קטגוריות:

בחר הכל

כנס

מחקר

מחקר בפקולטה

פוקוס

חדשות

NEWS

מה מעניין אותך?

כל הנושאים
Advanced chemical oxidation processes
AI
Beetles
Bioelectronics
Biomedical
Biomimetics
Biomimicry
chemical oxidation
CO2 storage
Cyber Security
Deep learning
drone
environment
Environmental implications
exotic mechanics
Geophysical and environmental fluid dynamics
groundwater
Health
Hemodynamics and Biomechanics
Interfacial Phenomena
Machine Learning
materials for water
Mechanical Engineering
Metamaterials
Molecular Electronics
Nanoelectronics
nanomaterials
Nanophotonics
nanotechnologies
Nonlinear optics
numerical modelling
Numerical models
oil and natural gas
optical nanosensors
Optics
Radio Physics and Engineering
Remote sensing of waves
Self-Assembled Monolayers
Smart Biomedical Materials
Social Contagion
Terahertz optics
Topological defects
Transient Free and Submerged Impinging Jets
Viral Marketing
Water waves
מים מזוהמים

מחקר

27.12.2019
ננוטכנולוגיה תשמור על משאבי המים בישראל

ד"ר אינס צוקר מתבוננת על ננוטכנולוגיה דרך עדשות סביבתיות

  • Chemical oxidation
  • materials for water
  • nanomaterials
  • Chemical oxidation
  • materials for water
  • nanomaterials

מוצרים, תהליכים ויישומים מבוססי ננוטכנולוגיה (שם כולל לתחום המחקר והטכנולוגיות העוסקים במערכות שגודלן האופייני הוא בין ננומטרים בודדים לעשרות ננומטרים) מבטיחים יתרונות סביבתיים וברי-קיימא על-ידי חסכון בחומרים, אנרגיה ומים וכן על-ידי הפחתת פליטת גזי חממה ופסולת מסוכנת. מצד שני, התכונות יוצאות הדופן של ננו-חומרים מהונדסים שהופכים אותם לאטרקטיביים כל כך, מהווים גם סיכונים פוטנציאליים לבני אדם ולסביבה.

 

ד"ר אינס צוקר, מרצה בכירה בבית הספר להנדסה מכנית של הפקולטה להנדסה ובבית הספר פורטר ללימודי סביבה של הפקולטה למדעים מדויקים באוניברסיטת תל אביב, שהצטרפה במהלך 2019 לסגל הבכיר באוניברסיטה לאחר לימודי הפוסט דוקטורט שלה באוניברסיטת ייל, חוקרת ממשק שבין הנדסת סביבה והנדסת חומרים את היישומים וההשלכות של ננוטכנולוגיה על הסביבה.

 

במעבדתה של ד"ר צוקר, "המעבדה לננוטכנולוגיה סביבתית", מתמקדים במחקר בתחום מתפתח שנקרא "ננוטכנולוגיה סביבתית". ד"ר צוקר מסבירה כי "תחום הננוטכנולוגיה סביבתית מחבר בין העולמות בהיבט החיובי והשלילי. בהיבט החיובי אנחנו משתמשים באמצעים ננוטכנולוגיים כפתרון לבעיות סביבתיות. בהיבט השלילי, אנחנו בוחנים את רעילותם הפוטנציאלית של ננוחומרים כלפי תאים חיים בסביבה המימית".

 

ננוטכנולוגיה כפתרון לבעיות סביבתיות

זיהום מקורות מי השתיה בישראל במגוון שאריות חומרים אורגנים ואנאורגנים מעלה את הצורך במציאת טכנולוגיות טיפול מתקדמות להסרתם. כיוון שטכנולוגיות הטיפול במים הקונבנציונליות כוללות שימוש אינטנסיבי בכימיקלים ובאנרגיה ואינן יעילות בהסרת מזהמים באופן סלקטיבי, גדל העניין בשיטות טיפול מתקדמות מבוססות ננוטכנולוגיה המאופינות בראקטיביות גבוהה ויכולת תמרון ושליטה בתכונותיהן בכדי להתמודד עם חסרונות טכנולוגיים אלה. באמצעות בקרה על גודל החומר, המורפולוגיה והמבנה הכימי, ניתן להנדס את החומר להשגת תכונות ספיחה, קטליטיות ואופטיות חריגות שניתן לנצלן לטיהור מים, במיוחד עבור מערכות מבוזרות בקנה מידה קטן.

