשר לראות רק בעזרת מיקרוסקופ.
תודות
ברצוננו להודות ל-Nicki Talbot מ-KAUST על תמיכתה רבת הערך בתהליך הסקירה, שבלעדיה לא היה מתאפשר. כמו כן, ברצוננו להודות למשרד הקיימות ולצוות UNDP-ערב הסעודית, המחויבים להעלאת המודעות לחשיבותם של יעדי הקיימות של האו”ם, במאבקנו לעולם בר-קיימה. את האיורים יצרה Ana Bigio, מאיירת מדעית ב-KAUST.
הצהרת כלי בינה מלאכותית
טקסט חלופי הנלווה לאיורים במאמר זה נוצר על ידי פרונטירז בסיוע כלי בינה מלאכותית, ונעשו מאמצים על מנת להבטיח את דיוקו, כולל בדיקה על ידי כותבי המאמר כאשר הדבר התאפשר. אם ברצונכם לדווח על בעיה, אנו צרו איתנו קשר.
הצהרת ניגוד אינטרסים
המחברים מצהירים כל המחקר נערך בהעדר כי קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.
מקורות
[1] ↑ SDG 12 Hub. 2023. What Is SDG 12? Available online at: https://sdg12hub.org/sdg-12-hub/what-is-sdg-12 (accessed November 07, 2023).
[2] ↑ United Nations. 2015. The 2030 Agenda for Sustainable Development. Available online at: https://sdgs.un.org/sites/default/files/publications/21252030%20Agenda%20for%20Sustainable%20Development%20web.pdf (accessed April 28, 2024).
[3] ↑ Alammar, A., Hardian, R., and Szekely, G. 2022. Upcycling agricultural waste into membranes: from date seed biomass to oil and solvent-resistant nanofiltration. Green Chem. 24:365–74. doi: 10.1039/D1GC03410C
[4] ↑ Yang, C., Cavalcante, J., Bastos de Freitas, B., Lauersen, K. J., and Szekely, G. 2023. Crude algal biomass for the generation of thin-film composite solvent-resistant nanofiltration membranes. Chem. Eng. J. 470:144153. doi: 10.1016/j.cej.2023.144153