אסטמה היא מחלה דלקתית כרונית של דרכי האוויר המאופיינת בהתקפי קוצר נשימה, צפצופים, שיעול וחסימה משתנה של דרכי האוויר. מדובר במחלה הכרונית (הלא מדבקת) הנפוצה ביותר בעולם, הפוגעת בכ-300 מיליון חולים ברחבי העולם, ובכ-10% מהאוכלוסייה בעולם המערבי. הטיפול העיקרי באסטמה נערך באמצעות משאפים המכילים תרופות המרחיבות את דרכי האוויר ומפחיתות את הדלקת הכרונית בהן.
לעיתים משאפים אינם מספיקים לחולי אסטמה והם סובלים מהתקפים חוזרים, אשפוזים חוזרים, איכות חיים ירודה ואף סכנת חיים. פה נכנסת לתמונה הרפואה המותאמת אישית, שאינה מוכרת לציבור הרחב ולעיתים גם לא לרופאים שאינם עוסקים ישירות בתחום.
מזה כ-20 שנים מוצעות תרופות לאסטמה הניתנות בצורה מותאמת אישית בזריקות חודשיות לחולים המתאימים אישית לטיפולים אלה. כדי לראות את התמונה ממעוף הציפור חשוב להבין שאסטמה אינה מחלה אחת. כיום מקובל לחלק את האסטמה ל”פנוטיפים” שונים, או סוגי אסטמה שונים ובמילים פשוטות – בעיקר אסטמה אלרגית ולא אלרגית. לחלק מהחולים, לדוגמה, יש רמות גבוהות של נוגדנים מסוג מסוים – IgE – אחד מחמשת סוגי נוגדנים שהגוף מייצר, האחראי במיוחד על תגובות אלרגיות. בהיקשרותו לתאי דם לבנים בדם מסוג מסוים הנקראים בזופילים, IgE גורם לשחרור מולקולות מהבזופיל הגורמות לתגובה דלקתית חריפה העלולה לגרום לחסימת דרכי האוויר (תמונה 1). בחולים שבהם נמצאה רמה גבוהה של נוגדן זה מוצעת זריקה חודשית המכילה נוגדנים מהונדסים כנגד IgE, ובהיקשרותם אליו מונעים את היקשרותו לבזופיל ובכך מנטרלים את פעילותו הדלקתית ומשפרים את מצבו הנשימתי של החולה, לעיתים בצורה דרמטית. לחלק אחר של החולים יש רמות גבוהות של סוג אחר של תאים בדם הנקראים אאוזינופילים, אשר עיקר תפקידם הוא מלחמה בטפילים מזיקים אך הם גם מתווכים פעולות דלקתיות בגוף (תמונה 2). שפעולו של האאוזינופיל גורם לשחרור מולקולות אשר גורמות לתגובה דלקתית של דרכי האוויר ואף לשינוי במבנה הרקמתי שלהם – Airway remodeling – ואובדן התכונות האלסטיות של דרכי האוויר.
כיום קיימות שלוש תרופות שונות אשר בזריקה חודשית גורמות לירידה קיצונית במספר האאוזינופילים בדם ובכך משפרות משמעותית ולעיתים בצורה דרמטית את מצבו של החולה. תרופות נוספות במנגנונים אחרים נמצאות בשימוש ואחרות בפיתוח. וכך, לאורך השנים, הופכת את האסטמה למחלה שהטיפול בה “תפור” לחולה על סמך הממצאים בבדיקות הדם שלו. אנו, רופאי הריאות, עדים למהפכה השקטה הזו, המעניקה למטפל ולמטופל כלים לשיפור משמעותי באיכות החיים. כל זה החל במעבדה, ועל כך תודתנו לחוקרים.
איתן סטיבה (מימין) עם נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון
שלושה ניסויים שתוכננו וייבנו בטכניון ישוגרו לתחנת החלל הבין-לאומית. את הניסויים שישוגרו בכפוף לאישור נאס”א ו-Axiom Space, יערוך איתן סטיבה, הישראלי השני בחלל, הצפוי להמריא לתחנה בשנה הבאה, כחלק ממשימת ‘רקיע’. ההכרזה על הפרויקטים הזוכים נערכה היום במרכז פרס לשלום ולחדשנות על ידי איתן סטיבה ובהשתתפות רן לבנה, מנכ”ל קרן רמון וראש משימת ‘רקיע’, ענבל קרייס, ראש הוועדה המדעית טכנולוגית ומנהלת החדשנות בחטיבת מערכות טילים וחלל בתעשייה האווירית, , שי-לי שפיגלמן, מנכ”לית משרד המדע והטכנולוגיה, חוקרים מדענים ויזמים מכל הארץ.
בשם נציגי הפרויקטים הנבחרים דיבר באירוע פרופ’ מורן ברקוביץ’ מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון, שאמר: “זריקת אנדרנלין – אין מילים אחרות לתאר את מה שהמשימה הזאת עשתה ועושה לקהילת החלל בארץ. זו הזדמנות יוצאת דופן בכל קנה מידה. לוח הזמנים מטורף, האתגרים עצומים, אבל נצליח; זה הדי-אן-איי שלנו בישראל ובזה אנחנו טובים. אני מודה לכל השותפים – קרן רמון, סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע והטכנולוגיה והוועדה המדעית של פרויקט ‘רקיע’. תודה מיוחדת לאיתן סטיבה על בחירתו שלא להסתפק בחוויה האישית אלא להקדיש למדע את המסע המופלא הזה, שאליו הוא לוקח את כולנו.”
איתן סטיבה עם העדשה במעבדתו של פרופ’ ברקוביץ’ בטכניון
סטיבה, העומד להיות הישראלי השני בחלל, צפוי לשהות בתחנת החלל כ-200 שעות. טיסתו מתוכננת לתחילת שנת 2022 במסגרת AX1, יוזמה של חברת Axiom Space שהיא המשימה הפרטית הראשונה לתחנת החלל הבינלאומית. הצוות הבין-לאומי, בראשות האסטרונאוט האמריקאי-ספרדי הוותיק וסגן נשיא Axiom Space מייקל לופז אלגריה. החלק הישראלי במשימה נקרא ‘רקיע’ והוא נערך בניהול עמותת קרן רמון, שסטיבה הוא ממייסדיה, וסוכנות החלל הישראלית במשרד המדע והטכנולוגיה. המטרה העיקרית: שימוש בתשתיות של תחנת החלל לביצוע ניסויים שתוכננו בישראל.
הניסויים שבחרה קרן רמון הם ניסויים רב תחומיים המגיעים מעולמות תוכן מגוונים וצפויים להוביל לפריצות דרך טכנולוגיות, מדעיות ורפואיות שישפיעו על חיי האנושות בכדור הארץ ועל החיים מחוצה לו. אחרי תהליך ארוך וקפדני של סינון הכריזו היום קרן רמון ומשרד המדע והטכנולוגיה על הפרויקטים הנבחרים ובהם שלושה ניסויים מהטכניון:
קבוצת המחקר של פרופ’ מורן ברקוביץ’ מהפקולטה להנדסת מכונות מתכננת להדגים בפעם הראשונה יצירה של רכיבים אופטיים בחלל. את הניסוי, בשם FLUTE(Fluidic Telescope Experiment), תכננו ובנו ד”ר ולרי פרומקין, מור אלגריסי ועומר לוריה בהנחייתו של פרופ’ ברקוביץ’ ובשיתוף פעולה עם קבוצה במרכז המחקר של נאס”א (NASA AMES) בהובלת ד”ר אדוארד בלבן (Balaban).
בניסוי תיבחן היכולת לנצל את תנאי המיקרו-כבידה בחלל לייצור עדשות באיכות גבוהה באמצעות עיצוב של נוזלים לצורה רצויה ולאחר מכן הקשחתם – קונספט חדש שהקבוצה מתארת במאמר חדש (3 במאי 2021) בכתב העת Flow. הצלחת הניסוי בתחנת החלל תסלול את הדרך לייצור רכיבים אופטיים מתקדמים בחלל לרבות יצירת טלסקופי-חלל גדולים במיוחד, שכן השימוש בנוזלים יאפשר להתגבר על המגבלה הקיימת כיום – כשגודל הטלסקופ תלוי בגודל המשגר שבעזרתו מציבים את הטלסקופ בחלל.
