כשאזדרכת נגועה בחיידקי פיטופלסמה - איגור ארמיאץ'

 

ענף של איזדרכת עם זיהום של פיטופלסמה.
רעננה, ינואר 2020. צילום: איגור ארמיאץ'

עץ האזדרכת (Melia azedarach) הזה סובל מזיהום של חיידקי פיטופלסמה (Phytoplasma), הגורמים לו ללבלב בעפצים צפופים, במקום שיצמיח ענפים ועלים רגילים. במצב זה, יכולת הרביה של הצמח נפגעת משמעותית, אך הוא לרוב לא מת.

משעץ אחת חלה, הפיטופלסמה תועבר על-ידי ציקדות לעצים סמוכים, ליצירת נוף עצוב ומאוד דקורטיבי.

איגור ארמיאץ' הוא דוקטורנט באוסף העכבישנים הלאומי

פורסם בדף הפייסבוק "ארצות החמרה - שמירת טבע במישור החוף" - 27 בינואר 2020

תעמולת השקר והמניפולציות של מתנגדי החיסונים - ראובן נוה

 

מזמן לא כתבתי כלום על מתנגדי חיסונים אז כדי שלא ירגישו מקופחים הנה משהו ארוך ומעוצבן.

למי שלא שמע, בשבוע שעבר ארגון הבריאות העולמי יצא בבשורה משמחת מאוד שמתוך שלושת זני הפוליו, זן 3 הוכרז כמוכחד (זן 2 כבר הוכחד לפני כמה שנים) מה שמותיר אותנו עם זן 1 בלבד וגם הוא בדרך להיעלם כמו קודמיו. זו בסה"כ בשורה משמחת ביותר אבל כאמור באתי לדבר על מתנגדי החיסונים ולא על מחלות מודברות. בשוטטותי ברשת ובתגובה לאזכור הידיעה המשמחת הנ"ל, תועמלן התנגדות לחיסונים אנונימי כלשהו ציין את העובדה שבכלל אין קשר בין החיסונים להדברת הפוליו ולמעשה החיסונים רק גרמו ליותר מקרי שיתוק, וכראיה הביא את התמונה המצורפת. בתמונה רואים (כפי שהכותרת מציינת), את מקרי הפוליו וה-AFP (acute flaccid paralysis, בעברית שיתוק רפה חד אאל"ט) מאז 1988, כשהחל המבצע הגדול להדברת הפוליו, ולכאורה אמורים ללמוד שמאז שהמבצע החל מספר המשותקים רק עלה והנה לכם.

[להבהרה: התמונה לקוחה מתוך ספר תעמולה אנטי חיסוניסטי. לאחרונה הספר הזה זכה לביקורת אוהדת מאוד בביטאון ההסתדרות הרפואית והעורך הראשי של הביטאון, פרופ' שיינפלד, צוטט כאומר "לא התרשמתי שהספר מכיל שטויות"]

הבעיה הבסיסית עם התמונה הזו היא שהייתי מצפה גם מהססן החיסונים הנאיבי ביותר להרים כמה גבות מול הטענה. נניח שאכן אין קשר בין החיסון למחלה. אז למה בכל זאת המחלה יורדת דרמטית מ-1988 עד 1995 (בהערת אגב, כאן מדובר על מקרים מדווחים, המספרים המוערכים מצביעים על ירידה דרמטית הרבה יותר אבל נעזוב את זה) ואין עליה במקביל במקרי השיתוק הרפה החד? ואיך פתאום בבת אחת מקרי ה-AFP שהיו אפס עגול עד שנת 1995 מתחילים לקפוץ? מה קרה בדיוק עם החיסון ב1995 שגורם לכך? ואם החיסונים גורמים לעליה, למה פתאום בסביבות שנת 2010 היא נעצרת והמספר מתחיל להיות קבוע?