 

במימון משרד המדע במסגרת "ניצוץ קלינטק", ד"ר צוקר מפתחת למשל ננומבנים מולטיפונקציונלים מבוססי מוליבדינום דו-גופרתי (MoS2) לטיהור מים. באופן ספציפי, המעבדה לננוטכנולוגיה סביבתית מייצרת, מאפיינת, ובוחנת שכבות מוליבדינום דו-גופרתי שמסונטזות על-גבי מצעי פחמן כמדיית חמצון וספיחה להסרת מזהמים ממים, ללא צורך בשלב הפרדת החומר הפעיל מהמים המטופלים.

המעבדה של ד"ר צוקר

בתמונה: המעבדה לננוטכנולוגיה סביבתית. מימין לשמאל: כפיר שפירא, ד"ר עמית קומר, זיאן יינג, ד"ר אינס צוקר, ד"ר ינון יחזקאל

 

להעביר את הטכנולוגיה משלב המעבדה לשטח

המאמץ המחקרי בתחום של תהליכי טיהור מים המופעלים על-ידי ננוחומרים מהונדסים מאפשר לנו כיום להשיג יכולות ספיחה וחמצון מרשימים בתנאי מעבדה. עם זאת, כדי להעביר את הטכנולוגיה משלב המעבדה אל שלבי הפיילוט והמימוש בסקאלה מלאה, הנדסת תהליך חייבת להיות משולבת כבר בשלב פיתוח החומרים. בפרט, ננוחומרים מתקדמים לטיפול במים חייבים להיות מתוכננים כך שהם יתפקדו במטריצות מים מורכבות עם רלוונטיות סביבתית, לא רק בתנאים מבוקרים, וכי הם יוכלו לפעול ביעילות במחזורי התחדשות ושימוש חוזר. השחזור והשימוש החוזר הם חשובים במיוחד בהתחשב בדאגות הקיימות הקשורות לייצור המסובך והיקר של ננוחומרים.

גישה המשלבת מומחיות בננוטכנולוגיה ובמדע החומרים עם מומחיות בטיפול במים ובהנדסת תהליכים, תהיה מכרעת בהפעלת מערכות טיפול במים קומפקטיות ויעילות מבוססות-ננו. במעבדתה של ד"ר צוקר לננוטכנולוגיה סביבתית בפקולטה להנדסה אוניברסיטת תל אביב ממשיכים לפתח חומרים מתקדמים לטיפול בזיהומי מים בגישה רחבה ואינטרדיסציפלינרית זו, בדגש על יישומיות וקיימות.
 

ננו, אבל לא בכל מחיר

ד"ר צוקר מקפידה על איזון מחקרי: על אף היתרונות הבולטים של ננוחומרים באפליקציות סביבתיות, ישנו גם מחיר סביבתי לשימוש בהם. החותם הסביבתי מתחיל כבר בשלב היצור וממשיך גם לאחר השימוש על-ידי זליגה של ננוחומרים לסביבה. המעבדה לננוטכנולוגיה סביבתית חוקרת גם את האינטרקציות של ננוחומרים עם תאים חיים ומעריכה את רעילות ננוחומרים שנמצאים בשימוש במעבדה, ומעבר לכך. כך לדוגמא ד"ר צוקר חוקרת את אחד הנושאים הסביבתיים הבוערים ביותר, רעילות מיקרו- וננופלסטיקים בסביבה. ננופלסטיקים, להבדיל מננוחומרים מהונדסים אינם מיוצרים לשימוש באפלייקציות שונות, אלא הם תוצרי לוואי של השימוש המוגבר בפלסטיק בעולם המודרני. אותם פלסטיקים עוברים תהליכי פירוק איטיים בסביבה, ומסכנים את הסביבה ובריאות האדם החשוף לה.