פרופ’ אהוד בכר ופרופ’ שלומית טרם מהפקולטה לפיזיקה פיתחו מערכת חדשנית לגילוי קרני גמא. הצבתה של המערכת בתחנת החלל תסייע בזיהוי קרינה זו, הנובעת מהתפרצויות עתירות אנרגיה בגלקסיות רחוקות.
איתן סטיבה עם העדשה במעבדתו של פרופ’ ברקוביץ’ בטכניון
ההנחה המקובלת היא שהתפרצויות קרני הגמא הקצרות מגיעות ממיזוג של שני כוכבי נויטרונים – אירוע המייצר גם גלי כבידה. עם זאת, עד היום רק אירוע אחד זוהה על פי שני מקורות אלה, ולכן יש מקום לשפר את יכולות האיכון של גלאי קרינת הגמא. הגלאי שפיתחו חוקרי הטכניון מבוסס על מאות גבישים קטנים המסודרים בתבנית ייחודית וקולטים את קרינת הגמא. על סמך האות היחסי הנקלט בכל גביש אפשר לשחזר את מיקום ההתפרצות בשמיים בדיוק גבוה. לדברי החוקרים, “יכולת זיהוי הכיוון עד כדי מעלות ספורות הוא החידוש של המכשיר שלנו, שיאפשר לנו ולאסטרונומים בכל העולם לכוון את הטלסקופים שלהם לאירוע, לחקור את ההתפרצות ולקשור אותה לאירועים אחרים כגון גלי כבידה.”
ד”ר יגאל קרונהאוז מהפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל פיתח מודול הנעה ללוויינים זעירים המאפשר יכולת תמרון בחלל. מודול ההנעה מבוסס על טכנולוגית מנוע קשת-חשמלית עם מערכת הזנה בורגית (ISF-VAT) שפותחה במשך שש השנים האחרונות במכון אשר לחקר החלל בטכניון וממוסחרת על ידי חברת ספייס פלזמטיקס. הניסוי הצפוי בתחנת החלל הוא הדגמה ראשונה בחלל של מנוע זה. הוא ייערך מחוץ לתחנה בתוך מתקן ה-MISSE של חברת Alpha Space ויכלול הפעלה של המנוע במשך 24 שעות. הנתונים שייאספו יכללו תמונות וידאו של שובל המנוע וכן מדידות הספק וטמפרטורה. בסיום הניסוי יוחזר מודול ההנעה לכדור הארץ לצורך בדיקתו במעבדה.
פרופ’ מורן ברקוביץ’
בין הניסויים שיבצע סטיבה בחלל שני ניסויים נוספים הקשורים בטכניון: האחד – ייצור בשר מתורבת בחלל בטכנולוגיה של חברת אלף פארמס, שהוקמה על סמך מחקריה של פרופ’ שולמית לבנברג מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית; והאחר, ניסוי של חברת Oncohost שהוקמה על סמך מחקריו של פרופ’ יובל שקד מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט ומפתחת טיפולים מותאמים-אישית בסרטן.
את הוועדה המדעית טכנולוגית של קרן רמון, שבחרה את הניסויים, הובילה בוגרת הטכניון ענבל קרייס, שהשלימה תואר ראשון בפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון בטכניון ותואר שני במינהל עסקים באוניברסיטת תל אביב. במהלך השנים שימשה קרייס בתפקידים בכירים רבים ובהם מנהלת פרויקט “חץ 3” ומנהלת החדשנות בחטיבת מערכות טילים וחלל בתעשייה האווירית. היא זכתה בפרס היזמות הטכנולוגית מטעם הכנס הבינלאומי לאוויר וחלל (2010) ופרויקט “חץ 3” בהובלתה זכה בפרס ביטחון ישראל (2017). כמו כן קרייס נבחרה לאשת השנה של מגזין גלובס (2012) ולאשת השנה של מגזין IsraelDefense (2016).
ברכות לפרופ’ אילת ברעם-צברי מהפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה, על זכייתה בפרס המועצה להשכלה גבוהה לחברת סגל אקדמי צעיר המשלבת בפעילותה האקדמית תרומה משמעותית לחברה ולקהילה. בראש ועדת הפרס עמדה שופטת בית המשפט העליון (בדימוס) השופטת דליה דורנר.
ועדת הפרס ציינה כי לפרופ’ ברעם-צברי “תרומה חשובה בפיתוח מתודולוגיות הוראה חדשניות ובהנגשת ההשכלה הגבוהה באמצעות הלמידה המקוונת לציבור רחב ובמיוחד לאוכלוסיות חלשות. היקף הפעילות שלה, הן האקדמית והן החברתית, מרשים ביותר. היא חוקרת חלוצה ופורצת דרך בתחום תקשורת המדע והחינוך המדעי ובעלת תרומה יוצאת דופן להוראה בטכניון. במקביל להצטיינותה במחקר והוראה היא פועלת בהצלחה רבה להנגשת המדע לקהל הרחב ובסיוע למדענים לחלוק עם הציבור תובנות ממחקריהם.”
לינה מדלג’ רק בת 26 – ומאחוריה שורה מרשימה של פרויקטים והישגים כמו גם פעילות התנדבותית נרחבת. על הפעילות הזאת היא קיבלה כעת את פרס המל”ג ע”ש שוש ברלינסקי שיינפלד ז”ל למעורבות חברתית בקהילה. הפרס, בסך 10,000 שקל, נועד לעודד ולהוקיר סטודנטים וסטודנטיות התורמים מזמנם ומכישוריהם לקהילה.
מדלג’ קיבלה את הפרס אתמול (ג’) במהלך ביקור של ועדת ההיגוי של ות”ת למעורבות אקדמיה בקהילה בחממה החברתית בטכניון. פרופ׳ אילת שביט, יו”ר ועדת היגוי של ות”ת למעורבות אקדמית בקהילה, אמרה באירוע כי “יש בטכניון אנשים מיוחדים שעושים דברים מרגשים, וזה ממש מרומם נפש.”
בביקור הוועדה השתתפו מטעם הטכניון סגן הנשיא לקשרי חוץ ופיתוח משאבים פרופ’ אלון וולף, דיקנית הסטודנטים פרופ’ אילת פישמן, דיקן הפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים פרופ’ יאשה גרובמן, דיקן הפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב פרופ’ דן גייגר, יו”ר אקדמי של החממה החברתית ד”ר מירב אהרון-גוטמן ופרופ’ מרק זילברשטיין מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי. פרופ’ אילת פישמן בירכה את מדלג’ על הפרס ואמרה לה: “הלוואי שיהיו לנו בטכניון הרבה סטודנטים כמוך.”
מדלג’ נולדה בכפר קרע שבוואדי ערה ולמדה בתיכון אל קאסמה בבאקה אלע’רביה. “לא היה לי בבית רקע במחשוב, אבל המדע תמיד עניין אותי – ובתיכון התלהבתי במיוחד מפיזיקה ומתמטיקה. מאחר שידעתי שהטכניון הוא הכתובת למקצועות האלה נרשמתי והתקבלתי.”
מדלג’ התחילה את לימודיה בפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי, ואחרי שלמדה כמה קורסים בפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב הצטרפה למסלול המשותף לשתי הפקולטות – הנדסת מחשבים. בתום התואר הראשון היא המשיכה ללימודי התואר שני, שאותם היא צפויה לסיים השנה בהנחיית פרופ’ מרק זילברשטיין מהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי. המחקר, הנערך במעבדה למערכות מואצות(ACSL) , עוסק בניהול מאיצים במערכות חישוב ענן ומתמקד בבניית מערכת הפעלה חדשה שתנהל מאיצים חישוביים כגון GPU תוך השגת ביצועים גבוהים ויעילות מרבית על ידי שימוש במאיצי רשת.