הסברים "הגיוניים" מצד מתנגדי החיסונים עשויים להיות שהחיסון הוא הגורם למקרי השיתוק הללו ואז לא ברור לי בכלל מה קרה בין 1988 ו1995 ולמה אז לא היו מקרים כאלה, מה גם ששאר הנתונים לא מסתדרים במיוחד, או שהממסד המרושע החליט לספר לעולם שאין יותר פוליו ובמקום זה לכל מקרי השיתוק התחיל לקרוא AFP וזה לא מסתדר לא עם הירידה בין 1988 ו-1995 ולא עם העובדה שפתאום יש הרבה יותר מקרים מאשר קודם.

אבל כמובן שאין שום סיבה או טעם לחפש היגיון בטיעונים מהסוג הזה, מפני שההסבר הוא הרבה הרבה יותר פשוט, ולמעשה כל מי שיגגל מילות מפתח רלוונטיות ימצא את התשובה. הסיבה היא שמכיוון שאחד הגורמים לשיתוק רפה חד (אבל ממש לא היחיד, בישראל למשל יש בסביבות ה-10-20 מקרים בשנה על פי הדו"חות שמשרד הבריאות מפרסם) הוא וירוס הפוליו, ארגוני הבריאות החלו לנטר באופן קפדני מקרי שיתוק רפה רך על מנת להבין האם מדובר בפוליו או בסיבה אחרת. והסיבה שמתחילים לראות גרפים רק מ-1995 היא פשוט כי אז התחילו את תהליך הניטור, כחלק ממבצע ההדברה ומספר שנים מועט אחרי שהתחיל. כל הנתונים המופיעים בגרף - העליה הפתאומית במקרים, העליה ההדרגתית עד סביבות שנת 2010 (מן הסתם הניטור לא היה מלא מכל העולם בבת אחת) ואז השמירה של מספר מקרים עולמי קבוע יחסית (כמאה אלף מקרים בשנה), כולן מוסברות באופן הגיוני ומלא על ידי ההסבר הפשוט הזה.

אבל כאמור, אין כאן צורך בניחושים - הסברים על הניטור ועל תוצאות הניטור (מספיק לגגל AFP + surveillance למשל) מופיעים בשלל מקומות ברשת, ויש אפילו אתר של ארגון הבריאות העולמי שמאפשר לשלוף את הנתונים (מאז שנת 2000) בקלות ובחתכים מדינתיים, אזוריים או עולמיים.

אז מה אפשר ללמוד מהעניין הזה? כמה מסקנות די בסיסיות:

1. כמו כמעט בכל מקרי תעמולת ההתנגדות לחיסונים, התעמולה הזו מביכה ברמתה ובשקריות שלה. מדובר באמת בגרף ששילוב של היגיון פשוט וקצת חיפוש בגוגל מספק לו הסבר מלא ולא נדרש להיות איש מקצוע כדי לעמוד עליו (ואם צריך להזכיר, אני לא איש מקצוע). אפשר לקונן על איך בכל זאת אנשים נופלים ברשת של השטויות המביכות האלה, אבל אם לראות את חצי הכוס המלאה - באמת צריך להודות לתועמלנים הללו שהם מספקים מידע כל כך קל להפרכה ושחוסר המקצועיות של מי שיצר אותו כל כך בולטת לעין. ובעיני מי שנתפס בהונאה כל כך מגוחכת פעם אחת (כמובן שאצלם מדובר בהרבה יותר מפעם אחת) לא ראוי שיתייחסו לשום טענה שלו מכאן ואילך.

2. ואם כבר חצי הכוס המלאה - בסופו של דבר הגרף הזה מתאר את העובדה המופלאה והמדהימה שבזכות מבצע הדברת הפוליו אכן מספר המקרים המדווחים ירד מעשרות אלפים ב1988 (הכמות המוערכת היא כאמור כ350000) לכמות אפסית כבר החל מראשית העשור הקודם. רואים את זה מעולה בגרף ובכל זאת מגיעות תודות למתנגדי החיסונים שהם מפיצים את המידע החשוב הזה.