איזון היתרונות וסיכונים של ננוחומרים בסביבה

בתמונה: איזון היתרונות וסיכונים של ננוחומרים בסביבה

 

 

ד"ר ירון טולדו פיתח מערכת למדידת גלים וזרמים בים התיכון לזיהוי סכנות

מחקר

08.09.2019
מדידת זרמים וגלים הראשונה מסוגה באזור הים התיכון

ד"ר ירון טולדו פיתח מערכת למדידת גלים וזרמים לזיהוי סכנות

  • Remote sensing of waves
  • Water waves
  • Remote sensing of waves
  • Water waves

הים נמצא בתנועה מתמדת, שלא כמו השטח היבשתי, ומשנה את תכונותיו בזמנים קצרים יותר באופן משמעותי. התנהגות זו מובילה לצורך במאמץ מתמשך של ניטור בקנה מידה גדול במיוחד לאור תגליות הגז המשמעותיות לחופי מדינת ישראל והתוכניות הנרחבות לפיתוח התשתיות הימיות שהביאו את האזור הימי הכלכלי הבלעדי של ישראל למרכז תשומת לב.

 

ניטור סכנות מהים

מערכת רדאר בתדר גבוה הינה המיכשור היחיד היכול לנטר על פני שטח גדול ובאופן רציף את זרמי השטח והגלים. מערכת כזו מהווה תשתית לאומית ואזורית הן בפן המחקרי של הבנת משטר הזרמים האגני ומשטר הגלים בים העמוק אל מול חופי ישראל, והן בפן האופרטיבי למשל הנצלה של מלחים, התראות צונאמי, זיהוי תנודות של חולות בחופים או התמודדות עם שפכי נפט כתוצאה מהיבקעות מיכלית, המערכת תדע לקבוע מראש לאן הנפט יזרום, לאשדוד או לנהריה.

 

הקמתן של מערכות ניטור

ד"ר ירון טולדו, ראש המעבדה להנדסה ימית ופיזיקה מבית הספר להנדסה מכנית אוניברסיטת תל אביב הקים מערכות ניטור בחופי ישראל - אשקלון ואשדוד. במעבדה הוא וצוותו מנסים לשלב נגזרות תיאורטיות בסיסיות, מודלים מספריים ותצפיות שדה כדי להשיג הבנה מעמיקה של יסודות הפיזיקה של גלי שטח והופעתם בים התיכון. "הקמתן הינה משימה עצומה, הדורשת מציאת מיקומים מתאימים, רצועות חוף זמינות אף באורך של עד כ - 300 מ', הקמת תשתית, מציאת תדרים מתאימים וקבלת אישורים" מסביר ד"ר טולדו. "מטרות המחקר היו להגיע להקמת תשתית לאומית זו, לבצע בחינה ראשונית של הדאטה המתקבל ממנה ולבחון את היכולת לשלב אותה במודלי חיזוי הזרמים. לאחר התגברות על קשיים בירוקרטיים וטכניים רבים, הפרויקט בוצע בהצלחה ואפשר מדידות ראשונות מסוגן באזורינו. העבודה על קידום תשתית חשובה זו עדיין נמשכת"

 

ימין: מפת זרמים רדיאליים המתקבלים מתחנת אשקלון, מרכז: מפת זרמים רדיאליים המתקבלים מתחנת אשדוד. שמאל: מפת זרמים באזור החיתוך בין התחנות ללא מגבלת דיוק גאומטרית. שטח הכיסוי יורחב לרוב המים הכלכליים של הים התיכון עם הפעלת שתי תחנות צפוניות לטווח קצר (חיפה ועכו), שהוקמו לאחרונה וכן תחנה לטווח ארוך שממתינה לאישור תקציבי (עתלית).

 

אלה שמתאהבים בבעיה הם אלה שממציאים לה פתרון

 

הפלסטיק החדש  מנצח בקרב על המדוזות

מחקר

19.06.2019
הפלסטיק החדש מנצח בקרב על המדוזות

פיתוח חדש של פרופ' שחר ריכטר מייצר פלסטיקים מתכלים וידידותיים לסביבה בעזרת תוספים טבעיים לפולימרים של המדוזה 

  • Smart Biomedical Materials
  • Smart Biomedical Materials

מי את המדוזה?