לינה מדלג’ עם פרופ’ דן גייגר, דיקן הפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב
“המנחה שלי תמיד האמין בי ואמר שיש לי פוטנציאל גדול,” אמרה מדלג’ בטקס הענקת הפרס, “אם זה במחקר ואם בהתנדבויות שלי. לכן הוא תמך מאוד וכיוון אותי למקומות שבהם יכולתי לפתח את עצמי בצורה בלתי צפויה. אני יודעת שאתגרים הם המקום הנכון שלי, והעבודה עם פרופ’ זילברשטיין היא הבחירה הנכונה. כל יום אני לומדת משהו חדש; מדע זה משהו שאינו נגמר, והקשה הוא המעניין.”
בשנות הלימודים לתואר ראשון ושני היא לא נחה לרגע. בשלבים האחרונים של התואר היא עבדה באינטל, זכתה בפרס מטעם חברת אמדוקס והנחתה פרויקטים בקורס “פרויקטים ב-Internet of Things” בפקולטה למדעי המחשב. לכל אלה נוספות פעילויות התנדבותיות רבות ומגוונות ובהן מעורבות בהרחבת וויקיפדיה בשפה הערבית, בעיקר בהקשרים של מתמטיקה ומקצועות מדעיים וטכנולוגיים; השתתפות בפרויקט לנדא התומך בסטודנטים ערבים; ומעורבות בעמותת Hasoub המקדמת טכנולוגיה וחדשנות במגזר הערבי.
לקראת סוף התואר הראשון הפכה לינה למנחה האחראית בקורס “פרויקטים ב-Internet of Things” במרכז לפיתוח תוכנה בפקולטה למדעי המחשב (ICST) בהובלת איתי דברן, ובמסגרת זאת היא הנחתה סטודנטים צעירים יותר בפרויקטים רבים בתחום הIoT-. במסגרת מעורבותה בפרויקטים של המרכז היא הובילה פרויקטים לפיתוח מערכות עבור החממה החברתית בטכניון יחד עם עמותות שונות ובהן עמותת לב ח”ש החיפאית. הפרויקטים השונים שנעשו עם החממה עזרו לעמותות בפיתוח תוכנות התומכות בארגון העמותה ובקשר השוטף בין נזקקים למתנדבים ולתורמים. במסגרת זאת עסקה בצמצום בזבוז המזון בישראל, בתמיכה בקהילות חלשות ובתהליכי מחזור חכמים.
“ההתנדבות המרובה שלי למען הקהילה אינה פוגעת בלימודים ואף מקדמת אותי ומוסיפה לי מוטיבציה ללמוד,” היא אומרת. “עדיין לא החלטתי מה אעשה בסיום לימודיי. מצד אחד אני מאוד אוהבת את האקדמיה, כך שלהמשיך לדוקטורט זה בהחלט אפשרי. מצד שני, המחקר שלי כבר כיום יישומי מאוד, ונעשה בשיתוף עם התעשייה, כך שהכול פתוח ואפשרי, גם עבודה מחוץ לאקדמיה. הטכניון מלמד אותנו לחשוב, והדבר הזה הוא כלי חשוב ויעיל מאוד בכל מקרה – כאן בטכניון או בתעשייה.”
חותמים על החוזה. נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון (מימין) וזיו בלפר סגן נשיא עולמי למחקר ופיתוח ומנכ”ל PTC ישראל
חברת התוכנה PTC (נאסד”ק: PTC) והטכניון חתמו על הסכם שת”פ אסטרטגי ארוך טווח. במסגרת ההסכם תקים PTC מרכז מחקר ופיתוח בקמפוס הטכניון בחיפה בהשקעה של 15 מיליון שקלים לחמש שנים. בנוסף תסייע החברה במחקר ובשדרוג של תהליכי לימוד במגוון רחב של תחומים הקשורים לטכנולוגיות ייצור מתקדם. יחד עם הטכניון תוביל PTC מאמצים להקמת מועדון של חברות מתחומי התעשייה השונים שיתמקד בשיתופי פעולה עם התעשייה.
ב-2014 הוקם בטכניון, בתמיכת PTC, המרכז לחינוך לרובוטיקה וטכנולוגיה דיגיטלית השוכן בפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה. המרכז, בראשותו של פרופ’ איגור ורנר, עוסק במחקר ופיתוח של מיזמים ותוכניות חינוכיות חדשניות במדע וטכנולוגיה. המרכז מיישם בתחום החינוך טכנולוגיות דיגיטליות מתקדמות שפותחו על ידי PTC בתחומי האינטרנט של הדברים, תיב”מ ומציאות רבודה. תוכניות הלימוד שפותחו במרכז יושמו בהוראת מאות סטודנטים בטכניון ותלמידי תיכון. בשנים האחרונות הרחיבה PTC את התמיכה בפקולטות שונות דרך קורסים מקצועיים, פרויקטים, הרצאות וימי זרקור.
במסגרת ההסכם החדש תעביר החברה את 100 עובדי מרכז הפיתוח החיפאי שלה, ששכן עד כה בפארק התעשייה מת”ם, לבניין ייעודי בטכניון. החברה מתכננת להרחיב את מרכז הפיתוח בשנים הקרובות.
בנוסף תעניק החברה תקציב שנתי רחב היקף למחקרים משותפים בתחומים אסטרטגיים ובהם אינטרנט של הדברים, מציאות רבודה, סימולציות ו-Generative Design. החברה גם תתמוך בכל הפקולטות בטכניון ותספק מוצרי תוכנה, תעניק מלגות ותמריצים לסטודנטים ולחוקרים, תיזום אירועי האקתון ותחרויות ותהיה מעורבת באופן אקטיבי בתוכניות חינוך.
מימין לשמאל : פרופ’ בועז גולני משנה לנשיא ומנכ”ל הטכניון, פרופ’ אורי סיון נשיא הטכניון, זיו בלפר סגן נשיא עולמי למחקר ופיתוח ומנכ”ל PTC ישראל וד”ר מיכאל רייטמן
נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון אמר כי “פריצות דרך מדעיות וטכנולוגיות מצריכות כיום מחקר רב-תחומי ושיתוף פעולה הדוק בין האקדמיה לתעשייה. התעשייה נמצאת בחזית העשייה היישומית ומכירה היטב את צורכי השוק; האקדמיה, מצדה, מביאה עימה ידע מדעי בסיסי ועומק מחקרי. לכן פועל הטכניון בשנים האחרונות ביתר שאת להידוק קשריו עם התעשייה, וההסכם הנוכחי, שיוביל להקמת סניף של חברת PTC בקמפוס, מעגן קשר רב שנים בין הטכניון לחברה ויאפשר לשני הצדדים להתקדם, לצמוח וליהנות מפירותיו של שיתוף הפעולה הזה.”
זיו בלפר, סגן נשיא עולמי למחקר ופיתוח ומנכ”ל PTC ישראל, אמר כי “בכל העולם מכירים בחשיבות שיתוף הפעולה בין האקדמיה והתעשייה. בהקשר זה צברה PTC15 שנים מוצלחות במיוחד של שיתוף פעולה עם אוניברסיטת אאכן בגרמניה, שבמסגרתו נבנה קמפוס נפרד שכולל מעבדות פיתוח ומחקר עבור חברות שמשתפות פעולה עם הסגל האקדמי. כך כבר הוקמו כמה מיזמים מוצלחים שהפכו לחברות מסחריות. כעת אנחנו רוצים לשכפל את ההצלחה הזאת עם הטכניון ועם השוק הישראלי.”