3. והדבר האחרון שהגרף מלמד זה עד כמה תעמולת ההתנגדות לחיסונים היא תעמולה פרזיטית. הפעם לא במובן של פרזיטיות בכך שמתנגדי החיסונים מסתמכים על חסינות העדר שתגן עליהם, אלא בשימוש של התעמולה בנתונים שנאספו בקפידה ומגיעים מהאויב הראשי שלהם, ארגוני הבריאות בעולם. ולא רק שארגון הבריאות העולמי אוסף ומפרסם את הנתונים הללו אלא שהוא עושה זאת מתוך מטרה לפקח ולנטר ולוודא שאכן מקרי הפוליו נעלמו, ועל הקפדנות והזהירות הזו התעמולה הארסית והשקרית הזו תופסת טרמפ מרושע. זה כמובן לא המקרה היחיד, ודוגמה דומה קיימת בדרך שבה מנוצלת מערכת הVAERS, אבל זה לפוסט אחר. בכל אופן, זה מדהים איך שהעובדה שארגוני הבריאות מפרסמים מידע נגיש לכל, מתומרנת והופכת לתעמולה נגד הביג פארמה שרק עסוקה בלשקר ולרמות ולהסתיר מאיתנו מידע.

אבל כדי לא לסיים בטון זועם, אני שוב אזכיר שכל זה לא יעזור להם. מבצע הדברת הפוליו הוא אחד ההישגים האנושיים הגדולים ביותר והוא יסתיים בסופו של דבר בהצלחה, ודור הילדים הנוכחי יזכור את הפוליו כפי שהדור שלי זוכר את האבעבועות השחורות. וכל זה על אפם ועל חמתם וחרף כל ניסיונותיהם של התועמלנים למיניהם לפגוע בתהליך.

קצת מקורות:

האתר עם מידע על מקרי ה-AFP העולמיים

מסמך עם הסבר על תהליך הניטור בהודו (שהתחיל ב-1997)

אתר עם הסבר על התהליך בקנדה (שהוכרזה כנקייה מפוליו ב-1994)

Werner Huth, Wikimedia commons

ראובן נוה (PhD, מוסיקולוגיה), הדיוט בנושאי רפואה שמשתדל תמיד להקשיב לאנשי מקצוע.

פורסם בדף הפייסבוק של המחבר, אוקטובר 2019

ליסטריוזיס בהריון - מבט אישי ומשפחתי - איתן הוך

 

סגן שר הבריאות, שבפועל מכהן כשר לכל דבר, איים ושיחד (לכאורה) בכדי למנוע סגירת מסעדה בה נמצאו חיידקי סלמונלה וליסטריה. הידיעה הזו גרמה לי לדמוע אתמול.

הפעם הקודמת בה אני זוכר את עצמי עם דמעות, היתה בערך לפני שש שנים. עינת - אז בחודש חמישי - היתה באישפוז ותרבית הדם שלה חזרה חיובית לליסטריה.

בהכשרתה עינת דיאטנית קלינית ובעוונותי אני ביולוג. בניגוד לליצמן שאמר בחקירתו "אני לא יודע מה זה חיידקים", אנחנו הבנו מיד מה זה אומר.

הליסטריה היא חיידק ערמומי. החיידק "מאפשר" לתאי מערכת החיסון לבלוע אותו ואז ממשיך להתרבות בתוכם כך שתאי מערכת החיסון עצמם הם אלה שמאפשרים לו לחדור לזרם הדם ומשם למקומות אחרים בגוף. בשל הערמומיות הזו ויכולת החיידק להסתנן למקומות מגוונים ברחבי הגוף, מחלת הליסטריוזיס הנגרמת היא מחלה קשה.

בעוד שאצל רובינו מערכת החיסון מצליחה להשתלט על החיידק בזמן, נשים בהריון, ילדים, קשישים, ואנשים בעלי מערכת חיסון מוחלשת נמצאים בסיכון גבוה לפתח ליסטריוזיס. על פי הנתונים כ-30-20 אחוזים לא ישרדו את המחלה.

