מגזין המים הישראלי

הנדסת מים

2. כלים המציבים סדר עדיפויות, וממקדים מטרות.

הם מנחים את המתכנן היכן להשקיע את

משאבי התכנון;

3. כלים המגדירים מדדים, ומסייעים למתכנן

למדוד אם המטרות שהוצבו אכן הושגו.

מתכנן ביומימטי משתמש בטבע כמחולל

( חדשניים

idHD JHnHUDWRU

רעיונות תכנוניים )

ֶּ

ומקיימיםבעיקרבשלבהראשונישלתהליךהת

ההנדסי, שלב התכנון הרעיוני. בשלב זה מורחב

מגוון הפתרונות האפשריים על-ידי בחינת הפתרונות

המקיימים של הטבע. מתכנן ביומימטי משמש בטבע

גם כמדד ברמת-על, המגדיר מה למדוד. כך, למשל,

הרעיוןשלמדידתתפקודיםשלעירבהשוואהלמערכת

אקולוגית יכול לנבוע מתהליך תכנון ביומימטי, אבל

LCA

למדידה עצמה דרושים כלים אחרים, כגון ניתוח מחזור חיי מוצר

/iIH &\FOH $VVHVVPHnW

)

העובדה כי הלמידהמהטבע מיושמת בשלבים הראשונייםשל תהליך התכנון

ההנדסי עונה על צורך מהותי בכלים להטמעת קיימות בשלבים הראשונים

של תהליך התכנון. לשלב התכנון הרעיוני השפעה מכרעת על התכנון הסופי,

אך בשלבים אלה חסר מידע מפורט לגבי הרכב החומר וצריכת האנרגיה,

הנדרשים על פי רוב לניהול תהליכי תכנון מקיים. בשלב התכנון הרעיוני יש

לבסס את התכנון יותר על אסטרטגיות ועל עקרונות תכנוניים מקיימים,

שיכולים להיגזר מהטבע. למעשה, עקרונות אלה הם כבר הידע המזוקק,

לאחר הפשטה, שנגזר מהתבוננות במערכות ביולוגיות רבות ומנוסח בצורה

שמאפשרת את העברתו ליישומים שונים. עקרונות תכנוניים מקיימים זוהו

כיחידות בסיסיות להעברה אנלוגית ביומימטית, ולכן הזיהוי שלהם הוא

קריטי להצלחת תהליך תכנון ביומימטי מקיים . עקרונות תכנוניים מקיימים

יכולים להיות קשורים, למשל, לקשרים בין מבנים לפונקציות , והם דוגמה

לעיקרון תכנוני מקיים של התאמה בין מבנה לתפקוד. כך, למשל, הקשר בין

מבנה הבליטות לתפקיד הסרת הלכלוך בעלה הלוטוס, הוא דוגמה לעיקרון

תכנוני מקיים של התאמת מבנה לתפקיד, כאשר הבליטות מאפשרות

הסרת לכלוך ללא השקעת אנרגיה או חומר נוספים מצד העלה.

דוגמאות לכלים ביומימטיים לתכנון מקיים

כדי לתמוך בתהליכי תכנון ביומימטיים לצורך העברת של פתרונות

מקיימים מן הביולוגיה להנדסה, פותחו מספר שיטות וכלים ביומימטיים

לתכנון מקיים:

”מעריסה לעריסה”

דוגמה לשיטה לתכנון מקיים בהשראת

הטבע הוא תכנון ”מעריסה לעריסה”,

גישה תכנונית שפיתחו הארכיטקט

MiFKDHO

והכימאי

:iOOiDP MF'RnRXJK

, שמחקה תהליכי ייצור בטבע

%UDXnJDUW

המאופיינים בייצור, בצריכה ובפירוק

שמאפשרים לחומרים להתמחזר שוב ושוב.

הגישה נותנת מענה לכשל התכנוני המוגדר

כתכנון קווי ”מעריסה לקבר”, שמתחיל

בכריית משאבים ומסתיים במטמנה.