PTC היא חברה אמריקאית שבסיסה בבוסטון והיא נסחרת בנאסד”ק. הטכנולוגיה שלה מסייעת לחברות בכל העולם לנהל את מחזור חיי המוצר שלהן לרבות תכנון, ייצור, תפעול ותחזוקה של המוצרים בעולם חכם ומחובר. עם לקוחותיה של PTC נמנות חברות ייצור וטכנולוגיה מהגדולות בעולם ובהן טויוטה, לוקהיד מרטין, בואינג, אאודי, קאטרפילר, ג’נרל אלקטריק, רייתיאון, EADS, סמסונג, דל, טושיבה ומוטורולה.
נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון (מימין) וזיו בלפר סגן נשיא עולמי למחקר ופיתוח ומנכ”ל PTC ישראל
מרכז הפיתוח של PTC בישראל פועל מאז 1991 כמרכז הפיתוח הראשון של החברה מחוץ לארה”ב. מאז היווסדו, מובל מרכז פיתוח זה ע”י בוגרי הטכניון שחלקם אף התקדמו לעמדות בכירות במסגרת הגלובלית של PTC. כיום מעסיקה החברה מאות עובדים בשני מרכזי פיתוח בהרצליה ובחיפה. מרכז הפיתוח הישראלי הוא מרכז הפיתוח השני בגודלו בעולם מחוץ לארה”ב והוא אחראי לפיתוח המוצרים המובילים של PTC.
התוכנה של PTC מאפשרת לתכנן מוצרים בתלת-ממד ולנהל את כל חיי המוצר משלב הרעיון, התכן והייצור ועד לתמיכה אצל הלקוח. התוכנה מאפשרת לתכנן את המוצר באופן דיגיטלי, לראות אותו בתלת-ממד, לבחון כיצד כל המרכיבים שלו משתלבים יחד ולאפשר ללקוחות ולספקים לבחון אותו בשלבי התכנון ולשנות אותו בקלות יחסית עוד בטרם הגיע לשלבי הייצור. מחזור המכירות של חברת PTC בשנת 2019 היה 1.25 מיליארד דולר והיא מוכרת את מוצריה ליותר מ-28,000 ארגונים בכל רחבי העולם.
בתקופה זו מתקיימים מפגשי מתעניינים בכל הפקולטות, מוזמנים להמשיך לעקוב ולהישאר מעודכנים.
כל הפרטים מחכים לכם בלשוניות הבאות.
לכל שאלה אנחנו זמינים במרכז המידע הטכניוני בטלפון 04-8295555 בימים א’ עד ה’ בין השעות 08:30-15:00.
אפשר לדבר איתנו גם בפייסבוק ובאינסטגרם (בקרוב גם בווטסאפ).
ניר כהן, תלמיד כיתה י”א בגימנסיה הריאלית ראשון לציון
ניר כהן ממושב נטעים, תלמיד כיתה י”א בגימנסיה הריאלית ראשל”צ, זכה במדליית כסף באולימפאדת מנדלייב לכימיה שהתקיימה השנה במתכונת מקוונת בהשתתפות 25 מדינות.
הנבחרת הישראלית
אולימפיאדת מנדלייב נערכת מזה 55 שנה, וישראל הצטרפה לתחרות בשנת 2016. הכשרת הנבחרת נערכת בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון, בהובלת פרופ’ זאב גרוס והמאמנת הראשית ד”ר איזנה ניגל-אטינגר.
בסוף תהליך שכלל שלושה שלבי מיון ואימונים אינטנסיביים, נבחרו שמונת התלמידים שזכו להשתתף באולימפיאדה: ניר כהן, תלמיד כיתה י”א בגימנסיה הריאלית ראשון לציון; נויה דישון, תלמידת י”א באורט פסגות כרמיאל; איתמר שטייניץ, תלמיד י”ב בכפר הירוק רמת השרון; סאלח בשארה, תלמיד י”ב בעמל 1 ע”ש אבראהים קאסם, טירה; שון צ’רנייב, תלמיד י”ב באורט דנציגר קרית שמונה; נטע אייגר, תלמיד כיתה י’ בשקד דרכא טירת צבי, סימיון קוטליאר, תלמיד י במקיף ג אשדוד; ושלי סקופ, תלמידת י”ב בכפר הירוק רמת השרון.
לדברי פרופ’ זאב גרוס, ראש תוכניות הנוער בפקולטה לכימיה, “חשיבות ההשתתפות באולימפיאדת מנדלייב גולשת מעבר לחוויה ולזכות, כי היא מכינה ומחשלת את התלמידים לקראת IChO – האולימפיאדה הבין-לאומית לכימיה, שבה משתתפות 84 מדינות.”
השנה תתקיים IChO במתכונת מקוונת בין 25 ביולי ל-2 באוגוסט.
ארבעת האולימפיאדות המדעיות לנוער הן פרי מיזם משותף של מדעני העתיד – קרן מיימונידיס ומשרד החינוך, שגם מעורבים באופן עמוק בתהליכי בדיקה, הפקת לקחים והתווית מדיניות.
ב-28 באפריל יקיים הטכניון את t-day – אירוע כלל-טכניוני שנתי של יזמות וחדשנות. מדובר באירוע מהגדולים מסוגו באקדמיה הישראלית. סטודנטים מכל הפקולטות בטכניון מוזמנים להירשם עוד היום להאקתונים שיתקיימו באותו יום: האקתון BME-HACK בהובלת הפקולטה להנדסה ביו-רפואית; האקתון FINTECH של MALAM TEAM ובנק ירושלים; והאקתון ״הטכניון מתלבש חכם״ של החממה החברתית בטכניון.
במקביל לאירוע t-day שיתקיים בעברית ואותו יוביל t-hub מרכז היזמות והחדשנות בטכניון בשיתוף לשכת דיקן הסטודנטים, יוביל מרכז היזמות גם את אירוע יום החדשנות של “ברית האוניברסיטאות יורוטק”, בה שותף הטכניון לצד חמש מהאוניברסיטאות הטכנולוגיות המובילות באירופה. אירוע זה יתקיים בשפה האנגלית.
בית הטכניון שמח להזמין את כלל הסטודנטים, הבוגרים והסגל המינהלי והאקדמי של הטכניון, להירשם להשתתפות באירוע המשולב והמרתק. בין הפעילויות הרבות שיתקיימו ביום זה:
• הרצאת הפתיחה – “להצליח בעולם משתנה” – של פרופ’ יורם יובל
• הרצאתו של גלעד יפת, מייסד ומנכ”ל MyHeritage ובוגר הפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב בטכניון, שיספר את סיפורה של החברה שהוקמה בשנת 2003 ופיתחה פלטפורמה חדשנית ליצירה של עצי משפחה, ולגילוי, שימור ושיתוף של היסטוריה משפחתית. החברה נמכרה לאחרונה בכ-600 מיליון דולר לקרן פרנסיסקו פרטנרס האמריקאית.
• הרצאות של מומחים מובילים בתחומי היזמות והחדשנות מאוניברסיטאות יורוטק, וכן הרצאות של המומחים המובילים בארץ בתחומי כישורי ההצלחה ופיתוח הקריירה, עם דגש חזק על תחום הכישורים הרכים.
• תחרות רעיונות לקידום חדשנות בתעשייה 4.0
• סימולטור של ראיונות עבודה וירטואליים בהובלת חברות ישראליות ובין-לאומיות מובילות, ופעילויות רבות נוספות.
יום היזמות בטכניון מהווה במה לשיתוף פעולה הדוק בין t-hub מרכז היזמות והחדשנות בטכניון, לשכת דיקן הסטודנטים, אס”ט, Technion DRIVE Accelerator וארגון בוגרי הטכניון.
הגידול באוכלוסייה בישראל לאורך השנים לצד מגמה הולכת וגדלה בקרב הציבור הרחב לצאת ולטייל בחיק הטבע מגדילה בהתאם גם את הלחץ והפגיעה במערכות הטבעיות ועל החי והצומח שבהן, לרבות שמורות הטבע שנועדו לשמור עליהן. על מנת למצוא את האיזונים הנכונים בין הצורך וההכרח לשמור על הטבע ועל המינים המוגנים, בהם אלו שבסכנת הכחדה, לבין הרצון להנגישו באופן זה או אחר לאדם ולמטיילים, פועלת רשות הטבע והגנים כגוף הממלכתי האחראי על שמורות הטבע, הגנים הלאומיים ושמירת הטבע בישראל במגוון כלים ודרכים. אחד מהם הוא מיקום ותיחום חניוני לילה ושבילי טיול באזורים מוגדרים מתוך הבנה וידיעה כי ישנה השפעה משמעותית של האדם על הטבע מעצם הכניסה לשטחים טבעיים.
