חדשות טכנולוגיה

קניות באינטרנט נמצאות כבר עשור במגמת עלייה, בארץ ובעולם. בדו"ח הסחר המקוון של דואר ישראל 2020, צוין כי בשנת 2019 נמסרו בישראל 68 מיליון חבילות. אמנם מספר זה ירד משמעותית ב-2020 בשל אי הוודאות הפיננסית המאפיינת תקופות של מגפה, אך המגמה היא של המשך עלייה בנתוני הסחר המקוון. העלייה בסחר המבוסס על משלוחי חבילות מביאה עמה חידושים גם בצורות האספקה של החבילות האלה. אחד החידושים הבולטים והמעניינים הוא אספקה באמצעות רובוטים-שליחים. 

חברת סטארשיפ (Starship) הכריזה בסוף ינואר על המשלוח האוטונומי המיליון במספר שבוצע באמצעות רובוטים-שליחים. החברה, הממוקמת בסן פרנסיסקו, הוקמה ב-2014 וב-2018 השיקה את שירות המשלוחים האוטונומי שלה באופן מסחרי. ציון דרך חשוב נוסף ב-2017 היה שיתוף הפעולה בין חברת סטארשיפ לחברת השליחויות הרמס (Hermes) שהתבטא במיזם ניסיוני של שליחויות באמצעות רובוטים. שנת 2020 הייתה שנה של התרחבות עצומה בפעילות החברה, מ-100,000 משלוחים ב-2019, גדל פי חמישה היקף הפעילות לחצי מיליון. התאמת שירות המשלוחים נטול המעורבות האנושית לדרישות הריחוק החברתי בקורונה, ללא ספק מסבירה את העלייה המואצת בפעילות החברה.

רובוטי המשלוחים של סטארשיפ יכולים לנוע על פני רדיוס של ששה קילומטרים, ובמהירות של שישה קמ"ש, כלומר, במהירות הליכה. הרובוטים מנווטים באמצעות GPS, ומפלסים דרך ברחובות הסואנים ובמעברי החצייה באמצעות מערכת של מצלמות וחיישנים. מערכת צירים גמישה בחלקם האחורי מאפשרת להם לעלות על מדרכות עד לגובה של 15 סנטימטרים, ונורות LED חזקות מבטיחות את נראותם של הרובוטים גם בתנאי תאורה פחותים. בשלב הניסיוני של פעילותם, הם היו מלווים במפעיל וכמו כן היו תחת פיקוח של מרכז בקרה. 

אחד היתרונות של הרובוטים על פני שליחים בשר ודם הוא האפשרות להפעילם בכל מזג אוויר. ואולם היתרון המשמעותי יותר הוא החיסכון בפליטת הפחמן הגלום במעבר משליחויות באמצעות כלי רכב ממונעים לשליחויות באמצעות רובוטים. הרובוטים יכולים להעביר חבילות עם סחורות שהוזמנו באינטרנט, או לבצע שליחויות מזון. לאדם שהזמין את המשלוח נשלח קוד באמצעות מסרון, שאיתו הוא יכול לפתוח את תא התכולה של הרובוט ולהוציא את החבילה שהזמין.

רעיון נוסף להובלת משלוחים באמצעות אנרגיה חשמלית ירוקה במקום אנרגיה פולטת פחמן, הוא משלוחים באמצעות מערכת הרכבות העירונית. שיתוף פעולה בין מכוני מחקר ויצרני טכנולוגיה אחדים בגרמניה הניב מיזם ניסיוני שהחל במרץ 2021 ומתוקצב בסכום של 2.75 מיליון יורו. מטרת הפיילוט, שעתיד להימשך שלוש שנים, היא לבחון אפשרות של אספקת חבילות ברחבי העיר באמצעות מערכת הרכבות העירונית. המיזם הוא שילוב של מודל לוגיסטי חדשני משולב בטכנולוגיות מידע ותקשורת קיימות. הדגש כרגע הוא על עיצוב של "קרון משלוחים" שיהיה מותאם להעברת חבילות, נוסף על הסעת אנשים, וכמו כן פיתוח של ארגז מטען בעל מנגנון פתיחה ונעילה אוטומטיים לאחסון החבילות בעת המשלוח.