עינת סבלה מאלח דם חמור, כשל בתפקודי הכבד, ודלקת ריאות. היא בילתה כמעט חודש באשפוז, כולל שבוע בטיפול נמרץ. היא קיבלה 12 גרם אנטיביוטיקה ליום, ישירות לווריד, במשך שבועיים. 

אני מדען. אני לא אמור להאמין לניסים, אבל עינת ויוגב שרדו בנס. לא במובן שאתם חושבים - אני לא מאמין שכח עליון היה מעורב. הנס הוא שלמרות ששר הבריאות שלנו לא יודע מה זה חיידק, הצוות הרפואי שטיפל בעינת וביוגב היה מדהים.

(לכאורה) שר הבריאות פעל כנגד האינטרס הציבורי - באופן שמסכן את הציבור - במודע. כי, בואו, הוא יודע מה זה חיידק. תחשבו לאן היינו מגיעים עם שר בריאות שאשכרה אכפת לו מבריאות.

איור בשלושה מימדים של חיידקי ליסטריה.  מבוסס על תצלום במיקרוסקופ אלקטרונים
המקור: CDC/ James Archer, Illustrator: Jennifer Oosthuizen

ד"ר איתן הוך,  ביולוג במכון ברוד בקיימברידג', מסצ'וסטס. 

פורסם במקור באתר הפייסבוק של המחבר

חסינות העדר - מושג חשוב וניתן להמחשה באפידמיולוגיה - ענת אל-השחר

חסינות עדר זו לא תיאוריה. זה לא משהו שצריך להוכיח או שאפשר להתווכח על עצם קיומו. אפשר לכל היותר לדון בשאלה האם חיסון מסוים יוצר חסינות עדר או לא, ובאיזה נקודה מגיעים לחסינות עדר מוחלטת. זה הכל. חסינות עדר זה *עיקרון* מבוסס-מתמטיקה באפידמיולוגיה, שאינו קשור בהכרח לחיסונים. 

חסינות עדר - שמשתנה לאורך זמן - קורה וקרתה לאורך ההיסטוריה, הרבה לפני שהיו חיסונים.

דמיינו לכם אוכלוסיה של אלפיים אנשים שחיים להם באי בודד. הם לא פגשו מעולם את נגיף האבעבועות השחורות. בהיסטוריה של האי שלהם, לא היה כזה דבר, ולכן אף אחד מהם לא חלה מעולם ולא פיתח חסינות.

יום אחד נטרפת ספינה קרוב לחופי האי והניצול היחיד, אבוי, חולה באבעבועות שחורות. כל חבריו לספינה כבר מתו והוא הצליח להגיע אל החוף ולפני שמת, הוא הספיק להדביק את אחד מתושבי האי במחלה. האיש הזה חוזר לביתו ומפתח מחלה. כיוון שאף אחד באי אף פעם לא חלה, הם מתחילים להדבק אחד מהשני, וכל תושבי האי חולים במחלה. בהיסטוריה של האי זה ארוע משמעותי - המגיפה הגדולה. כמחצית מהם לא שורדים, השאר מחלימים. כתוצאה מהמחלה, לכל המחלימים יש עכשיו נוגדנים כנגד נגיף האבעבועות השחורות.

לאחר שנה, שוב נסחף מלח חולה וגוסס אל חופי האי. האם מישהו יחלה הפעם? לא. כי כולם מחוסנים מפני המחלה -  אין חולים. יש לנו חסינות עדר. עברו שנתיים. לאלף השורדים המחוסנים שלנו באי נולדו כבר עשרים ילדים. שוב, מלח חולה נסחף אל החוף. פוגשים אותו כמה אנשים, אבל הילדים הקטנים לא מסתובבים בחוף. האנשים שפגשו אותו, מחוסנים! המלח מת, והאנשים המחוסנים חוזרים לבני משפחותיהם אבל הפעוטות שאינם מחוסנים - לא חולים! זו רבותי, חסינות העדר. מספיק שאלף ועשרים לא, רוב הסיכויים שלא תהיה התפרצות ולא תהיינה הדבקות.