מקורות ההשראה לגישה התכנונית החליפית,

”מעריסה לעריסה”, הם מערכות טבעיות המאופיינות

בזרימת משאבים מעגלית, בהתפרקות החומר

ובחזרתו לטבע. מושג הפסולת הקיים בתעשייה, מוחלף על פי גישה זו

במזון. בטבע, פסולת של אורגניזם אחד היא משאב חיוני ונדרש לאורגניזם

אחר. כך, למשל, אם נתבונן בפריחת הדובדבן, נזהה אלפי פרחים שלכאורה

עשויים להיתפס כ”בזבוז”, אך למעשה פרחים אלה אינם פסולת - הם

מתפרקים בסוף חייהם, מזינים מיקרואורגניזמים, חרקים וצמחים,

ומעשירים את האדמה. הביומסה של הנמלים בעולם גדולה פי ארבעה מכל

הביומסה של המין האנושי, אך התפקוד שלהן מעשיר את הקרקע ומטייב

אותה, מאביק צמחים, מפיץ זרעים ועוד. אם כן, הגישה התכנונית ”מעריסה

לעריסה” מכוונת לתכנון מערכות תעשייתיות וטכנולוגיות בעלות חילוף

חומרים ביולוגי או טכנולוגי, כך שבסוף חיי המערכת יחזור החומר להזין

מערכות אחרות, כמו בטבע.

בבסיס גישת ”מעריסה לעריסה” השואבת את מקורות השראתה מן הטבע,

, שאינה מסתפקת במזעור נזקים

(FR (IIHFWiYHnHVV

עומדת גישת ה-

לסביבה ובהפחתת הזרימה מעריסה לקבר, אלא חותרת לתכנון ”מעריסה

לעריסה“ שמאפשר למשאבים לשמור על איכותם.

אינה רואה בתעשייה גורם מזיק, אלא מחפשת

(FR (IIHFWiYHnHVV

גישת

את הדרכים להפוך אותה למועילה כפי שתהליכי הייצור בטבע מועילים.

על פי גישה זו, התעשייה יכולה להיות כל כך בטוחה, יעילה ומעשירה, שלא

נצטרך להרחיק ממנה את הפעילות האנושית.

”עקרונות החיים”

דוגמה נוספת לכלי ביומימטי המבוסס על עקרונות תכנוניים מקיימים בטבע

הוא ”עקרונות החיים”. ”עקרונות החיים” הם השם שניתן לאסטרטגיות

קיימות בטבע שחוזרות בקרב אורגניזמים שונים ובקני מידה שונים, ומייצגות

את פתרונות הטבע להישרדות ולהמשך קיום תחת מגבלות החיים. מספר

מאמצים נעשו עד כה לזיהוי עקרונות אלה, אך הליבה מרוכזת ב”עקרונות

, שפותחו והועמקו

%iRPiPiFU\ 3.8 ,nVWiWXWH

החיים” של המכון האמריקאי

במהלך השנים. הגרסה האחרונה של העקרונות הללו מוצגת באיור 1.

”עקרונות החיים” כוללים שש אסטרטגיות מרכזיות ועשרים עקרונות

תכנוניים, שחוזרים בטבע במערכות ביולוגיות שונות כדי להבטיח את המשך

שרידותן. עקרונות אלה מבטאים את עקרונות הקיימות בטבע.

כך, למשל, אסטרטגיה מרכזית שזוהתה היא ”יעילות בשימוש במשאבים”

(. אורגניזמים ששורדים מדגימים שימוש יעיל

%H UHVRXUFH HIÀFiHnW

)

במשאבים, תוך ניצול הזדמנויות ויצירת פסולת מזערית. עקרונות תכנוניים

איור 1 - עקרונות החיים

תהליך תכנון ביומימטי מההנדסה לביולוגיה מתחיל

באתגר התכנוני. בהמשך מאתרים מערכת ביולוגית

המדגימה פתרון לאתגר. הפתרון הביולוגי נחקר,

ומיושם בפתרון הטכנולוגי המפותח