במחקר חדש של צוות חוקרים משוויץ שפורסם בכתב העת Science Advances””, נמצא נתון מעניין: עץ הוא הרבה יותר מסתם חומר גלם. במהלך המחקר מצאו החוקרים סוג של ריצוף עץ שמסוגל להפוך אנרגיה של אנשים שצועדים עליו לחשמל, בתהליך פשוט וידידותי לסביבה.
במהלך המחקר הצליחו החקרים לפתח עץ חזק, בעל עמידות גבוה, העמיד נגד מים וניתן למגנוט. המטרה המרכזית של המחקר הייתה להרחיב את מאפייני העץ הקיימים, כך שחומר הגלם יתאים לשימושים חדשים לחלוטין.
הרבה יותר מחומר גלם פשוט
ג’יאנגו סאן, סטודנט לדוקטורט שלקח חלק בצוות המחקר, השתמש בתהליך כימי הנקרא דה-ליגניזציה המהווה בסיס לשינויים והשיפורים בעץ שצוות החוקרים ביצע בשנים האחרונות. כדי להבין את התהליך הכימי, כדאי להכיר את החומרים הבסיסיים המרכיבים את העץ: ליגנין, חצי תאית ותאית. אינגו בורגרט העומד בראש צוות המחקר, מסביר: “ליגנין הוא החומר שעץ זקוק לו כדי לצמוח לגובה רב, מה שלא היה אפשרי ללא הליגנין שמשמש כחומר מייצב שמחבר בין התאים ומונע מסיבי התאית הקשיחים להתכווץ”.
כדי להפוך עץ לחומר שניתן לשנות את צורתו בקלות, נדרשו החוקרים לחלץ מעט ליגנין מתוך העץ – תהליך המושג באמצעות הנחת עץ בתערובת של מי חמצן וחומצה אצטית.
בורגרט מסביר את התהליך: “אנחנו למעשה מנצלים את המבנה ההיררכי של העץ מבלי להמיס אותו, כמו שקורה בתהליך ייצור נייר למשל”. בסיום התהליך, ספוג העץ שנוצר מורכב משכבות דקות של תאית הניתנות בקלות לכיווץ או הרחבה לצורה המקורית – ובמילים אחרות, העץ הופך להיות אלסטי.
חשמל זורם בכפות רגלייך
כדי לייצר אנרגיה וזרם חשמלי מתוך העץ בצורתו הטבעית, צריך ראשית לטפל בעץ כך שיהיו לו התכונות המתאימות לכך. בצורתו המקורית כחומר גלם, העץ אינו גמיש מספיק ועל כן נדרש תהליך ייחודי שיהפוך את העץ לאלסטי. בבדיקות שערכו בקוביות עץ, מצא הצוות של בוגרט ש-30 קוביות יכולות לספק מספיק זרם חשמלי כך שיאירו מסך LCD פשוט – מהבדיקה הזו הם הבינו שהפקת זרם חשמלי מרצפת הפרקט או עץ שאנשים הולכים עליה, בהחלט עולה על הדעת.
כאמור, יצירת מתח חשמלי מתאפשרת על ידי השגת אלסטיות של מוצקים וחומרי גלם (מה שנקרא “מערכת פיזואלקטרית”), והתופעה מנוצלת ברחבי העולם בענפים נוספים מלבד יצירת חשמל מריצוף הפרקט או העץ: אחד השימושים הנפוצים הוא בענף המטרולוגיה, המשתמש בחיישנים המייצרים אות במקרה שבו נגרם עומס מכני, למשל. האפקט נמצא כמתאים לשימוש גם ביישומים ביו-רפואיים: דוגמה לכך הוא החומר עופרת זירוקנט טיטנאט.
לא ניתן להשתמש בחומר על עור אנושי בשל העופרת שהוא מכיל, כשהפתרון לכך הוא הפיכת החומר לאלסטי יותר.
צועדים אל עבר העתיד
כעת כבר ברור שעץ הוא הרבה יותר מסתם חומר גלם: באמצעות המאפיינים הקיימים של העץ ושילוב הממצאים שהתגלו במהלך המחקר הנוכחי, הדרך החדשה להפקת זרם חשמלי קרובה מתמיד.
בבדיקות שנערכו בסוג העץ החדש במהלך המחקר, החומר הראה יציבות יוצאת דופן, נמדדו מתחים חשמליים המספיקים לשימוש כחיישן בעל זרם חשמלי וכן נמצאו ממצאים התומכים בכך שבעתיד קיימת האפשרות לפתח רצפת עץ המסוגלת להמיר את האנרגיה והצעדים של האנשים שהולכים עליה לזרם חשמלי הלכה למעשה. בנוסף, החוקרים בדקו את האפשרות לשימוש כחיישן לחץ על גבי עור אנושי ונמצא שניתן להשתמש בו לשימוש ביו-רפואיים.
לפני שנוכל להשתמש בסוג העץ החדש כחיישן או כריצוף הפרקט בבית המסוגל לייצר זרם חשמלי, נותרו עוד כמה צעדים נוספים. עם זאת, היתרונות של המערכת הפיזואלקטרית ברורים, כשהם מציעים פשטות, חדשנות ותהליך ידידותי לסביבה – והם נחקרים כעת על ידי בורגרט ועמיתי בפרויקט המשך למחקר הנוכחי.
מעבר לכך, כדי להתאים את הטכנולוגיה החדשה לתעשייה ולהביא בשורה וחדשנות אל העולם, צוות החוקרים כבר מנהל מגעים עם שותפים פוטנציאליים במטרה ליצור שיתופי פעולה.
הכתבה היא תוכן מקודם באדיבות תותח הפרקטים – שירותי מכירה והתקנה של פרקטים בפריסה ארצית.