עברו עשרים שנה, אלף מבוגרים באי עדיין מחוסנים נגד אבעבועות שחורות, כי הם שרדו את המגיפה הגדולה. אך יש לנו עכשיו גם אלף אנשים צעירים שלא חלו. ושוב... ניחשתם נכון, נסחף מלח אל החוף. מה יקרה? הפעם כבר הסיכוי שתתחיל מגפה ממש גדול - כי אם יש אלף לא מחוסנים ורק אלף מחוסנים, הסיכוי שמישהו לא מחוסן יפגוש את המלח וידבק ממנו הוא גדול (כ-50 אחוז). והסיכוי שלו אחר כך להדביק אחרים שידביקו אחרים גם הם, ממש גדול אף הוא. ועכשיו, יש לנו מגיפה, אמנם קטנה יותר (כי מחצית מהאוכלוסיה לא חולה במחלה), אבל בהחלט מגפה.

מה הסיכוי שזה יקרה באוכלוסיה של אלף איש, אם מתוכם 999 מחוסנים ואחד לא? ומה אם תשע מאות מחוסנים? ומה אם רק 800 מחוסנים? זה כבר תלוי בעד כמה המחלה מדבקת ועד כמה האנשים באי נפגשים זה עם זה. וזה בדיוק מה שהאפידמיולוגיה בודקת. ויש מודלים מתימטיים - עם נוסחאות יחסית מורכבות - שחוזים בדיוק את זה.

 אז חסינות העדר, זה עיקרון בסך הכל. הנקודה שבה מגיעים לחסינות עדר, היא אותה נקודה בה חולה שיגיע לקהילה שלנו לא ייצר שרשרת הדבקה שתמשיך הלאה. בכל מחלה, נקודת חסינות העדר שונה, כי מחלות מדבקות ברמות שונות. אפשר לחשב את הנקודה יחסית בקלות, אם יודעים עד כמה המחלה מדבקת. ויודעים.

בהחלט אפשר לשאול אם חיסון ספציפי יכול לייצר חסינות עדר באוכלוסיה או לא. זה מורכב מכמה שאלות ביניים: עד כמה החיסון אפקטיבי (כלומר, עד כמה הוא באמת "מנטרל" את נשיאת המחלה והפצתה), מה סוג המגעים שנדרשים להפצת המחלה (מגע מיני? זיהום אוכל? נשימת אוויר שנשם חולה?) ובגדול, עד כמה המחלה מדבקת. שאלות לגיטימיות. לא כל חיסון יכול לייצר חסינות עדר ברמה מספיק טובה. יש כאלו שכן, אפילו ברמה מעולה, כמו חיסון אדמת למשל. יש כאלו שהרבה פחות, כמו חיסון שפעת. גם לא כל מחלה מדבקת גוררת בעקבותיה חסינות עדר. כל אלו שאלות טובות ואפשר לדון בהן - בכל מחלה וחיסון בנפרד. אבל ברור שאי אפשר להגיד זה "אין דבר כזה חסינות עדר". זו אמירה כל כך תלושה מהמציאות, שפשוט מעידה על חוסר הבנה מאד מאד בסיסי.

המחשה גרפית של חסינות העדר
משמאל: המצב ההתחלתי של אוכלוסיה  שיש בה שני פרטים חולים ומדביקים.
מימין:  אותה אוכלוסיה לאחר התפרצות/אי התפרצות הממחלה.
מקור התמונה:  National Institute of Allergy and Infectious Diseases  -NIAID

למידע נוסף

קורס אפידמיולוגיה של קורסרה

ענת אל-השחר - בלוגרית שמתעניינת בבריאות הציבור ובחיים בריאים, פעילה בעמותת מדעת ופועלת להנגשת מידע רפואי אמין לציבור.

פורסם לראשונה בקבוצת הפייסבוק מדברים על חיסונים. נערך. 

יומולדת 105 לאליזבת קינג - יובל גפן

 

אליזבת קינג (Elizabeth O. King) - מחלוצות המיקרוביולוגיה הקלינית של מחצית המאה ה-20. עבדה כחוקרת ב CDC האמריקאי עד מותה בגיל 53.

