החופש מפלסטיק מזהם: ביופלסטיק וחירות סביבתית

החופש מפלסטיק מזהם: ביופלסטיק וחירות סביבתית

בפרויקט הגמר שלה בתואר הראשון בהנדסת חומרים פולימרים, עדן שלום חקרה את הפוטנציאל של חלבון סויה כתחלופה בת-קיימא לפלסטיק המבוסס נפט. היא פיתחה ביופלסטיק (פלסטיק המיוצר ממקורות ביולוגיים מתחדשים). החומר שהתקבל הציג תכונות מבטיחות ויכולת התכלות ביולוגית. כיום, עדן ממשיכה את המחקר במסלול המצטיינים לתואר שני, אליה הצטרפו אווה ולדקובסקי ולי ישמח, סטודנטיות במסלול הממשיכות לפתח את המחקר. במחקרן במאגד +BIO בשיתוף אוניברסיטת תל אביב, בהנחייתה של פרופ' אנה דותן, יחד עם קטי לייבסקי, חוקרת במאגד מטעם שנקר, הן עובדות בערבות הדדית מעוררת השראה וחולמות על מהפיכה ירוקה בתעשיית האריזות ומוצרי הצריכה. 

כוח נשי: מובילות את המהפכה הירוקה

דבר מעניין במיוחד במאגד המחקר +BIO הוא הרכבו: רוב מוחלט של נשים חוקרות. "בכל התא יש בעיקר חוקרות," מציינת לי בגאווה. "זה יפה אצלנו בשנקר". גם במקבילה באוניברסיטת תל אביב, הרוב המוחלט הוא נשי, עם "בחור אחד" בלבד, כפי שמציינות החוקרות.

מעבר למגדר, בולט שיתוף הפעולה המופתי בין החוקרות, המייצר סביבת עבודה מעצימה ותומכת. "אם מישהי מצליחה במשהו, זה תורם לכולן," מסבירה אווה. "זה באמת שילוב של כולן ביחד".

יריעות חד-שכבתיות מחלבון סויה: חזון של אריזות אכילות

"הפרויקט שלי הוא יריעות חד-שכבתיות מחלבון סויה והמטרה שלהן היא להחליף אריזות מזון", מסבירה עדן. "השאיפה הגדולה יותר היא שהן יהיו אכילות". המטרה המשותפת של הפרויקטים השונים במאגד היא ליצור תחליף לפלסטיק שמקורו בנפט, חומר שניתן למחזר בצורה נוחה ומהירה יותר בקומפוסט.

מאגד +BIO, שבו מתבצע המחקר, ממומן על ידי הרשות לחדשנות ומהווה שיתוף פעולה בין שנקר לאוניברסיטת תל אביב, חברות תעשייתיות וגופי מחקר שמטרתם לפתח חלופות ירוקות לפלסטיק המסורתי.

"המאגד עוזר לגופים כמונו, שהם גופי מחקר, וגופי תעשייה לעבוד יחד כדי לייצר חדשנות," מסבירה לי. "הוא מחבר בין חברות בתעשייה שרוצות להתקדם קדימה ומעוניינות בחדשנות וביזמות בתחום של פלסטיקים ירוקים, לבין תאי מחקר".

בראש המחקר בשנקר עומדת פרופ' אנה דותן, ובתל אביב מובילה את המחקר פרופ' מיטל זילברמן. "יחד הן בעצם עוזרות לנו לנהל את המחקר," מציינת לי. "בתל אביב יש היום גם דוקטורנטית שבדיוק מתחילה לעבוד על זה".

התקדמות מרשימה במעבדה

בשנה הראשונה של הפרויקט הצליחה עדן להוכיח שאפשר לעבד חלבון סויה בתהליך היתך, כמו פלסטיק מסורתי. זהו הישג משמעותי שפתח דלת לאפשרויות חדשות.

"הצלחנו להכניס את האבקה של החלבון עם כל מיני תוספים לתוך אקסטרודר – השיטה הסטנדרטית ביותר שמשתמשים בה לייצור יריעות פוליאתילן", היא מספרת בגאווה.

אולם לצד ההצלחות, התגלו גם אתגרים. היריעות מסויה רגישות ללחות ולתנאי סביבה. 

