רוית אלמדוי זכתה "בפרס שני "בתחרות פרס המים של שטוקהולם
30/05/2011
חיים מחוץ לכדור הארץ היו מזה שנים רבות משאת נפשם של חולמים ואנשי מעשה כאחד.
מעבורות החלל של נאס"א - סוכנות החלל האמריקנית – הן אחד מהצעדים הראשונים בדרך ארוכה,
שבסופה עשויים בני-אדם לצאת למסעות ארוכים מאוד בחלל,
ואולי גם ליישב כוכבי-לכת אחרים.
בינתיים, מדענים ומהנדסים ממשיכים לפתח ולשכלל את האמצעים שנועדו להפוך את החיים בחלל לנוחים ביותר.
הבעיות שמוצגות לפתרון במחקר זה הן:
- טיפול ביולוגי בשתן במסלולי עיבוד ביוכימיים בעיות נוספות שתיפתרנה בעתיד בשימוש בצמחי עדשת המים כביופלטרים: - השגת מזון טרי מהצומח עשיר בחלבונים וויטמינים - טיפול ביולוגי בפחמן דו-חמצני בתהליך פוטוסינתזה - השגת גז חמצן לנשימה שנפלט כתוצר לוואי בתהליך פוטוסינתזה. מטרת העבודה: לבדוק כיצד יהיה אפשר להשתמש בכדרורית המים למחזור מים בקולונות. או איך ניתן לנצל באופן יעיל את תוצרי הפרשה (יון האמוניום) ולהפיק מהם תועלת בעזרת מערכות חיים צמחיות במעבורת חלל. הצמח ממשפחת עדשות המים ((Lemnaceae מתאפיין בכמה תחומים שונים:
- * הצמח גדל בצפיפות גדולה כך שהוא יכול להידחס ולא לתפוס הרבה מקום.
- * לצמח יכולת קליטה של אמוניה ובכך יכול לטהר מים מרעלים(שתנן).
- * הצמח בעל ערך תזונתי רב, הוא מכיל 30-40% חלבון. חלבון זה עשיר בחומצות האמיניות ליזין ומטיונין.
- * הצמח גדל בשמש ובצל ומתרבה בקצב המהיר ביותר בעולם הצומח. הוא יכול להכפיל את הביומאסה שלו תוך פחות מ-48 שעות.
- * סוגים מסוימים של צמחים עילאיים ממשפחת עדשת המים עברו התאמה לניצול אמוניום כמקור חנקן מינראלי. צמחים אלו פיתחו מנגנון קליטה מועדפת של יון האמוניום לעומת הניטראט ואכן מחקרים מראים כי קיימת העדפה בקליטת חנקן כאמוניום על פני קליטת הניטראט וניתן להשתמש בהן בתרביות מים ( (Aquaculture וכביופילטרים לסילוק יון אמוניום מהו שתן? שתן מורכב מתמיסה מימית של פסולת מטבולית ומרכיבים נוספים. הנוזל מסונן מהדם ועובר תהליכי ספיגה בחזרה והפרשה עד הרכבו הסופי. השתן מכיל 95 אחוז מים, 0.60 אחוז מלחים (יוני כלור), ו2 אחוז שתנן. למרות האמונה הנפוצה ששתן הוא "מלוכלך", למעשה לא כך הדבר. במקרים של זיהום בכליות או במערכת השתן, השתן יכיל חיידקים, אך פרט לכך שתן הוא למעשה סטרילי וכמעט חסר ריח כשהוא יוצא מהגוף. השתנן הוא תרכובת אורגנית המכילה פחמן, חנקן, מימן וחמצן. נוסחתו הכימית היא CON2H4 או CO(NH2)2. באמצעות ייצור שתנן נפטר הגוף מעודפי חנקן הנוצרים במהלך חילוף חומרים. האמוניה נוצרת באופן נורמאלי בגוף חי בתהליך חילוף חומריםשל חומצות אמיניות. בריכוזים גבוהים האמוניה רעילה ולכן היא מפורקת על ידי הכבד בתהליך מורכב לשתנן, המסולק באמצעות הכליות אל השתן. שתן בחלל: בטיסות הראשונות האסטרונאוטים נאלצו ללבוש חיתולים כל העת. גם כיום, כאשר הם צריכים לצאת מהמעבורת למשימות מיוחדות, האסטרונאוטים לובשים חיתולים. אבל על הסיפון מותקנת אסלה משוכללת. לצד האסלה הזו מוצבות ידיות אחיזה ורצועות קשירה, שהאסטרונאוטים נעזרים בהן כדי לייצב את עצמם כאשר הם מבקשים להטיל את מימיהם. האסטרונאוטים יכולים לעשות זאת באמצעות צינור ששואב את הנוזל לתוכו. רוית: "העבודה שבחרתי לבצע עוסקת בשימוש בצמחי עדשת המים שיהוו ביופילטרים זעירים בתהליך מיחזור מים. עלה הרעיון אצל המנחה שלי להשתמש בהם ולדחוס אותן בתוך קולנות זכוכית על מנת להתשמש בהם להרחקת תרכובות חנקניות (יון אמוניום) שהיא רעילה בריכוזים גבוהים מ 40-50 מ"ג לליטר. הקולנות יכולות לשמש בפיתרון למחזור מים במקומות בהם ישנה בעיית מקום או חלל מצומצם. שימוש בעמודות בהם הצמחים מצופפים יכולה להוות פיתרון במעבדת חלל שבה יש לתת פיתרון לבעיית מים, בעיית שתן ובעיה בהספקת מזון טרי. צמחי עדשת המים מבצעים פוטוסינתזה ובשלדים הפחמתיים הם יוצרים חומצות אמיניות תוך שימוש ביון האמוניום, שבמקרה זה מקורו בשתן. המסקנות שנובעות מעבודת המחקר שלי מעודדות שימוש בעדשת המים בקולונת למיחזור מים המכילים יון אמוניום. העמודות כפי שאנחנו השתמשנו, הממוקמות במצב אנכי בתוך מעמד מיוחד והמוסתות בברזי וויסות, מתאימות לתנאים בהם יש גרויטציה. אם עמודות אלה תשמשנה בחלל יהיה צורך להתאימן למצב אופקי ואפשר יהיה, על מנת לחסוך במקום, ליצור קולונות בעלות צלעות (במקום גליליות) כך שניתן יהיה לצופף קולונה לצד קולונה.
- פן אישי עבודת המחקר הייתה עבורי מהנה ומאתגרת. למדתי הרבה דברים בתחומים שונים שלא הכרתי לפני כן. במהלך העובדה למדתי לתפעל אוטוקלב, ליצור תמיסות בריכוזים שונים, לזרוע צמחי עדשת מים (מבלי לשרוף אותם), ואני שמחה שהוספתי מידע לתחום שבו עסקתי. "
כתבה וערכה המנחה של עבודת הגמר השנתית
דר' עדנה בן יצחק מונסליזה
לצפייה בתמונות נוספות לחץ כאן