על שמה שני חיידקים מעניינים: 

Kingella kingae - נמצא בדרכי הנשימה של ילדים ועלול לגרום לזיהומים במפרקים ועצמות ובמקרים נדירים גם לדלקת בלב. 

Elizabethkingia - משפחת חיידקים המכילה מספר מינים. ב 2016 היתה התפרצות בויסקונסין שגרמה למותם של כ-20 אנשים.

מין אחר זוהה במפתיע במאגר המים של תחנת החלל מיר ולכן נקרא Elizabethkingia miricola. 

יומולדת שמח ד"ר קינג

צביעת גראם של חיידקי  Kingella kingae

ד"ר יובל גפן, מיקרוביולוג קליני, מנהל מעבדת מגהלאב צפון, מכבי שירותי בריאות

פורסם בטוויטר של המחבר, אוקטובר 2017

באנטיביוטיקות תעשה לך מלחמה

חוקרים באוניברסיטה העברית פיתחו אנטיביוטיקה נגד חיידקים העמידים לאנטיביוטיקה

מחקר פורץ דרך של ד"ר צבי חיוקה ועמיתיו במכון לביוכימיה, מדעי המזון והתזונה בפקולטה לחקלאות באוניברסיטה העברית, הביא לפיתוח אנטיביוטיקה ייחודית המסוגלת להרוג ביעילות רבה חיידקים שנמצאו כעמידים במיוחד בפני טיפול אנטיביוטי מבלי לפגוע בתאי המאחסן.

המחקר, שפורסם בכתב העת הכימי היוקרתי Angewandte Chemie הוגדר כמחקר חשוב ביותר בתחום האנטיביוטיקה. החוקרים מעריכים שממצאי מחקר זה יסייעו לפיתוח אנטיביוטיקות חדשות ולהפחתת תמותה שמקורה במחלות זיהומיות בעתיד.

חיידקי Klebsiella pneumoniae עמידים (MDR)
David Dorward,  National Institute of Allergy and Infectious Diseases

לאור השימוש הרחב באנטיביוטיקה, סוגי חיידקים רבים פיתחו יכולות עמידות כלפיה. עובדה זו מעמידה את הרפואה המודרנית בפני משבר גדול בהתמודדות עם מחלות זיהומיות. על כן, פיתוח אנטיביוטיקות חדשות מהווה אתגר בעל חשיבות עליונה במחקרים העוסקים בתחום. אחד מהגילויים הראשונים בהבנת יכולת ההתגוננות של אורגניזמים שונים מפני חיידקים היה  "פפטיד" שבודד מעורה של צפרדע ונמצא כמגן מפני זיהומים.  פפטידים הם שרשראות הבנויות מחומצות אמיניות שונות שמהוות אבני בניין ליצירת חלבונים בגוף האדם. כיום ידוע שאורגניזמים שונים כמו בני אדם, צמחים, פטריות ועוד מפרישים באופן טבעי פפטידים שונים בעלי פעילות אנטי-מיקרוביאלית, המאפשרים לאורגניזם התמודדות עם חיידקים, כחלק מהמערכת החיסונית.

במעבדה של דר' צבי חיוקה מהמכון לביוכימיה, מדעי המזון והתזונה בפקולטה לחקלאות באוניברסיטה העברית מפתחים בימים אלה דור חדש של אנטיביוטיקות מבוססות פפטידים. על בסיס התכונות של הפפטידים האנטי מיקרוביאלים הטבעיים, הוכנו תערובות פפטידים הבנויים כולם מחזרות אקראיות של שתי חומצות אמיניות בעלות התכונות הנדרשות לפעילות נגד חיידקים, אך שונים זה מזה בסדר חומצות האמינו בשרשרת.