פתרונות חדשניים לאתגרים משולבים

כאן נכנסות לתמונה לי ואווה, שעבודתן מתמקדת בפתרון האתגרים של היריעות החד-שכבתיות. לי מחפשת תחליף למרכך, שיאפשר ליריעה לשמור על גמישותה לאורך זמן.

"היריעה מאבדת את התכונות שאנחנו רוצים לשמור עליהן לאורך זמן," היא מסבירה. "אני עובדת על מודיפיקציה כימית – שינוי המבנה של הסויה – כדי למנוע את זה".

אווה, לעומתה, מפתחת טכנולוגיה שתאפשר יצירת יריעות רב-שכבתיות המשלבות סויה עם חומרים אחרים. "אני מנסה לייצר דבק תרמופלסטי שיוכל לגשר בין היריעה של הסויה ליריעה של פולימר אחר," היא מתארת. "זה יאפשר לנו ליצור מבנה רב-שכבתי ישירות באקסטרודר".

משלימה את המעגל המחקרי קטי, שפיתחה במסגרת התזה שלה יריעות מפולימרים ביו-מתכלים עם תכונות מכניות משופרות. "היריעות שהיא פיתחה ישמשו כ'לחם' בסנדוויץ' של הפתרון הרב-שכבתי," מסבירה לי בהתלהבות. קטי ייצרה יריעות משני סוגים של חומרים: חומר אחד שמקורו מקנה סוכר ויכול להתכלות בקומפוסט, וחומר שני שאמנם מסונתז אך בעל יכולת התפרקות מלאה באדמה.

יישומים בשטח: מהמעבדה אל העולם האמיתי

היריעות שפיתחה קטי נמצאות בשלב מתקדם של בדיקות לקראת ייצור תעשייתי. "אנחנו עומדים בעוד שבועיים לייצר בחברה שמתמחה  בתרכוב בכמות גדולה, ואז להעביר את החומר לחברות שונות שיבחנו אותו ביישומים שונים," היא מספרת בהתרגשות.

בין היישומים המתוכננים: יריעות "מאלץ'" לחקלאות, המשמשות לשמירה על לחות באדמה ומניעת צמיחת עשבים, וכן רשתות לאיסוף וגלגול תבואה. "כיום משתמשים בחומרים שאינם מתכלים, מה שמחייב לאסוף אותם בסוף השימוש – עבודה יקרה ומסובכת. אם נוכל לעבור לפתרונות מתכלים באדמה, נפתור בעיה זו לחלוטין," מסבירה קטי.

יישומים נוספים כוללים אריזות מזון, כלים חד-פעמיים כמו כוסות לשתייה חמה, ואפילו מגנים לשתילי עצים צעירים. "כרגע משתמשים בפוליפרופילן שאינו מתכלה בטבע. כשהמגנים נופלים ומתפזרים בטבע, הם הופכים לפסולת מזהמת," מתארת קטי. "אנחנו רוצים לספק פתרון שמקורו בטבע ומתכלה באדמה."

יתרון ייחודי: שילוב אקדמיה ותעשייה

אחד היתרונות הבולטים של המחקר הוא השילוב בין הגישה האקדמית של אוניברסיטת תל אביב לבין הגישה התעשייתית של שנקר. "היתרון של המקום הזה הוא האפשרות לחשוב בצורה תעשייתית," מדגישה עדן. "רוב הפרויקטים פה הם בשילוב עם התעשייה".

לי מוסיפה: "יש פה מכשור יוצא דופן שהוא אחד לאחד עם מה שיש היום בתעשיות גדולות, רק בגודל קטן למחקר. זה מה שהמקום הזה מאפשר לנו".

קטי מצטרפת: "המחקר הוא מאוד אפליקטיבי. אתה לא חוקר סתם בשביל לחקור. אתה מנסה להשיג מטרה ספציפית, להגיע לערך המספרי שהלקוח צריך, כדי להראות אלטרנטיבה אמיתית למוצרים הקיימים."

ערבות הדדית: מחקר בצוותא

במהלך הראיון בולטת האווירה המיוחדת של שיתוף פעולה בין החוקרות. הן משתפות ידע, מייעצות זו לזו ומפנות זו את זו למאמרים רלוונטיים.