סוגיה זו סביב מציאת האיזון בין השניים, הטבע והאדם המטייל, עמדה בלב מחקר חדש שנערך בטכניון כחלק מעבודת המאסטר של גל גייסלר, בהנחייתו של פרופ’ אסף שוורץ, ובשיתוף עם ד”ר אגאט קולאוני. המחקר בוצע במימון רשות הטבע והגנים כחלק ממגוון סקרים ומחקרים המתבצעים בהובלתה ומטעמה בכל שנה בנושאי שמירת טבע וטיילות. הוא נערך בחניוני לילה קטנים בכל רחבי הנגב ובדק בפעם הראשונה את השפעת הלינה בהם על המערכת האקולוגית המדברית (עופות, מכרסמים, עקרבים וצומח מעוצה).
המחקר התמקד ב”חניוני שלט” – חניונים המהווים שטח מוגדר לשינה ללא תשתיות מפותחות. במחקר נערך סקר אקולוגי מקיף שבחן את אוכלוסיית העופות, המכרסמים, העקרבים והצומח ב-19 חניוני לילה ו-34 אתרי ביקורת סמוכים עם ערכיות אקולוגית גבוהה (ערוצי הנחלים) ונמוכה (מדרונות או פשטי הצפה). “רוב חניוני הלילה בנגב, שנועדו לתת מענה לצורכי הלינה של המטיילים בשטח במסגרת טיולים באזור, ממוקמים כיום בשטחים הפחות ערכיים וחשובים מבחינה אקולוגית כדי לצמצם את הפגיעה של המטיילים במערכת האקולוגית” מסביר דותן רותם, אקולוג שטחים פתוחים מרשות הטבע והגנים.
המחקר הראה שלמיקום החניונים השפעה מכרעת על עוצמת פגיעתם בסביבה – פגיעה זו תהיה גדולה יותר בחניונים הממוקמים באזורים ערכיים מבחינה אקולוגית כגון ערוצי נחלים ומיקום חניונים באזורים אלה צפוי להגדיל את השפעתם השלילית. גם היקף השימוש בחניון משפיע כמובן על פגיעתו בטבע. בעוד חניונים ברמת שימוש נמוכה מאוכלסים על ידי מינים מדבריים מקומיים, והשפעתם השלילית על הסביבה נמוכה, חניונים עמוסים מאופיינים בנוכחות גבוהה של מינים זרים שאינם שייכים למערכת המדברית. “הפעילות האנושית באותם חניונים שמותירה בשטח שאריות מזון ואשפה, מים, זיהום של רעש, אור וריח מפרה את המערכת האקולוגית המדברית והופכת למוקד משיכה למינים מלווי אדם הנמשכים לפעילות אנושית (למשל, דרור הבית, יונת הבית וסנונית רפתות), לעיתים על חשבון מיני המדבר (למשל, עפרוני מדבר, סנונית מדבר, ושחור זנב)” מסביר פרופ’ שוורץ.
“כיום מיקום חניוני הלילה באזורים הפחות ערכיים אקולוגית מוביל לכך שהפגיעה במערכת המדברית היא מצומצמת יחסית מאחר והמגוון הביולוגי באזורים אילו דל מלכתחילה” מסביר גייסלר. “עם זאת, ראינו במחקר שהיקף השימוש בחניוני הלילה הוא גורם מרכזי המשפיע על מגוון המינים, כך שהחשש לפגיעה אקולוגית בחניוני לילה עם שימוש נמוך יחסית הוא מצומצם” מוסיף גייסלר.
לדברי ד”ר אסף צוער אקולוג מחוז דרום ברשות הטבע והגנים, “ניכר כי הממצאים האקולוגיים של המחקר מצביעים כי תכנונם ומיקומם של החניונים אכן מצמצם פגיעה בטבע כפי שהיינו רוצים לראות את השילוב בין שהייה בתחום שמורת טבע ולמזעור הפגיעה בערכי הטבע שבה”
“שאלה נוספת שעלתה בעקבות הממצאים האקולוגים הייתה מה ההשפעה של מיקום החניון באזורים בעלי ערכיות אקולוגית נמוכה יותר על חווית המבקרים?” מסביר פרופ’ שוורץ.
לשם כך, ערכו החוקרים שני סקרי דעת קהל: סקר שביעות רצון בקרב 280 משתמשי החניונים וסקר עמדות מקוון שנערך בקרב 322 משתתפים המייצגים מדגם מייצג של האוכלוסייה הבוגרת בישראל. סקרים אלה בחנו את עמדות הציבור בנוגע לחניוני הלילה בנגב, לתשתיות שבהם ולמיקומם, וכיצד בעיניהם נראה חניון הלילה האידיאלי. ככלל, התברר שהמטיילים והציבור הרחב מרוצים ואפילו מרוצים מאוד מחניוני הלילה, ממיקומם ומהתשתיות שבהם. למעשה, בניסוי העדפה שנערך בסקר הקהל הרחב, נמצאו העדפות חזקות ללינה בחניונים עם תשתיות בסיסיות (שירותים ופחי אשפה) וגישה נוחה, והעדפה חלשה יותר לחניונים עם מגוון צומח גבוה או בינוני (המייצגים אזורים ערכיים). “ממצאים אילו הפתיעו אותנו”, מוסיף שוורץ, “ציפינו שמיקום החניון באזורים פחות ערכיים יוביל לירידה בשביעות הרצון של המבקרים, וכן ציפינו למצוא העדפה לחניונים מורכבים יותר מבחינת הרכב הצומח. למרות שהחוויה האישית שלי בחניוני הלילה מאוד שונה מאשר מרבית המבקרים, נראה שהאסטרטגיה של רשות הטבע והגנים במיקום וניהול החניונים מניבה תוצאות טובות גם למרבית מבקרים וגם לשמירת הטבע”.
לדברי החוקרים אפשר לחלק את קהל המשתמשים בחניונים לשתי קבוצות עיקריות; הקבוצה המחפשת בחניונים את “חוויית הטבע” ולכן תעדיף חניונים שקטים יותר באזורים עשירים בטבע ותקפיד על שמירת הטבע; והקבוצה המחפשת בחניוני הלילה את “חוויית הלינה” ולכן תעדיף חניונים נגישים יותר, מאובזרים ומרובי תשתיות. “חשוב לשמור על שתי הגישות” מסכמים גייסלר ושוורץ, “מצד אחד לפתח יותר חניוני לילה נגישים לציבור הרחב באתרים שאינם ערכיים עם תשתיות בסיסיות, אבל גם לשקול לפתח חניוני לילה בשימוש נמוך באזורים יותר מרוחקים, מבודדים וערכיים אקולוגית לאותו ציבור המחפש חווית טבע עשירה”.
המחקר מראה כי כדי להעריך את הפגיעה של חניוני הלילה בטבע חשוב שלא להתייחס אליהם כאל מקשה אחת אלא להתחשב במיקומם, ברמות השימוש הצפויות בהם ובקהל היעד הצפוי. התייחסות כזו תאפשר לשפר את תכנונם של חניונים אלה ולצמצם את הפגיעה בטבע ובה בעת לתת לציבור המטיילים את הערכים ואת היתרונות שהוא מחפש בחניוני הלילה.
שיקום עצם באמצעות רקמה מהונדסת: חוקרים בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון מציגים בכתב העת Advanced Functional Materials הצלחה ביצירת רקמת עצם המכילה רשת כלי דם. בניסוי בחולדות נקלט שתל הרקמה בהצלחה בעצם הפגועה. את המחקר הובילו פרופ’ שולמית לבנברג וד”ר עידן רדנסקי.