הגורם העיקרי להתחממות הגלובלית הוא האחוז הגבוה של הפחמן הדו-חמצני באוויר, ועיקר המאמצים שנעשים כיום להתמודד עם המשבר קשורים בדרך זו או אחרת להפחתת שיעור הפחמן באוויר: צמצום פליטות של כלי רכב, חיות משק וארובות מפעלים; מציאת חלופות לדלקים מזהמים; מחזור חומרים להפחתת כמות הפסולת שצריך לשרוף בסופו של דבר. לצד כל אלה יש גם מי שמנסה פשוט ללכוד את הפחמן בעודו באוויר וכך לדלל את שיעורו באוויר. את הפחמן שמתקבל בתהליך הזה ניתן להטמין בקרקע או אפילו להשתמש בו כחומר גלם לייצור. הנקודה המכרעת היא שכמות הפחמן הדו חמצני באטמוספירה תופחת במידה משמעותית.

החברה השוויצרית קלימוורקס (Climeworks) מפתחת ומפעילה מכונות ללכידת פחמן-דו חמצני מהאוויר. איך זה עובד? המכונה מורכבת מקולקטורים שיכולים לקלוט פחמן באופן סלקטיבי מהאוויר. מאווררים גדולים שואבים אוויר אל תוך הקולקטור, והפחמן שבאוויר נתפס על פני השטח של חומר הסינון שמצוי בתוך הקולקטור. כאשר חומר הסינון רווי בפחמן דו חמצני, הקולקטור נסגר והמפעיל מעלה את הטמפרטורה ל-80 עד 100 מעלות, שגורמים להיפרדות הפחמן  מהחומר המסנן. את הפחמן המזוקק שנוצר בתהליך ניתן לאחסן בדרכים שונות, וקלימוורקס טומנת אותו בעומק האדמה.

המתקן המרכזי של חברת קלימוורקס קרוי אורקה, והקמתו נעשתה בשיתוף פעולה עם החברה האיסלנדית קרבפיקס (Carbfix) המתמחה במינרליזציה תת-קרקעית של פחמן דו חמצני. המתקן ממוקם בקרבת טחנת הכוח הגיאותרמית Hellisheiði, אשר מספקת למתקן אנרגיה מתחדשת. מדי שנה הוא מסיר 4000 טון של פחמן דו חמצני מהאוויר. הפחמן שמתקבל מעורבב עם מים ונטמן בעומק של 2000-800 באדמה, שם מתחוללת ריאקציה של הפחמן לסלע הבזלת, וכעבור כמה שנים הופך הפחמן למינרל.

הפלסטיק נמצא בכל מקום בחיינו, על פי רוב לשימוש חד פעמי או קצר מועד. פסולת הפלסטיק שאנו יוצרים בכמויות עצומות נשארת איתנו, אם במטמנות שעולות על גדותיהן ועם באוקיינוסים החנוקים. מסיבה זו אחד האתגרים המרכזיים שניצבים בפנינו כיום בשאיפה ליצור עולם נקי ובריא יותר הוא מציאת דרך להיפטר מפסולת הפלסטיק. נראה שהגישה השלטת כיום באתגר הפלסטיק הגדול היא מציאת דרכים להשמשה מחדש של פסולת פלסטיק והפיכתה לחומר גלם שוב, איכותי אף יותר. הפלסטיק שמשמש בייצור הוא על פי רוב פוליאתילן טרפתאלט, הסוג הנפוץ ביותר של פוליאסטר אשר מכונה בקצרה PET. זה החומר שממנו מכינים בקבוקי פלסטיק לשתייה, בגדים ואריזות. מדי שנה מיוצרים בעולם 82 מיליון טון מטרי של PET.

מדענים מהמעבדה הלאומית לאנרגיות מתחדשות NREL של מחלקת האנרגיה בממשל האמריקאי, עובדים על פיתוח שיטה להמרה ביולוגית שתאפשר למחזר פוליאסטר לניילון בעל תכונות משופרות שיוכל לשמש במגוון רחב יותר של ענפי ייצור. המחקר הוא שיתוף פעולה בין חוקרים מתחום הכימיה לחוקרים מתחום הביולוגיה.