"אם אני רואה שרעיון יכול לתרום לאווה, אני ישר הולכת ואומרת לה, ואותו דבר גם הפוך," מספרת לי. "אנחנו מתחלקות בידע ובניסיון. עדן חקרה את הנושא שנה לפנינו, וכמות הדאטה שהיא אספה והניסיון המעבדתי שלה הם לא יתוארו".

המבנה הפיזי של המעבדה והמשרדים אף הוא תורם לשיתוף הפעולה ולהעצמה ההדדית. "המשרד שלנו במין קונספט של אופן ספייס כזה," מספרת לי. "יש הרבה פגישות שקורות בחלל המרכזי ואז אנשים עוברים, שומעים, וגם לנו יוצא להתייעץ".

קטי מוסיפה שההשראה הגדולה ביותר היא פרופ' אנה דותן, ראש המחלקה להנדסת חומרים פולימריים: "לא משנה עם איזו בעיה את מגיעה אליה, תמיד תמיד יש פתרון, תמיד יש אופטימיות. להיות חוקר באקדמיה זה לא טריוויאלי, כי צריך להיות מוכן לכל תרחיש, ואם משהו לא מצליח צריך למצוא דרך אחרת."

האתגרים הגדולים: כלכליות וסביבתיות

למרות ההתקדמות המרשימה, החוקרות מציינות שני אתגרים מרכזיים בדרך להטמעת הטכנולוגיה בשוק: הבטחת היתכנות כלכלית ושמירה על עקרונות סביבתיים.

"העבודה האמיתית היא לשמור על חומרים מהטבע, כך שהם באמת יעברו קומפוסטציה, אך לשנות אותם מספיק כדי שנוכל לעבד אותם בצורה כלכלית," מסבירה לי.

עדן מוסיפה: "אנחנו לא רוצים להשתמש בחומרים מזהמים או רעילים. אם היה אפשר, זה היה מקל על העבודה, כי בתעשייה משתמשים בחומרים יעילים אך פחות טבעיים".

צופות לעתיד: שינוי בתפיסת הפלסטיק

החוקרות צופות שבעתיד הלא רחוק, אולי תוך 15 שנה, נראה אריזות מזון חד-פעמיות מביופלסטיק שניתן לשים בקומפוסטר, או יריעות חקלאיות שבתום השימוש חוזרות לאדמה או משמשות למזון בעלי חיים.

"הלוואי שנראה אריזות חד-פעמיות מפלסטיק שאפשר לשים בקומפוסטר," אומרת לי בתקווה. "הלוואי שנראה חקלאות שבה היריעות ששימשו לארבעה חודשים הולכות אחר כך לאדמה או למזון של בעלי חיים".

קטי מוסיפה נתון מטריד: "בשנת 2019 בלבד, פסולת פלסטית של אריזות הגיעה לבערך 140 מיליון טון. זה קורה כי הפלסטיק בעולם האריזה משמש לזמן קצר מאוד, והרבה פעמים קשה להפריד אותו למיחזור."

מסר לדור הבא של החוקרים

לשאלה מה היו אומרות לממשיכי דרכן, עונה לי: "נגיד להם בהצלחה, ניתן להם את כל הכלים ואת כל הידע שלנו. תרימו טלפון – אנחנו כאן לעזור".

אווה מוסיפה: "אחד הדברים הכי חשובים זה להגיד שאנחנו שם איתם. בהתחלה זה יכול להיות ממש מפחיד להתחיל משהו מאפס".

עדן מסכמת: "במחקר לא הכל מצליח, אבל עצם הניסיון והמחשבה הם מה שחשוב. גם מדברים שלא מצליחים אפשר ללמוד".

באווירה התומכת והמעצימה של המחלקה להנדסת חומרים פולימריים בשנקר, בהובלתן של פרופ' אנה דותן ופרופ' מיטל זילברמן, ממשיכות החוקרות הצעירות לדחוף קדימה את גבולות הידע בתחום הביופלסטיק. בזכות שיתוף הפעולה הנשי המוביל, הן מקרבות אותנו צעד נוסף לעולם שבו אריזות המזון והיריעות החקלאיות שלנו לא יהיו עוד נטל על הסביבה – עולם שבו נשתחרר סוף-סוף מכבלי הפלסטיק המזהם.

בתמונה(מימין לשמאל): קטי לייבסקי, לי ישמח, אווה ולדקובסקי ועדן שלום. (צילום: תומר סבג)