ملابس تنمو في المختبرات... تحوك خيوطها الروبوتات

تطوير حمض نووي مماثل لألياف النباتات ووبر الحيوانات

ملابس تنمو في المختبرات... تحوك خيوطها الروبوتات
TT
20

ملابس تنمو في المختبرات... تحوك خيوطها الروبوتات

ملابس تنمو في المختبرات... تحوك خيوطها الروبوتات

على مدار مليارات السنين، أمدنا التطور بمواد رائعة لصنع الملابس: الكشمير الناعم، والصوف المنظم لدرجة الحرارة، والحرير الفاخر، والقطن المتين.

مواد خام تهدّد البيئة

ومع ذلك، نشهد في عصرنا الحالي ارتفاعاً مهولاً في عدد سكان الأرض، لذا فإن جهود إنتاج ما يكفي من هذه المواد الخام لتلبية حاجتنا الشرهة إلى اقتناء الملابس، تؤثر بالسلب في البيئة. وتتسبّب تربية الأغنام وحصاد القطن في تدهور التربة؛ ناهيك بأن شحن المواد حول العالم يُطلق انبعاثات كربونية في الغلاف الجوي.

«زراعة» ألياف الملابس مختبرياً

ترى شركة «فوليباك» (Volleback) الناشئة، ومقرها لندن، المتخصصة في صناعة الملابس المستقبلية، أن هناك طريقة أفضل لصنع هذه المواد؛ عن طريق زراعتها في أطباق مختبرية. واعتماداً على الهندسة الجزيئية، طوّرت الشركة مادة جديدة تماماً تحاكي الحمض النووي للألياف التي تأتي من النباتات والحيوانات. ويتميّز النسيج الناتج الذي يجري إنشاؤه بواسطة آلة حياكة ثلاثية الأبعاد، بملمس يشبه مزيجاً من الكشمير والصوف والحرير.

وحديثاً، أطلقت «فوليباك» مجموعتها الأولى التي تتميّز بهذه الألياف المزروعة داخل المختبر، وتشمل سترة وقبعة ووشاحاً، بسعر يتراوح بين 245 و595 دولاراً.

جدير بالذكر أن «فوليباك» تأسّست قبل ثماني سنوات على يد التوأمين نيك وستيف تيدبول، اللذين حصلا على شهادة جامعية في الهندسة المعمارية وتاريخ الفن، وبعد ذلك، أطلقا هذه الشركة الناشئة بغرض الجمع بين حبهما للتصميم واهتمامهما بالعلوم والتكنولوجيا.

والآن، يخوضان مهمة لتصميم ملابس المستقبل.

ملابس متينة ومضادة للفيروسات

وبالفعل، ابتكر الشقيقان ملابس مدمجة بالنحاس لقتل الفيروسات. كما ابتكرا سترة تتميّز بغلاف خارجي مصنوع من المظلات التي حملت آخر مركبة «روفر» على المريخ، في حين يتميّز الجزء الداخلي منها بدرع حرارية من الهلام الهوائي، مصممة للعصر الذي سيصبح فيه السفر عبر الفضاء جزءاً من حياة الناس اليومية.

وفي هذا الصدد، أوضح نيك قائلاً: «لسنا مهتمين باستكشاف الأفكار الموجودة بالفعل بصناعة الموضة، وإنما نشعر أنه يمكننا ترك بصمة صغيرة على العالم، من خلال مساعدة الصناعة على استكشاف ما سنرتديه في العقد أو القرن المقبل».

تقاطع علم الأحياء مع تصميم الملابس

وأكد نيك أنه تعرّف للمرة الأولى على مفهوم المواد المزروعة في المختبر، منذ خمس سنوات. حدث ذلك عندما طالع عمل نيري أوكسمان، الأستاذ السابق في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الذي استكشف عمله التقاطع بين علم الأحياء ومجال تصميم الملابس. وبعد ذلك، سمع عن مختبر ياباني يسمى «سبايبر»، يزرع المواد الحيوية عن طريق تغيير الحمض النووي للكائنات الحية الدقيقة. وعام 2015 تمكّن «سبايبر» من إنتاج نوع جديد تماماً من البروتين. أما المنتج الأول للمختبر فكان عبارة عن مادة تعتمد على الحمض النووي لحرير العنكبوت، لكنها شكلت نوعاً جديداً تماماً من النسيج، أطلقوا عليها اسم «البروتين المخمر».