חוקרים מNREL- ביחד עם שותפיהם מ-ORNL (המעבדה הלאומית אאוק רידג') הינדסו בקטריה שתמיר PET שעבר דקונסטרוקציה לאבני בניין לייצור ניילון איכותי. לכל סוג של פלסטיק יש את התכונות המולקולריות הייחודיות שלו, ובהתאם לכך השיטות לפירוקו הן שונות. PET יכול להיות מפורק למונומרים באמצעות תהליכים כימיים מסוימים. ההמרות הביולוגיות שמהונדסות על ידי המדענים של NREL ו-ORNL ליצירת חיידקי פסאודומונס פוטידה בצירוף תהליך גליקוליזה כימי-קטליטי יכול להפיק מ-PET מוצרים בעלי ערך גבוה יותר.

החומר שמופק בתהליך הפירוק הקטליטי וההמרה הביולוגית מציע ניילון בעל תכונות משופרות: עמידות גבוהה יותר למים, נקודת היתוך גבוהה יותר, וטמפרטורת מעבר-זכוכיתי גבוהה יותר. בהתאם לכך מתרחב מנעד השימושים האפשריים של הפלסטיק, והוא יוכל לשמש גם לייצור חלקי רכב.

זוהי פריצת דרך של ממש בתחום מיחזור הפלסטיק, אך המדענים מוסיפים לפתח את השיטה שגילו, לטייב את הממשק הכימי-ביולוגי ולבחון גורמים רלוונטיים נוספים.

חוקרים מתחום הנדסת הננו באוניברסיטת קליפורניה סאן-דייגו עובדים על טכנולוגיה חדשה לייצור אנרגיה מזיעה. במאמר שפורסם בכתב העת Joule הם מסבירים כיצד פיתחו מכשיר שמפיק אנרגיה מלקטט, תרכובת שמצויה בזיעה, בתהליך חמצון. המכשיר, שמזכיר במראה ובגודל כרטיס סים, מולבש על כרית האצבע, היכן שמתקיימת הזעה מוגברת גם בהיעדר פעילות גופנית. בדרך זו, המכשיר מסוגל לאגור מאות mJ (מיליג'ול) בזמן השינה. המכשיר תוגבר גם בגנרטור פְּיֶזוֹאֶלֶקְטרי שממצה את האנרגיה מהלחץ המכני של האצבע על המכשיר ומגדיל בדרך זו את ההספק ב-20%. החוקרים טוענים כי זהו המכשיר לקצירת אנרגיה מהגוף היעיל ביותר שהומצא אי פעם. הוא מסוגל לייצר 300 mJ של אנרגיה לסנטימטר במהלך עשר שעות שינה.

מחקרים נוספים הראו שהמכשיר מסוגל להפעיל ביעילות מערכות חישה מבוססות ויטמין סי ונתרן. החוקרים אופטימיים לגבי האפשרות שהמכשיר יהיה מסוגל לשמש למטרות רפואיות כמו למשל בהפעלת מד גלוקוזה אצל חולי סכרת. יתר על כן, השאיפה היא לפתח את המכשיר הלאה כדי שניתן יהיה לשלבו בפריטי לבוש כמו כפפות, ונבחנת האפשרות לחבר את המכשיר לטלפונים ניידים בתקשורת אלחוטית, לטובת פיתוח יישומי חישה חדשים.

דאסו סיסטמס הודיעה כי Interstellar Lab השתמשה בפלטפורמת 3DEXPERIENCE שבענן כדי לתכנן ולפתח את BioPod - אב הטיפוס הראשון של מערכת ייצור מזון המקיימת את עצמה, במסגרת הפרויקט לבניית תחנות מוכנות לחלל, המכילות תשתית ומשאבים לתמיכה בחיים ברי קיימה על כדור הארץ, הירח ומאדים. חברי הצוות השתמשו בתיאום וירטואלי כדי לדמות ולבדוק את ביצועי המבנה של BioPod באקלים קיצוני, ואת ביצועי המערכות הביולוגיות שלה, כגון רמות אופטימליות של חמצן, דו-תחמוצת הפחמן, ועוצמות אור הדרושות לצמחים כדי לצמוח.