החוקרים הצליחו להראות שחומרים אלו הורגים חיידקים רבים ביעילות רבה, ובכלל זה חיידקים שבודדו מחולים ונמצאו כעמידים מאוד לאנטיביוטיקות שונות. בשיתוף פעולה עם דר' מקסים ריידנוב מהמכון הלאומי לפיסיקה באנגליה, החוקרים הצליחו לחזות במנגנון הפעילות האנטי מיקרוביאלי של הפפטידים. נמצא שתערובות הפפטידים מחוררות ממברנת חיידק מלאכותית בצורה מאורגנת על ידי כניסה לממברנה ויצירת תעלות (pores). עם זאת, החומרים פגעו גם בכדוריות דם אדומות, דבר המהווה ממצא בעייתי משום שרצוי שאנטיביוטיקה תהיה בטוחה לתאי המאחסן.

לאחר מאמץ מחקרי נוסף, ראו החוקרים כי בעת שינוי כימי מסוים של אותן תערובות פפטידים, הפעילות האנטי מיקרוביאלית נשמרה והרעילות לתאי המאחסן נעלמה. כלומר, בעזרת שינוי כימי זה הצליחו החוקרים לתכנן חומרים שפוגעים בממברנות חיידקים בלבד מבלי לפגוע בתאי המאחסן.

המחקר יוצא דופן בזכות אופי האנטיביוטיקה שפותחה. החוקרים מעריכים כי תערובות פפטידים אלו מהוות אתגר לפיתוח עמידות בחיידקים. בנוסף, מדובר ביכולת פורצת דרך של החוקרים לראות על ממברנת חיידק מלאכותית את אופן הפעולה של החומרים שפותחו.

המחקר פורסם לאחרונה בכתב העת הכימי היוקרתי Angewandte Chemie והוגדר כמחקר חשוב מאוד בתחום האנטיביוטיקה. החוקרים אף מעריכים כי לממצאי מחקר זה פוטנציאל גדול לפיתוח אנטיביוטיקות חדשות ולסיוע בהפחתת תמותה שמקורה במחלות זיהומיות.

טבע הדברים, 262 (אוגוסט 2017)

יוצרים מימן משפכים ביתיים על ידי חיידקים

במחקר שנעשה ע״י הדוקטורנט שמואל רוזנפלד בהנחייתם של פרופ׳ אלכס שכטר וד״ר רבקה כהן מהמחלקה למדעי הכימיה באוניברסיטת אריאל בשומרון, פותחה מערכת לייצור מימן (מערכת ביואלקטרוכימית).

במערכת זו מצויים זני חיידקים המסוגלים לפרק מגוון של מקורות פחמן הנמצאים בשפכים ביתיים לקבלת מטענים חשמליים. בנוסף, האלקטרודות מטופלות במגוון שיטות חדשניות להגברת ספיחת הזרז וכן להגברת היצמדות החיידקים.

הזרז במחקר זול פי 20 בהשוואה לזרז הנפוץ. שימוש בזרזים משופרים וכן טיפול פני שטח מקדים לאלקטרודות, נעשים במטרה להקטין את האנרגיה המושקעת בתהליך ולצמצם את עלויות המיתקן שיובילו בעתיד לבניית מערכות מסוג זה סמוך למיתקנים לטיפול בשפכים.

משאבי טבע מחצביים

מרבית האנרגיה המופקת והמשמשת את האדם וסביבתו, מקורה במשאבי טבע מחצביים. משאבי טבע אלו, שהעיקריים שבהם, פחם (כ- 28.8%), נפט (כ- 31.5%) וגז טבעי (כ- 21.3%) הינם משאבים מתכלים. הסברה היא, שבמרוצת הזמן הם לא ימלאו את צרכיה של האנושות. נוסף להפקת אנרגיה ממקורות מחצביים ישנם לנ"ל חסרונות סביבתיים רבים. בעשורים האחרונים חלה עלייה מתמדת בפיתוח שיטות חלופיות ומתחדשות להפקת אנרגיה, ביניהם ניתן למנות הפקת אנרגיה באמצעות מים, רוח, שמש, ביו-מסה, ביו-גזים ומקורות בלתי נדלים, מתחדשים וירוקים נוספים.