פגיעות שונות בגופנו נרפאות באופן טבעי – שריטות מתאחות, פצעים נסגרים ואפילו נזקים פנימיים משתקמים לעתים ללא עזרה חיצונית; אולם במקרים רבים, למשל במקרה של טראומה או הסרת רקמה סרטנית, הפגיעה חמורה מכדי שהגוף יוכל לגבור עליה ללא התערבות רפואית.
אחת הדרכים לשקם רקמה פגועה היא השתלה ממקור עצמי (autograft) – השתלת רקמה שנלקחה מאיבר פחות חיוני בגופו של המטופל. לדוגמה, במקרה של אובדן רקמה משמעותי בפה ובלסת אפשר כיום לקצור מהרגל רקמה משולבת (עצם ורקמה רכה) ולהשתיל אותה מחדש במקום הפגוע. להשתלה ממקור עצמי יש יתרון מסוים – הגוף אינו דוחה את השתל כפי שהוא עושה במקרה של תרומה מאדם זר – אך גם ישנם חסרונות רבים להליך זה ובראשם הפגיעה באיבר שממנו נקצרת הרקמה. לכן מתנהל כבר שנים רבות מירוץ מדעי אחר פתרונות אלטרנטיביים, ואחד העיקריים שבהם הוא יצירה של מתלה (שתל) מהונדס במעבדה.
ד”ר עידן רדנסקי
קל לדבר – קשה לעשות. כדי שהמתלה יהיה אפקטיבי אין זה מספיק שיהיה מדויק מבחינת צורתו ותכונותיו המכניות; הוא צריך להשתלב באיבר המטרה גם מבחינה ביולוגית ולהפוך לחלק ממנו – רקמה חיה אחת. כאן נכנסים לתמונה ניסיונה רב השנים של פרופ’ לבנברג בהנדסת רקמות וההיכרות של ד”ר רדנסקי עם כירורגיית הפה והלסת – ידע שרכש בלימודי הדוקטורט ברפואת שיניים.
פרופ’ לבנברג נכנסה לעולם הנדסת הרקמות בתקופת הפוסט-דוקטורט שלה ב-MIT, שם פיתחה עם פרופ’ רוברט לנגר את השריר המהונדס הראשון שהכיל כלי דם. מאז היא חוקרת ומפתחת טכנולוגיות חדשות ליצירת רקמות תלת-ממדיות להשתלה שייקלטו באופן מהיר ואפקטיבי באיבר היעד. בשנים האחרונות היא רשמה שורה של הישגים מדעיים ובהם שיפור יצירת כלי הדם ברקמה המהונדסת – שיפור המאיץ את היקלטות הרקמה בגוף – ושיקום חוט שדרה פגוע באמצעות רקמה מהונדסת. בנוסף היא פתחה את המרכז לביו-הדפסה בטכניון, הרותם את ההדפסה התלת-ממדית לטובת יצירת רקמות להשתלה.
ד”ר עידן רדנסקי מוביל בחמש השנים האחרונות כיוון חדש יחסית במעבדת לבנברג – גידול (במעבדה) של רקמה משולבת המכילה שריר ועצם ולא פחות חשוב – את מערכת כלי הדם החיונית להיקלטותה העתידית של העצם המהונדסת בגוף.
יצירת כלי דם ברקמה מהונדסת היא אתגר קשה ממילא, אך היא קשה שבעתיים ברקמת עצם בשל צפיפותה וקשיחותה. הפתרון שפיתחו חוקרי הטכניון מבוסס על צימוד בין העצם לרקמה רכה השולחת לתוך העצם את כלי הדם. כדי לבחון את ישימות הטכנולוגיה בהיבט הקליני הושתלה העצם עם כלי הדם בגופה של חיית המודל ואכן, כלי הדם של העצם המושתלת התאחו עם כלי הדם של האיבר הפגוע, המתלה הוטמע ברקמת היעד ותוך שבועות ספורים הושגה החלמה מלאה.
“המחקר של עידן מבטא את השילוב הייחודי שהפקולטה מקדמת – שילוב בין הנדסה ורפואה,” אומרת פרופ’ לבנברג. “הוא רתם הבנה מעמיקה של תהליכים ביולוגיים, ואת כלל הידע שרכש בלימודי הכירורגיה ורפואת השיניים, לפיתוח של טכניקה חדשה לשיקום רקמות פגועות. היה כאן גם שיתוף פעולה חיוני ומועיל בין פקולטות שונות בטכניון, בין ישראל לחו”ל ובין אקדמיה לתעשייה: את שתלי העצם קיבלנו מפרופ’ גורדנה ווניאק-נובקוביץ’ שבאוניברסיטת קולומביה, ומומחי חברת Bruker-Skyscan סייעו לנו רבות בדימות כלי הדם המהונדסים ורקמת העצם בתוך הרקמות המתחדשות. שיתוף פעולה זה, עם הסיוע הנדיב של קרן המחקר האירופית (ERC) והקרן הלאומית למדע (ISF), אפשרו לנו לרשום את ההישג הזה, שאנו מתכוונים להמשיך ולפתח לטובת השתלה בבני אדם.”
סריקה תלת-ממדית הממחישה את חדירת כלי הדם אל תוך העצם המושתלת בתוך מתלה הרקמה שנוצר
בתום הדוקטורט מתכנן ד”ר רדנסקי לחזור לקליניקה ולהתחיל את תכנית ההתמחות בכירורגיית פה ולסת עם אוריינטציה מחקרית במרכז הרפואי לגליל, תחת ניהולו של פרופ’ סאמר סרוג’י. שם הוא מקווה ליישם את ההישגים של המחקר הנוכחי ולהטמיע פתרונות מתחום הנדסת הרקמות כדי לתרום לטיפול במטופלים. לדבריו, “פגיעות בלסת פוגעות באופן דרמטי באיכות החיים של המטופלים. הדפסת שתלי טיטניום היא פתרון ביניים מועיל עם תוצאות סבירות, אבל עם כל ההתקדמות הטכנולוגית, הטיטניום מאפשר איחוי מכני בלבד בין השתל לאיבר הפגוע, ללא הטמעה ביולוגית. כאן אנחנו נכנסים לתמונה, והשאיפה שלנו היא לפתח במעבדה עצם שלמה שתחליף את הלסת על כל מרכיביה. נדרשת כאן המון עבודה, אבל המחקר שלנו מראה שאנחנו בדרך הנכונה, והוא רלוונטי לא רק לשיקום לסת אלא לכל תהליך כירורגי שמערב עצם ורקמה רכה.”
המחקר נתמך על ידי מענקי ERC (הנציבות האירופית למחקר, תוכנית Horizon 2020), מענק ISF (הקרן הלאומית למדע) ו-NIH (המכונים האמריקאים לבריאות).
כיצד משפיעות תכונות המעברים האקולוגיים על השימוש בהם על ידי בעלי חיים שונים? חוקרים מהטכניון ומאוניברסיטת חיפה בחנו את הנושא על ידי סקירת נתונים שנאספו ממחקרים ברחבי העולם וניתוחם בשיטת מטה-אנליזה.
פרופ’ אסף שוורץ
הכבישים מהווים מחסום פיזי לתנועת בעלי חיים, וגם מחסום התנהגותי המרתיע אותם וקוטע את יכולת התנועה בשטח הפתוח. יונקים גדולים כגון צבאים, חזירי בר ותנים חשופים בעת חציית הכביש לסכנת דריסה, ואף מסכנים את הנוסעים בכלי הרכב המתנגשים בהם. גם בעלי חיים קטנים ובהם מכרסמים ויונקים קטנים אחרים, עופות, זוחלים ודו-חיים נאלצים לחצות את הכבישים תוך חיפוש מזון או בני זוג לרבייה, ואף הם נדרסים במקרים רבים. לצורך פתרון הבעיות הללו, דרושה בנייתם של מעברים אקולוגיים.