למערכת BioPod כיפה מתנפחת ברוחב שישה מטרים, באורך עשרה מטרים, ובגובה ארבעה מטרים וחצי. קרומי הפלסטיק שבמעטפת הראשית והחיצונית עשויים מחומרים מרוכבים. המערכת משלבת טכנולוגיית עיבוד גידולים מתקדמת עם ניטור ניבוי לגידול צמחים שלא היו שורדים במערך חקלאי מקורה מסורתי.

חברת Interstellar Lab, חברת מחקר היוצרת בתי גידול וסביבה ביולוגית מבוקרת, כלולאה סגורה לייצור ומחזור של מזון, מים ואוויר, תשתמש בתיאום וירטואלי כדי לחוות ולעקוב אחר פעולות הכיפה ותחזוקתה, וכדי לאסוף נתונים על ייצור המזון והסביבה. פלטפורמת 3DEXPERIENCE תייעל את התקשורת עם הספקים ותאפשר תצוגות פוטו-מציאותיות של המודל התלת-ממדי של BioPod.

מדי שנה נשפכים לאוקיינוסים כעשרה מיליון טונות של פסולת פלסטיק, שהיא בעלת עמידות גבוהה בפני פירוק. מחקר שמטרתו פיתוח חיידק המסוגל לפרק ביעילות פסולת פלסטיק בים נערך בימים אלו על ידי צוות מדענים מאוניברסיטת אריאל, ממכון מיגל ומאוניברסיטת NOVA שבליסבון. הצוות הישראלי מבצע את המחקר במי הים התיכון, והצוות הפורטוגלי מבצע אותו במי האוקיינוס האטלנטי.

צוות המחקר הישראלי, בראשות ד"ר מתן אורן מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית באוניברסיטת אריאל, אוסף באמצעות רשתות איסוף מיוחדות דגימות של חלקיקי פלסטיק זעירים המכונים מיקרופלסטיק מפני הים ומהקרקעית. לאחר האיסוף צוות המחקר מאפיין את הרכב אוכלוסיות המיקרואורגניזמים שנתגלו על גבי פסולת המיקרופלסטיק הזו על ידי שימוש במיקרוסקופ אלקטרוני ומיצוי החומר התורשתי שלהן.

החוקרים משווים את אוכלוסיית המיקרואורגניזמים שנתגלו על גבי שקיות פוליאתילן שהושארו באופן מבוקר בים במשך חודש לזו שנתגלתה על גבי פסולת פלסטיק שנדוגה באקראי בשני אתרים ימיים הסמוכים לרצועת החוף הישראלית. האתרים קרובים זה לזה אך שונים מבחינת מאפייני הסביבה הימית.

מתוך מיקרואורגניזמים רבים שזוהו סווגו 34 חיידקים ו-27 מיקרואורגניזמים איקריוטים שהם בעלי העדפה מובהקת להתיישב על פלסטיק דווקא, בכלל זה זנים שמפרקים פחמימנים, כלומר מסוגלים לפרק פלסטיק.

הרעיון העומד בבסיס המחקר הוא ניסיון לאתר את היצור או היצורים בעלי היעילות הגבוהה ביותר בפירוק פלסטיק, וליצור בעזרת המטען התורשתי שלהם מכונה ביולוגית יעילה לפירוק פלסטיק, כגון חיידק. תוצאות חלקיות של המחקר כבר פורסמו ב-Scientific Reports של כתב העת היוקרתי Nature.

הצורך הדוחק למנוע זיהומי שפכים הביא להשקעה מסיבית בתשתיות, ואולם צינורות שיוצאים מתחנות שאיבה עדיין מאתגרים. פתרונות מבוססי למידת מכונה וניתוח מידע משופר עשויים לתת להם מענה.

מדובר בצינורות מבוססי לחץ שמובילים מי שפכים מתחנת השאיבה למיתקן הטיהור. מאחר שהתשתיות לפעמים ישנות מאוד, תוכניות התחזוקה המסורתיות לא תמיד יספיקו למניעת תקלות בעלות פוטנציאל נזק גדול.