مزيج من الكشمير والصوف والحرير

قبل عام، قررت شركة «فوليباك» أن تتعاون مع معمل «سبايبر»، لإنشاء مادة جديدة يمكن استخدامها في الملابس المنسوجة. وباستخدام تقنية بروتين التخمير من «سبايبر»، أصبح من الممكن الجمع بين هياكل جزيئية مختلفة لإنشاء أنماط من النسيج جديدة تماماً، ومع ذلك فإنها تحاكي جوانب من أنماط أخرى موجودة بالفعل. وقد تعاون الجانبان لإنشاء مادة عبارة عن مزيج من الكشمير والصوف والحرير؛ ثلاثة من أنعم أنواع النسيج الطبيعية.

ويمكن تصنيع النسيج عبر عملية تخمير صناعية، تماماً كما يحدث عند تخمير النبيذ أو الخبز. وشعر نيك، الذي زار قريباً مطعم «نوما» الدنماركي، الذي يستخدم الكثير من التخمير في الطهي، بالانبهار بهذه العملية. وقال: «إنها العملية نفسها بشكل أساسي».

وبمجرد برمجة الميكروبات باستخدام الحمض النووي للبروتين، يجري وضعها في خزان فولاذي عملاق يحتوي على سكريات، حيث تبدأ في التكاثر بسرعة، وتتحول إلى بوليمر البروتين.

ألياف مختبرية يحوكها الروبوت

في النهاية، يجري تجفيف بوليمر البروتين ليتحول إلى مسحوق، ثم إذابته في مذيب وطرده عبر فوهات إلى الماء، ليخلف وراءه أليافاً بروتينية فائقة الدقة يمكن غزلها وحياكتها ونسجها في الأقمشة. وفي هذا الإطار، دخلت «فوليباك» في شراكة مع شركة تستخدم روبوتات ثلاثية الأبعاد الآلية لحياكة المنتجات.

من جهته، يهتم فريق العمل في «فوليباك» بمدة استدامة هذه المنسوجات، مقارنة بتلك التي تتعيّن زراعتها في الطبيعة. يُذكر أن صناعة الملابس والأزياء واحدة من أكثر الصناعات تلويثاً على مستوى العالم، فهي مسؤولة عما يصل إلى 8.6 في المائة من الانبعاثات المسببة للتغيرات المناخية عالمياً، و20 في المائة من تلوث المياه، وفقدان الموائل الطبيعية، والتلوث الناجم عن المواد البلاستيكية الدقيقة، وأكثر من ذلك بكثير. ومع ذلك، فإن عملية تصنيع البروتين المخمر التي تجري في بيئة مختبرية خاضعة للرقابة؛ تُسهم في تراجع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بنسبة 79 في المائة، وانخفاض بنسبة 97 في المائة في استخدام الأراضي واستهلاك المياه.

تكلفة عالية وطلبات متزايدة

من ناحية أخرى، فإن أسعار المنتجات في المجموعة الجديدة ليست بالزهيدة، خصوصاً أن إنتاج أنواع النسيج الجديدة مكلف، لما يستلزمه من جهود كبيرة بمجالي البحث والتطوير، علاوة على أن التصنيع يجري على دفعات صغيرة.

ومع ذلك، تحظى شركة «فوليباك» بقاعدة عملاء متنامية منتشرة في مدن حول العالم، وتأتي 60 في المائة من الطلبات من الولايات المتحدة. وهؤلاء الأشخاص ملتزمون بمهمة «فوليباك»، ويرون أنفسهم من أوائل من تبنّوا المسيرة الجديدة. وعن ذلك، قال نيك: «يحب عملاؤنا التكنولوجيا، ويرغبون في الحصول على ملابس تتماشى مع قيمهم»

* مجلة «فاست كومباني» - خدمات «تريبيون ميديا».