לגז המימן תפקיד חשוב במגוון תעשיות, ביניהן תעשיות כבדות, צבאיות, רפואיות, הודות לצבירת האנרגיה המשקלית הרבה האגורה בו, הגדולה פי- 2.8 מאשר בתהליך בעירה של בנזין (120 MJ/kg מול 43 MJ/kg, בהתאמה), דבר ההופך אותו לבחירה עדיפה. בנוסף, תוצר שריפת המימן בחמצן הוא מים, בהשוואה לזיהום האוויר בבעירת דלקים אחרים. הצפי לעתיד, שהשימוש במימן יגבר ויהווה אלטרנטיבה כמקור אנרגיה זמין וזול להנעת כלי רכב ולמכונות צורכות חשמל. ישנן מספר טכנולוגיות שכבר זמינות בשוק התעשייתי של ייצור מימן.

הטכנולוגיה המסחרית הראשונה, שפותחה במאה הקודמת, הייתה אלקטרוליזה של מים. אולם, החל בשנות ה-60, הייצור התעשייתי של מימן נעשה על ידי פירוק פחממנים מדלקים מאובנים. משיקולי מחיר נמוך, שיטה זו, על אף יעילותה הנמוכה, ונזקיה הצדדים לסביבה (פליטת CO2), עודנה השיטה התעשייתית לייצור מימן. בהתאם לתחזית של ארגון האנרגיה העולמי, שיטה זו צפויה להמשיך לשלוט בעשרים השנים הקרובות. הצפי הוא שהחל בשנת 2030 יכנסו לתעשייה שיטות מסחריות ליצירת מימן בשיטת פוטוכימיות, מימן ממקור גרעיני ומביומסה בעזרת תהליכים ביולוגיים (ביו-מימן). לשיטות ייצור מימן בתהליכים ביולוגיים יש יתרונות רבים בהשוואה לייצור מימן בשיטות האחרות.

מודל טכנולוגי חדש

בעשור האחרון פותח מודל טכנולוגי חדש להפקת ביו-מימן (מימן ממקורות ביולוגיים) על ידי תא אלקטרוליזה מיקרוביאלי ,(microbial electrochemical cell - MEC) בהם ביו-מסה יכולה להיות מנוצלת באופן מלא על ידי חיידקים לצורך הפקת ביו-מימן. במחקר זה, מערכת ה MFC לייצור ביו־מימן, מבוססת על אנודה חיידקית המורכבת מזני חיידקים שונים המסוגלים לחמצן מגוון מקורות פחמן הנמצאים בשפכים ביתיים. תוך כדי ניצול מקורות הפחמן נוצרים אלקטרונים ופרוטונים. האלקטרונים עוברים מהאנודה לקתודה והפרוטונים עוברים לקתודה דרך ממברנה ייעודית. בקתודה בתנאים לא אוירניים בנוכחות זרז מתאים נוצר גז מימן. הייחודיות של המחקר המוצע הינה בזה שהאלקטרודות מטופלת בפני שטח במגוון שיטות חדשניות להגברת ספיחת הזרז בקתודה (תהליך חיזור ליצירת גז מימן) וכן להגברת הצמדות החיידקים באנודה (פרוק מזהמים פחממניים). הזרז במחקר זה מבוסס על M0S2 זול פי 20 בהשוואה לזרז הנפוץ פלטינה.

לסיכום. מחקר זה מציג ייצור ביו-מימן נקי בעזרת תהליך ביו-אלקטרוכימי תוך שימוש באנודה בקטריאלית כחלופה לזרז כימי בתהליך החמצון כשמקור הפחמן לפעילות החיידקים הם שפכים ביתיים. שימוש בזרזים מסונתזים משופרים וכן טיפול פני שטח מקדים לאלקטרודות, במטרה להקטין את האנרגיה המושקעת בתהליך ולצמצם את עלויות המתקן יובילו בעתיד לבניית מערכות MFC בסמוך למתקנים לטיפול בשפכים שיפיקו דלק מימן וממנו חשמל נקי בתאי- דלק.

פורסם ב"כימיה" 101, 
פורסם ב"הנדסת מים" 110, 2017