צינורות אלה ממוקמים בנקודות מרוחקות או בלתי נגישות, מתחת לפסי רכבת, כבישים או נהרות, או באזורים בעלי רגישות סביבתית גבוהה, ובמקרה של פיצוץ עלול להיגרם נזק אקולוגי רב. בשל מגבלות טכניות ולוגיסטיות על אפשרויות הניטור בצינורות, תקלה תאותר לא אחת כאשר האירוע כבר יגיע למצב מתקדם ואי אפשר יהיה למנוע את הזיהום.

הודות לפיתוחים טכנולוגיים בתחום עיבוד נתונים ובינה מלאכותית, אפשר לשלב אמצעי ניטור מהימנים במקום להסתפק בהגדרת רף לשיעור הזרימה ובהתרעה כאשר הזרימה עולה על הרף שהוגדר.

BurstDetect, מערכת התרעה מוקדמת ומבוססת ענן של חברת אוברו (Ovarro), מוזנת בנתונים בכמה תדירויות ניטור ומבוססת על אלגוריתם שתפקידו להבין התנהגות נורמלית של תחנת שאיבה. כאשר מאתרים נקודה שקיים בה פוטנציאל לפיצוץ, נשלחת התרעה למרכז הבקרה, לעיתים קרובות בתוך 30 דקות מתחילת האירוע.

גישה זו של "אימון ובדיקה" בלמידת מכונה צוברת יותר ויותר חשיבות בחברות לניהול מים. שפע הנתונים שאפשר לאסוף כעת הוא מעבר למה שמוח אנושי יכול לעבד ולנתח במהירות מספקת, ומכאן היתרון הגדול בלמידת מכונה: היא מאפשרת להפוך את שפע הנתונים לחיזויים אפקטיביים לגבי תקינות התשתיות. אלגוריתם מסוג זה יכול להשתפר, ועם הטמעתו ביותר ויותר מיתקנים, הוא נעשה מדויק יותר הודות להיזון חוזר שמתקבל מחברות המים.

החברה הפינית UPM-Kymmene מקימה בגרמניה בית זיקוק ראשון מסוגו שיזקק תרכובות כימיקליות תעשייתיות מעץ גולמי 100% כתחליף לייצור המסורתי המבוסס על חומרי גלם פולטי פחמן דו-חמצני שמקורם במאובנים. החברה הפינית בחרה בסימנס אנרג'י לספק לה חבילות חשמול, אוטומציה ודיגיטליזציה לבית הזיקוק שנבנה כעת. זה יהיה מיתקן ראשון מסוגו בסדר גודל תעשייתי.

בית הזיקוק יישם הליכים חדשניים כדי להמיר 100% עץ גולמי לתרכובות המשמשות בתעשייה, כגון אתילן גליקול (חומר גלם מרכזי בייצור פוליאסטר), פרופילן גליקול (משמש כתוסף מזון, כממס וכחומר מונע קפיאה) ופילרים מתחדשים (חלקיקים שמוסיפים לחומרי גלם כדי לשפר את תכונותיהם לפי טיבו של התוצר הסופי). כל התרכובות האלו יוצרו באופן מסורתי מחומרי גלם מבוססי מאובנים. חברת UPM תייצר אותם במיתקן החדש מחומרי גלם חלופיים, שיקטינו מאוד את עקבות הפחמן הדו-חמצני של התוצרים הסופיים, בהם בקבוקי פלסטיק, חומרי אריזה, טקסטיל ותוצרי גומי לתעשיית הרכב.

חלקה של סימנס בפרויקט כולל חשמול - מערכת להזרמת חשמל במתח בינוני ונמוך ומערכות הנעה (מרכז בקרה, מנועים); אוטומציה - מערכת בקרה כוללת לתהליכים, כולל בטיחות בחללים נפיצים; דיגיטליזציה - יצירת תאום דיגיטלי שלם למיתקן כולו, שיכסה את מחזור החיים השלם, מהנדסה משולבת לתפעול משולב.

פעילות המיתקן מתוכננת לסוף 2022. הוא אמור להגיע לקיבולת שנתית של 220,000 טון.