حقائق

8.6 %

من الانبعاثات المسببة للتغيرات المناخية عالمياً تأتي من قطاع صناعة الأزياء

حقائق

20 %

من تلوّث المياه في العالم تأتي من صناعة الأزياء


مقالات ذات صلة

«مايكروسوفت» تكشف عن الجيل الجديد من المؤسسات الذكية في تقريرها لعام 2025

تكنولوجيا «شركات الريادة» تمثل نموذجاً جديداً في بيئة الأعمال يجمع بين الذكاء الاصطناعي والفرق البشرية لتحقيق كفاءة وابتكار غير مسبوقين (شاترستوك)

«مايكروسوفت» تكشف عن الجيل الجديد من المؤسسات الذكية في تقريرها لعام 2025

يطلق تقرير «مايكروسوفت» 2025 مصطلح «شركات الريادة» على الشركات التي توظف الذكاء الاصطناعي بذكاء لتعزيز الإنتاجية، وتعيد تشكيل الهياكل والمهارات في بيئة العمل.

نسيم رمضان (لندن)
تكنولوجيا أكثر من 50 شركة مصنعة للأجهزة تدعم هذا المعيار حالياً

الصين تتفوق مجدداً: معيار «GPMI» الجديد للهيمنة على قطاع التلفزيونات والكمبيوترات وأجهزة الألعاب

في خطوة استراتيجية تهدف إلى إعادة تشكيل مستقبل الفيديو والصوتيات في التلفزيونات والكمبيوترات وأجهزة الألعاب المقبلة،

خلدون غسان سعيد (جدة)
صحتك تؤثر اضطرابات الشبكية مثل التنكس البقعي والتهاب الشبكية الصباغي على ملايين الأشخاص حول العالم (موقع أخبار علوم الأعصاب)

حَقن العين بجزئيات الذهب يبشر بثورة في علاج مشكلات البصر

أظهرت دراسة جديدة أجراها باحثون من جامعة «براون» أن جزيئات الذهب النانوية قد تُستخدم يوماً ما للمساعدة في استعادة البصر.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
الاقتصاد صورة جوية للعاصمة السعودية الرياض (واس)

أداء مؤشرات «رؤية 2030» يُسرّع من نمو الاقتصاد السعودي

أسهم انعكاس أداء المؤشرات الرئيسية والفرعية في تعزيز النمو الاقتصادي السعودي، مع اقتراب «رؤية المملكة 2030» من اختتام مرحلتها الثانية الممتدة من (2021 - 2025).

«الشرق الأوسط» (الرياض)

شُرفات ألمانيا: أكثر من 780 ألف لوحة شمسية مسجلة لإمدادات الكهرباء

شُرفات ألمانيا: أكثر من 780 ألف لوحة شمسية مسجلة لإمدادات الكهرباء
TT
20

شُرفات ألمانيا: أكثر من 780 ألف لوحة شمسية مسجلة لإمدادات الكهرباء

شُرفات ألمانيا: أكثر من 780 ألف لوحة شمسية مسجلة لإمدادات الكهرباء

يتمنى ريموند وارد، وهو ممثل جمهوري في ولاية يوتا الأميركية، رؤية ألواح شمسية تُغطي كل شرفة في الولايات المتحدة. ولا يفهم سبب عدم حدوث ذلك.

تقنيات سهلة التركيب

التكنولوجيا في غاية السهولة في الاستخدام - ما عليك سوى تعليق لوح أو لوحين على درابزين وتوصيلهما بمقبس كهربائي. توفر هذه الأجهزة ما يصل إلى قدرة 800 واط؛ وهو ما يكفي لشحن جهاز كمبيوتر محمول أو تشغيل ثلاجة صغيرة.