לדברי פרופ’ אסף שוורץ מהפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון, “מעברים אקולוגיים הם מבנים המאפשרים חצייה של תשתיות תחבורה על ידי בעלי חיים. הם מהווים פתרון חשוב לבעיית הכבישים ולהשפעתם השלילית על אוכלוסיות הבר.” למרות חשיבותם הרבה לשמירת הטבע ועלותם הגבוהה, הידע הקיים בנוגע להשפעת תכונותיהם של מבנים אלו וסביבתם על השימוש בהם על ידי מינים שונים מוגבל מאוד. זאת משום שהמחקרים בתחום זה מוגבלים לבחינת המעברים האקולוגיים הקיימים באזור המחקר בלבד, ולהרכב המינים המקומי.
בכדי להתגבר על מגבלה זו ערכו חוקרים בטכניון ובאוניברסיטת חיפה מחקר שכלל סקירה שיטתית של הספרות המדעית והמקצועית בתחום זה מרחבי העולם וניתוח סטטיסטי (מטה-אנליזה) כדי להסיק מסקנות כלליות מתוך תוצאות מחקרים אלו. המחקר הוא חלק מעבודת הדוקטורט של דרור דנבום בהנחייתם של פרופ’ אסף שוורץ מהטכניון וד”ר אבי בר-מסדה מאוניברסיטת חיפה, אורנים. לדברי דנבום, “האתגר בתכנון של מעברים אקולוגיים הוא ריבוי הגורמים שיש לקחת בחשבון – מידות המבנה, החומרים שמהם הוא עשוי, צורתו, גידור וצמחייה בסביבתו, נוכחות של בני אדם ועוד. כדי לתכנן את המעבר האקולוגי ביעילות יש להבין כיצד משפיע כל אחד מגורמים אלו על הפוטנציאל לשימוש במבנה על ידי המינים השונים, ולקחת בחשבון כי כל מין מגיב בצורה שונה לאותם גורמים.”
דרור דנבום
במסגרת סקירת הספרות זיהו החוקרים כ-270 מאמרים המייצגים את הידע שנצבר בנושא זה בארבעה עשורים של מחקר מדעי. מתוך מאמרים אלו נאספו תוצאות מחקריות עבור כ-80 מינים המייצגים קבוצות שונות – טורפים גדולים וקטנים, אוכלי עשב, יונקים קטנים אחרים, זוחלים ודו-חיים. החוקרים גילו השפעות רבות, בחלקן מפתיעות, של סוג המבנה, תכונותיו וסביבתו על הסיכוי לשימוש בכל קבוצות המינים. המחקר הוביל לכמה מסקנות מרכזיות החשובות לתכנון של מעברים אקולוגיים. נמצא בין השאר כי כשמדובר ביונקים גדולים כמו צבאים, מעברים אקולוגיים המשמרים שטח פתוח העובר מתחת לגשר דרכים גבוה עדיפים על מעברים עיליים העוברים מעל הכביש ועל מעברים תחתיים העוברים בצינור רחב או מנהרה. החוקרים הראו גם כי לגידור של השטח המוביל אל המעבר האקולוגי יש השפעה חיובית ברוב המקרים על השימוש במבנה. מסקנה חשובה נוספת היא כי למבנים המיועדים לשימוש חיות בר בלבד יעילות גדולה הרבה יותר מזו של מבנים המשמשים לצרכים נוספים כגון ניקוז מים או מעבר של כלי רכב חקלאיים, במיוחד לטורפים גדולים כמו זאבים הנרתעים מנוכחות האדם.
ממצא מרכזי הנוגע לתכנון המבנה הוא היתרון הברור של חומרים טבעיים כגון עץ או סלעים על פני בטון ומתכת, במיוחד כשמדובר במעברים לזוחלים ודו-חיים; צורות קשתיות או מעוגלות על פני מעבר ריבועי; וכן כיסוי צמחייה בשטח המוביל למעברים התחתיים, שכן זו מעודדת את השימוש על ידי אוכלי עשב ומינים נוספים. ממצא מפתיע העולה מהמחקר הינו כי מעברים אקולוגיים צרים וארוכים ולא דווקא רחבים וקצרים, עדיפים כאשר מדובר ביונקים קטנים, למשל קיפודים. “ממצאים אלו,” מסכם דנבום, “יספקו לגופי התכנון ושמירת הטבע בישראל ובעולם בסיס מדעי חיוני לתכנון מעברים אקולוגיים יעילים שיאפשרו את המשך קיומם של מינים רבים שבית גידולם נקטע על ידי הכבישים. ההתייחסות למכלול הגורמים האמורים בתהליך התכנון והניהול של מבנים אלו תבטיח את מימוש מטרתם של המעברים האקולוגיים – שמירת הטבע והסביבה.”
לדברי פרופ’ שוורץ, “המחקר הנוכחי הוא חלק מסדרה של מחקרים הנערכים במעבדה לחקר האדם והמגוון הביולוגי בפקולטה לארכיטקטורה בטכניון כדי להבין טוב יותר כיצד אפשר לתכנן שטחים פתוחים שיתפקדו כמסדרונות אקולוגיים יעילים המאפשרים מעבר של מינים בין שמורות הטבע.”
תמונה קבוצתית מימין לשמאל: ד”ר דויד אליס, פרופ’ אבנר רוטשילד, ד”ר דניאל גרוה ויפעת פיקנרעובדים על המחקר במעבדה. מימין לשמאל: יפעת פיקנר, ד”ר דניאל גרוה וד”ר דויד אליס
חוקרים מהטכניון ומאוניברסיטת בן-גוריון מציגים ממצאים חדשים הנוגעים להמרת אנרגיה סולרית לחשמל ולדלק מימן. במסגרת המחקר שהתפרסם ב- Nature Materials פותחה שיטה חדשנית למדידת יעילות ההמרה של פוטונים למטענים חשמליים ניידים (אלקטרונים וחורים) במוליכים למחצה. בשיטה זו הם גילו גורם לא מוכר המגביל את יעילות ההמרה של פוטונים לזרם חשמלי בתחמוצת ברזל (המטייט). הגורם שהתגלה צפוי להשפיע על יעילותם של חומרים נוספים, בפרט בחומרים בעלי אלקטרונים מקושרים (electron correlated materials), שיש בהם אינטראקציה חזקה בין האלקטרונים לאטומים בגביש. השיטה שפותחה צפויה להניב ידע חדש על האינטראקציה בין אור לחומר בחומרים אלה ולסייע בפיתוח חומרים חדשים לתאים סולריים בעלי מאפיינים ייחודיים.
רקע:
יתרונותיה של האנרגיה הסולרית – אנרגיה שמקורה בשמש – ידועים כבר שנים, והניסיון לרתום אותה לצורכי האדם הוביל לפיתוחים רבים ובהם תאים סולריים פוטו-וולטאיים. התקנים אלה קולטים את חלקיקי האור (פוטונים) בחומר מוליך-למחצה, ואלה מוסרים את האנרגיה שלהם למטענים חשמליים ניידים המוכרים כאלקטרונים וחורים ומקנים להם מתח חשמלי המאפשר להם לבצע עבודה (אנרגיה חופשית). עבודה זו באה לידי ביטוי כאנרגיה חשמלית בתאים פוטו-וולטאיים, ובאופן עקרוני תאים שכאלו עשויים לספק את כל צורכי האנרגיה שלנו.
