במסגרת תוכנת מגנטון של המדן הראשי במשרד התמ"ת (נגזרת של תוכנית "מגנט" התומכת במחקרים גנריים טרום תחרותיים) המשדכת בין מוסד אקדמי אחד לתעשייה מסויימת, שודחה המחלקה להנדסה פלסטית ליצרנית הטפטפות "נטפים"

פיתוח ישראלי: טפטפות אקולוגיות מפולימרים אורגניים מתכלים

במסגרת תוכנת מגנטון של המדען הראשי במשרד התמ"ת (נגזרת של תוכנית "מגנט" התומכת במחקרים גנריים) המשדכת בין מוסד אקדמי אחד לתעשייה מסויימת, חברה המחלקה להנדסה פלסטיקה בשנקר ליצרנית הטפטפות  "נטפים". במחקר עצמו משתתפים פרופ' עמוס אופיר ודר' אנה דותן ופרופ' שמואל קניג, דיקן הפקולטה להנדסה בשנקר.

אחד האתגרים הגדולים בשימוש בטפטפות, הוא מה לעשות עם מערכת הטפטוף הפרושה אחרי גמר העונה החקלאית. כיום, טפטפות לרוב משוקעות בתוך האדמה כאמצעי למניעת אידוי ובזבוז מים. אולם לקראת החריש החדש, יש לאסוף אותן על מנת שלא תיגרסנה ותהפוכנה לפסולת שאינה מתכלה ומזהמת. בראיון לפורטל תשתיות אומר פרופ' קניג, "האתגר – פיתוח טפטפת המתכלה ביולוגית לאחר השימוש כדי למנוע איסוף. באמצעות שימוש בפולימרים מתכלים אפשר אף לייצר ביומסה ודשן בסוף השימוש. באדמה, או בקומפוסט, ישנם ביו אורגניזמים בתנאי לחות וטמפרטורות של עד 50 מעלות, אורגניזמים אלה מפרקים את הפולימר ומנצלים אותו כמזון והפולימר נעלם ומתפרק למים ו-CO2 ובסוף התהליך נשאר רק ביומסה."

שליטה בקצב ההתפרקות לפי דרישות הלקוח

את קונספט הפולימר המתכלה חוקרת המחלקה להנדסה פלסטית בשנקר חוקרים כבר קרוב לעשור. "כולל חקר זמן התפרקות הפולימר" אומר קניג, ומזכיר שהתקן הישראלי קובע שעל הפולימר להתכלות תוך 90 יום.

הפולימרים המתכלים מיוצרים ממקורות מתחדשים, לרוב מקורם הוא סוכר, תירס או מחומצה לקטית. על פי קניג, יש גם פולימרים המייצרים על ידי ביו אורגניזמים. "כיוון שהם יוצרו על ביו אורגניזמים, כשמכניסים את הפולימר לאדמה, הביו אורגניזמים באדמה מתחילים לפרק אותם וכך נסגר מעגל בטבע. גם פולימר תירס סוגר מעגל – מעמילן התירס מיוצר הפולימר שבסוף השימוש יתפרק ל-CO2 ולמים." המטרה היא להימנע מפולימרים המיוצרים על ידי פחמן פוסילי "אנחנו לא מוסיפים CO2 למערכת, וכך מפחיתים את טביעת הרגל האקולוגית" אומר קניג.

הפולימרים הללו כבר קיימים באופן מסחרי. "לא המצאנו את הפולימרים, אבל יש דרישות שוק שונות." מסביר קניג "לקוח אחד מעוניין שהטפטפת תיעלם אחרי שישה חודשים ושני אחרי שנה. לשם כך פיתחנו שעון ביולוגי שמאיץ או מאט את תהליך ההכלות." בשנקר פותחו שלושה פטנטים המאפשרים לכוון את קצב ההתפרקות. מפני שהטפטפת נמצאות בשימוש בתנאי קרקע שונים – בנגב או בעמק חפר או בגליל. "לקרקעות במקומות שונים ובאקלים שונה ישנן טמפרטורת שונות המשפיעות על קצב ההתכלות." אומר קניג.

בניסויים שנערכו באיזורים שונים בארץ, שוקעו טפטפות בכמה איזורים שונים אקלימית בארץ, והחוקרים בחנו כיצד ניתן בעזרת הפורמולציה לבקר את קצב ההתפרקות של הטפטפת. נלקחו פולימרים בעלי קצב התפרקות שונה וכן כל מיני חומרים המעכבים את קצב ההתכלות מצד אחד, אבל מביאים את הפולימר להתפרקות מוחלטת אחרי 90 יום מגמר השימוש במערכת הטפטוף. "האתגר הוא לכוון את קצב ההתפרקות שיחל במועד שהחקלאי רוצה ואז על הטפטפת להתפרק תוך 90 יום. השתמשנו בחומרים תעשייתיים שהם פולימרים מתכלים והוספנו להם חומרים שתפקידם להגן על הביו התכלות בשירות, אבל ההתנגדות תיפסק כשהעונה החקלאית מסתיימת, אז מתחילה התכלות מואצת".

המימוש המסחרי צפוי בעוד מספר שנים

לדברי אבי שוויצר, סמנ"כל פיתוח בחברת נטפים, "הפטנט עדיין רחוק מיישום, תחום הפולימרים מתכלים מתפתח מאוד באיטיות וכדי שיגיע לפעילות יקח המון זמן. אני מצפה לראות פולימרי מתכלים קודם כל בשקיות האשפה (כיום השקיות המתכלות מיוצרות על בסיס פולימרים המיוצרים על ידי פחמן פוסילי להם מוסיפים פולימר אורגני כדי להאיץ את קצב ההתכלות) ואז אנחנו נבחן את הנושא מחדש וניישם את זה בטפטוף. המטרה היא חומרים מתכלים ממקורות מתחדשים, אולם טווח המימוש הוא בעוד כמה שנים לפני שנגיע לתפוצה מסחרית"

מחזור חיים של פולימר פלסטי מחומרים מתכלים – שרטוט: המחלקה להנדסה פלסטית, שנקר