وتحظى هذه الأجهزة بشعبية كبيرة في ألمانيا، حيث يُشيد بها الجميع، من المستأجرين إلى نشطاء المناخ إلى مُحبي الأجهزة الإلكترونية، بصفتها وسيلة رخيصة وسهلة لتوليد الكهرباء.

ملايين الألواح الشمسية

سجّل الألمان أكثر من 780 ألف جهاز لدى هيئة تنظيم المرافق في البلاد حتى ديسمبر (كانون الأول) الماضي. كما ركَّبوا ملايين أخرى دون إبلاغ الحكومة. هنا في الولايات المتحدة، لا توجد سوق للطاقة الشمسية للشرفات.

وريموند وارد الذي اطلع على هذه التقنية العام الماضي، يريد تغيير هذا الوضع. من وجهة نظره، يُعد هذا حلاً بديهياً للطلب المتزايد على الطاقة. قال لصحيفة «غريست»: «تنظر إلى هناك وتقول: (حسناً، هذا النظام ناجح). إذن، ما الذي يمنعنا من استخدامه هنا؟».

تسهيل التحول إلى الطاقة الشمسية

يتفق زملاؤه معه. في الشهر الماضي، أقرَّ المجلس التشريعي بالإجماع مشروع قانون رعاه لتعزيز هذه التقنية، ووقَّع عليه الحاكم الجمهوري سبنسر كوكس. ويُعفي مشروع القانون رقم 340 أجهزة الطاقة الشمسية المحمولة من لوائح الولاية التي تُلزم مالكي ألواح الطاقة الشمسية على الأسطح وأنظمة توليد الطاقة الأخرى بتوقيع اتفاقات للربط مع شركات المرافق المحلية. وهذه الصفقات، وغيرها من «التكاليف غير المباشرة» يمكنها أن تُضاعف الإنفاق على كل من يريد التحول إلى الطاقة الشمسية.

وأكد مؤيدو هذه التقنية أن التغلب على هذه التحديات سيستغرق وقتاً وجهداً، لكنها ليست مستعصية. حتى الآن، يعمل فريق من رواد الأعمال وعلماء الأبحاث، بدعم من التمويل الفيدرالي، على وضع هذه المعايير.

ريادة ألمانيا

يعكس عملهم ما حدث في ألمانيا قبل ما يقرب من عقد من الزمان، عندما بدأ مؤيدو الطاقة النظيفة والشركات في الضغط على هيئة اعتماد الكهرباء في البلاد لتعديل لوائح السلامة وتقنين أنظمة الطاقة الشمسية للشرفات.

في عام 2017، أصدرت جمعية Verband der Elektrotechnik، أو VDE، وهي هيئة اعتماد ألمانية تُصدر معايير المنتج والسلامة للمنتجات الكهربائية، أول دليل إرشادي يسمح بأنظمة الطاقة الشمسية للشرفات. وبينما كانت مثل هذه الأنظمة موجودة قبل أن تتخذ VDE هذه الخطوة، فإن المعيار الذي وضعته سمح للمصنعين ببيعها على نطاق واسع؛ ما أدى إلى ازدهار الصناعة.

قال كريستيان أوفينهوسل، مؤسس شركة EmpowerSource، وهي شركة مقرّها برلين تعمل على الترويج للطاقة الشمسية للشرفات، إن «الأفراد الدؤوبين» كانوا مفتاح تحقيق ذلك.

وقد قضى أعضاء جمعية صناعة الطاقة الشمسية الألمانية سنوات في الدعوة إلى هذه التقنية، وعملوا مع VDE لتمهيد الطريق نحو توحيد أنظمة الطاقة الشمسية للشرفات. وتبع المعيار الأولي إصدارات منقحة في عامي 2018 و2019 حددت المتطلبات الفنية بشكل أكبر.