מדוזות הינן יצורים ימיים אשר קיימים מיליוני שנים ונפוצים במרבית מקווי המים הגדולים בעולם. כיום ידוע על כ 200 מיני מדוזות בעולם. למדוזה אין לב, עיניים, דם או זימים. בגופה יש תאי עצב ושרירים שעוזרים לה לנוע, לצוד בעלי חיים קטנים, להגיב לסכנה ולנוס. יש להן אפשרות להבדיל בין אור לחושך באמצעות תאי חישה המצויים בחלק החיצוני של הפעמון ובזרועות החיצוניות שמסביב. גופה מורכב מ 80-90% מים, והשאר מחומרים אחרים כולל חלבונים. למדוזות יש חוש ריח, טעם ומגע/מישוש. הזרועות החיצוניות הינן זרועות הצייד. הזרועות הפנימיות הן זרועות הפה המסייעות להביא את הטרף לחלל העיכול. מזונן העיקרי הוא דגים קטנים, פלנקטון ומדוזות קטנות. בזרועות הצייד מצויים תאי צריבה המכילים בלוטות ארס אשר בנויות משערת חישה ועוקץ. בעת נגיעה בזרועות נורה העוקץ כמו צלצל והארס המצוי בו מוחדר לגופו של בעל החיים.

 

עלייה לא פרופורציונלית באוכלוסייתן של המדוזות

בשנת 2007 גרמה הגדילה באוכלוסיית המדוזות בצפון אירלנד למותם של דגי סלמון בשווי של 2 מיליון דולר. גם בחופי יפן תעשיית הדייג סובלת קשות מתופעה זו. אלו רק שתי דוגמאות לכך שבשנים האחרונות אנו עדים לתופעה מדאיגה של עלייה לא פרופורציונלית באוכלוסייתן אשר גורמת לנזקים אקולוגים וכלכליים רבים. חוקרי מדוזות טוענים שהמדוזות קיימות כבר 500-700 מיליון שנה והפשטות האנטומית שלהן אפשרה להן לפתח יכולות הישרדות יעילות כל כך, עד שהן מאתגרות כל מה שחשבנו על חיים ומוות.

 

מה אם מדוזה יכולה לשמש לייצור פלסטיק?

בדו"ח במימון האו"ם קראו המחברים לנצל את המדוזות אשר מהוות מקור מתחדש לחומרים חשובים לצרכי האדם, למשל שימוש בחלבון קולגן הנמצא בגופן ומתאימים מאוד לטיפול במחלות פרקים (קולגן: חלבון מבני המהווה את המרכיב העיקרי של הסיבים הלבנים ברקמות חיבור, דוגמת גידים, רצועות, עור, עצמות, כלי דם, מעיים וסחוס).

 

קבוצתו של פרופסור שחר ריכטר, העומד בראש המעבדה לאלקטרוניקה ביו-מולקולרית וחומרים מתקדמים במחלקה למדע והנדסה של חומרים והמרכז לננוטכנולוגיה, מפתחת כבר כמה שנים חומרים חדשים המבוססים על מדוזות. בפרסום שהופיע לאחרונה בכתב העת Advnced Sustainble systems הדגימו פרופ' ריכטר, תלמידת המחקר לירון רשף-שטינברגר ושותפו פרופ' מיכאל גוזין שטה איך ליצר פלסטיקים מתכלים וידידותיים לסביבה מהמדוזות. התהליך שבו יוצרו הפולימרים הינו פשוט וידידותי לסביבה. בעזרת הוספה של תוספים טבעיים לפולימרים שהופקו מהמדוזה, הושגה שליטה על תכונותיהם המכניות אשר יאפשרו את שמושם למגוון חומרים מתכלים.

אוניברסיטת תל-אביב, ת.ד. 39040, תל-אביב 6997801
UI/UX Basch_Interactive