פרופ’ אבנר רוטשילד
הקושי העיקרי במעבר לאנרגיה סולרית בת קיימה נובע מהזמינות המשתנה של אור השמש לאורך שעות היממה והתלות של אור זה בעננות ובאובך. תפוקת החשמל של תא פוטו-וולטאי נגזרת מעוצמת האור הפוגע בו, ולכן היא משתנה משעה לשעה, מעונה לעונה, ובימים רבים בשנה היא מוגבלת על ידי עננים ואובך. כדי שיהיה אפשר להסתמך על אנרגיה סולרית כמקור אנרגיה מרכזי היכול לספק את הדרישות לחשמל, חום, דלק וצרכים אחרים בכל שעות היממה ובכל עונות השנה יש צורך בהמרתה לאנרגיה הניתנת לאחסון(אגירה)והמרה מחדש לחשמל, חום ודלק בהתאם לדרישה. כך, למשל, אפשר לאגור את החשמל המופק בתאים סולריים פוטו-וולטאיים בסוללות (בטריות) נטענות, ולהמירו בחזרה לחשמל בשעת הצורך. אגירה בסוללות מייקרת את עלות החשמל הסולרי ומתאימה לשימוש בטווח של יממה לכל היותר. אגירה ארוכת טווח, למשל מעונה לעונה, דורשת פתרונות טכנולוגיים אחרים, וכך גם צורכי אנרגיה נוספים, מלבד הפקת חשמל, כגון חימום ביתי ותעשייתי, דלק לתחבורה ועוד.
פתרון שכזה ניתן למימוש באמצעות תאים פוטו-אלקטרוכימיים הפועלים באופן דומה לתאים פוטו-וולטאיים, אך במקום חשמל הם מייצרים מימן על ידי פיצול מולקולות מים לשני מרכיביהם – חמצן ומימן. אלה נאגרים לשימוש עתידי, בין אם לייצור חשמל ובין אם להנעת כלי רכב חשמליים המונעים במימן באמצעות תא דלק המחליף את מערך הסוללות בכלי רכב חשמליים כדוגמת טסלה ואחרים. מימן הנוצר באופן זה מכונה מימן “ירוק” והוא מהווה תחליף אידאלי לדלק פחמימני שכן הפקתו והשימוש בו אינם מלווים בפליטת גזי חממה או כל דבר אחר מלבד מים זכים.
תאים פוטו-אלקטרוכימיים להמרת אנרגיה סולרית למימן “ירוק” מעסיקים קבוצות רבות של מחקר ופיתוח באקדמיה, אולם טכנולוגיות אלה עדיין לא הבשילו ליישום. זאת בעיקר בשל מגבלות החומרים היכולים לשמש בהם. בדומה לתאים הפוטו-וולטאיים, גם כאן לב ליבו של התא עשוי מחומר מוליך-למחצה הקולט את הפוטונים וממיר את האנרגיה שלהם (אנרגיה של קרינה) לעבודה, אלא שכאן העבודה מתבטאת באנרגיה כימית האצורה בקשרים הכימיים של מולקולות המימן והחמצן הנוצרות מפיצול מולקולות המים. לשם כך, המוליך-למחצה טבול באלקטרוליט מימי בעל תכונות קורוזיביות שלא מאפשרות שימוש במוליכים למחצה רגילים כמו הסיליקון המשמש בתאים פוטו-וולטאיים. מגבלות אלה ואחרות מצריכות מוליכים-למחצה אחרים בעלי מאפיינים ייחודיים שאינם בנמצא ברגיל.
ד”ר דניאל גרוה
ממצאי המחקר וחשיבותם:
מזה למעלה מעשור, פרופ’ אבנר רוטשילד וקבוצת המחקר שלו בטכניון חוקרים מינרל הנקרא המטייט (hematite) והוא סוג של תחמוצת ברזל בעלת הרכב כימי דומה לחלודה, בעל קשת המאפיינים הדרושים לתא פוטו-אלקטרוכימי לפיצול מים למימן וחמצן. מחקר זה הוביל לפריצות דרך מדעיות וטכנולוגיות שפורסמו בכתבי עת מדעיים מובילים מקבוצת Nature ואחרים. למרות השיפורים שהושגו בתכונות החומר ומבנה התא הפוטו-אלקטרוכימי, יעילות ההמרה של פוטונים לזרם חשמלי בהתקנים מבוססי המטייט מגיעה לפחות ממחצית הגבול התיאורטי לחומר זה. לשם השוואה, תאים פוטו-וולטאיים מסיליקון מגיעים קרוב ל- 100% מהגבול התיאורטי של סיליקון.
לאחר שנים של מחקר שבו הפכו החוקרים כל אבן בדרך לשיפור תכונות החומר ומבנה התא, הם הגיעו למסקנה שרב הנסתר על הגלוי וחייב להיות גורם נעלם ייחודי להמטייט שמונע הגעה לגבול התיאורטי המוכר לחומר זה. במחקרם האחרון, שפורסם זה עתה בכתב העת המדעי Nature Materials, הם חושפים ומגלים את הגורם הנעלם הזה, ומציעים שיטה חדשה לאיפיונו בהמטייט ובחומרים אחרים. בניגוד לסיליקון ומוליכים למחצה אחרים המשמשים בתאים סולריים והתקנים אופטו-אלקטרוניים אחרים, בהם הפוטונים הנבלעים בחומר מייצרים מטענים חשמליים ניידים (אלקטרונים וחורים) היכולים לנוע בחופשיות וליצור זרם חשמלי, חלק ניכר מהפוטונים המגיעים להמטייט נבלעים באופן שונה באמצעות מעברים אלקטרוניים מקומיים בהם האלקטרון עובר ממצב אנרגטי (הנקרא אורביטל) אחד לאחר באותו האטום עצמו או בקשר הכימי בין שני אטומים שכנים. מאחר שאלקטרון שכזה נשאר ממוקם באתר ספציפי בגביש, אין לו יכולת תנועה (ניידות) ולכן אין הוא יכול לתרום ליצירת זרם חשמלי. לכן, הפוטונים הנבלעים באופן זה “מתבזבזים” ואינם תורמים ליצירת זרם חשמלי (בתא פוטו-וולטאי) או מימן (בתא פוטו-אלקטרוכימי).
ד”ר דויד אליסיפעת פיקנר
בשל תכונות כימיות ופיזיקליות ייחודיות המתבטאות, בין השאר, באינטראקציה חזקה בין האלקטרונים לאטומים בגביש, חלק ניכר (כמחצית) מהפוטונים הנבלעים בהמטייט יוצרים מעברים אלקטרוניים מקומיים מסוג זה. תכונה זו אופיינה לראשונה במחקר הנוכחי כתלות באורך הגל של הפוטונים הפוגעים בחומר, בהמטייט ובכמה תחמוצות מוליכות למחצה אחרות שבהן התופעה נמצאה שולית בהשוואה להמטייט. עם זאת, החוקרים מציינים כי מדובר בתופעה לא מוכרת ולכן קרוב לוודאי שהיא קיימת גם במוליכים למחצה אחרים. עצם חשיפת התופעה והתוויית דרכים לאיפיונה מהווה פריצת דרך מדעית בחקר האינטראקציה בין אור לחומר בחומרים בעלי אלקטרונים מקושרים (correlated electron materials), ויש לה חשיבות מעשית בחקר חומרים חדשים לתאים סולריים בעלי מאפיינים ייחודיים כדוגמת התאים הפוטו-אלקטרוכימיים לפיצול מים למימן וחמצן, נושא המחקר הנוכחי.
את המאמר שהתפרסם בכתב העת היוקרתי Nature Materials הובילו חוקרים מקבוצת המחקר של פרופ’ אבנר רוטשילד מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון, ובהם ד”ר דניאל גרוה (מדען בכיר במחלקה להנדסת חומרים באוניברסיטת בן-גוריון בנגב), ד”ר דויד אליס והדוקטורנטית יפעת פיקנר מתוכנית האנרגיה ע”ש גרנד בטכניון (GTEP), בשיתוף חוקרים מהמכון לחקר דלקים סולריים בראשותו של Prof. Roel van de Krol ב- Helmholtz-Zentrum Berlin. במחקר תמכו מוקד המחקר בנושא פוטוקטליזטורים ופוטואלקטרודות לייצור מימן בתכנית לתחליפי נפט לתחבורה של הקרן הלאומית למדע (ISF), מרכז האנרגיה ע”ש גרנד בטכניון (GTEP) ומכון ראסל ברי למחקר בננוטכנולוגיה (RBNI).