واصل الهيكل التنظيمي تطوره. فقد عمل أوفينهوسل مع دعاة آخرين لتعديل معايير سلامة الشبكة، وإنشاء تسجيل بسيط عبر الإنترنت للأجهزة الموصولة بالكهرباء، وترسيخ حق المستأجرين في الطاقة الشمسية للشرفات. دعم السياسيون هذه الجهود؛ لأنهم يرون أن هذه التقنية تخفف من اعتماد البلاد على الغاز الطبيعي الروسي.

برلين وميونيخ تقدم الدعم للسكان

قدمت مدن مثل برلين وميونيخ ملايين من اليورو دعماً لمساعدة الأسر على شراء هذه الأنظمة، وتعمل البلاد على وضع معيار أمان للبطاريات القادرة على تخزين الطاقة لاستخدامها لاحقاً.

في الوقت نفسه، لم تتخذ الولايات المتحدة بَعدُ الخطوة الأولى لوضع معيار أمان لهذه التقنية. لا تضع الإرشادات الكهربائية الأميركية في الحسبان إمكانية توصيل جهاز توليد الطاقة بمقبس كهربائي منزلي. كما تعمل البلاد بنظام مختلف يمنع ببساطة نسخ ولصق القواعد الألمانية. على سبيل المثال، تعمل شبكة الكهرباء الأميركية بفرق جهد كهربائي يبلغ 120 فولت، بينما تعمل شبكة الكهرباء في ألمانيا بفرق جهد 230 فولت.

مخاطر نشر الألواح من دون معايير

ومن دون معايير مناسبة، قد يُشكّل نظام الطاقة الشمسية للشرفات الكثير من المخاطر. أحد هذه المخاطر ظاهرة تُسمى «حجب القاطع» (breaker masking). داخل المنزل، يُمكن لدائرة واحدة أن تُوفّر الطاقة لمنافذ عدة. كل دائرة مُزوّدة بقاطع دائرة، وهو جهاز أمان داخل اللوحة الكهربائية يُوقف الطاقة في حال زيادة الحمل على هذه الدائرة، وهو ما يحدث عندما تحاول الكثير من الأجهزة سحب كمية كبيرة من الكهرباء في الوقت نفسه. وهذا يمنع ارتفاع درجة الحرارة أو نشوب حريق.

عندما يُرسل جهاز الطاقة الشمسية للشرفات الطاقة إلى دائرة بينما تسحب الأجهزة الأخرى الطاقة منها، لا يستطيع القاطع اكتشاف مصدر الطاقة الإضافي هذا. وإذا زادت الطاقة المُحمّلة على الدائرة - تخيّل تشغيل جهاز التلفزيون أثناء تشغيل مُدفأة منزلية وشحن الكمبيوتر المحمول، وكل ذلك في الغرفة نفسها - فقد يفشل قاطع الدائرة في العمل السريع.

كان هذا مصدر قلق في ألمانيا؛ لذلك وُضعت معايير تُحدّد وحدات الطاقة الشمسية للشرفات بـ800 واط فقط، أي نحو نصف الكمية التي يستخدمها مُجفف الشعر.

تركيبات آمنة

وقال سيباستيان مولر، رئيس جمعية الطاقة الشمسية للشرفات الألمانية، وهي مجموعة تثقيفية ومناصرة للمستهلكين، إن هذه العتبة تعدّ منخفضة بما يكفي بحيث يمكن للأسلاك، حتى في أقدم منازل البلاد، أن تتحمل الحرارة التي تحدث حتى في أسوأ السيناريوهات. ونتيجة لذلك؛ قال أوفينهوسل إنه لم تكن هناك أي حالات لحوادث بسبب هذه المخاطر تسببت في حدوث ضرر.

في الواقع، مع تركيب ملايين الأجهزة في جميع أنحاء البلاد، لم تشهد ألمانيا بعد أي مشكلات تتعلق بالسلامة بخلاف حالات قليلة قام فيها شخص ما بالتلاعب بالأجهزة لإضافة بطارية سيارة أو أجهزة أخرى غير مناسبة، على حد قوله.

* باختصار. مجلة «فاست كومباني» - خدمات «تريبيون ميديا»