בגדים נגד
ההתחממות הגלובלית

האם הפתרון להתחממות גלובלית טמון בחולצות ומכנסיים שאנו לובשים מדי יום? חוקרים מציעים לשדרג את בגדינו בכלים ננוטכנולוגיים וכך לצמצם את צריכת אנרגיה ברחבי העולם.

בשל שינויי האקלים הגוברים והשחיקה הגוברת והולכת של משאבי הטבע בכדור הארץ, חוקרים רבים מחפשים פתרונות יצירתיים לצמצום הפליטה של גזי החממה וצריכת מקורות הדלק הבלתי-מתחדשים. מאמץ רב מושקע בפיתוח מקורות לאנרגיה ירוקה, כגון אנרגיית שמש. לצד זאת יש מחקרים שמתמקדים בצמצום צריכת האנרגיה, מתוך הבנה שמדובר בגישה בת-קיימא וכלכלית בעולם שבו צרכי האנרגיה גדלים בהתמדה.

קרוב למחצית מצריכת האנרגיה בעולם מיועדת לחימום מבנים, עד כדי כך שבמדינות המפותחות כל הבתים מצוידים במערכות חימום לחורף ולפעמים גם במיזוג אוויר לקיץ. רוב האנרגיה מושקעת במיזוג חללים גדולים, ולא פעם הטמפרטורה אינה נוחה לחלק ניכר מהנוכחים, ואנו מוצאים אנשים מתעטפים בסוודרים במשרד בשיא הקיץ.

לפתרון הבעיה הזאת נולדה תפיסת הניהול התרמי האישי, שמציעה לצמצם מאוד את צריכת האנרגיה למיזוג מבנים באמצעות שדרוג האריגים שמהם עשויים בגדינו. בעזרת ננו-חומרים, אפשר לשפר את תאימות האריגים לחורף ולקיץ גם יחד, בלי לפגוע בנוחות, וכך לחסוך באנרגיה הדרושה לוויסות הטמפרטורה במבנים.

טמפרטורת העור של אדם בריא היא כ-34 מעלות צלזיוס, ועל כן אנו פולטים בלי הרף חום בצורת קרינה תת-אדומה. זוהי קרינה שאורך הגל שלה ארוך מזה של האור הנראה, אך היא אינה גלויה לעיניים אנושיות. בתוך מבנים, שבהם אין זרימת אוויר משמעותית הנובעת מהרוח, הטמפרטורה מווסתת לרוב לכ-22 מעלות צלזיוס, שכן זו הטמפרטורה שבה האדם הממוצע חש בנוח בביגוד בסיסי.

האריגים הרגילים שאנחנו לובשים חדירים לרוב הקרינה התת-אדומה, כך שכשאנו לבושים אנו פולטים חום לסביבה בלי הרף. אחד הפתרונות האפשריים לשמירת חום גופנו הוא ייצור בגדים אטומים לקרינה תת-אדומה. חומר אחד כזה הוא נייר אלומיניום, שאטום לקרינה תת-אדומה, אך מאחר שהוא אינו חדיר לאדי מים, כלומר, אינו "נושם", לא מעשי לתפור ממנו בגדים.

פליטת החום מכפפה רגילה (מימין) לעומת פליטה פחותה מהכפפה המצופה | מקור: האגודה האמריקאית לכימיה, ACS

סוודר בעובי אלפית שערה

חוקרים מאוניברסיטת סטנפורד בארצות הברית מצאו פתרון יצירתי באמצעות ננו-חומרים. הם ייצרו ננו-חוטים מכסף: מבנים דמויי חוטים בעובי של מאה ננומטר, כלומר מאה מיליארדיות המטר, או כאלפית מקוטר השערה. החוטים מסודרים בסבך צפוף שאינו עביר לקרינה תת-אדומה, אך עדיין מאפשר לאריג לנדף את המים שהזענו.

החוקרים ציפו כפפה מאריג רגיל בשכבה דקה של ננו-חוטים, באמצעות טבילתה בתמיסה שהכילה אותם. כשהשוו את כמות הקרינה שנפלטה מיד העוטה כפפה רגילה ליד העוטה כפפה המצופה בננו-חוטים, הם מצאו כי כמות החום הנפלטת מהיד עם הכפפה המשודרגת הייתה נמוכה משמעותית. כלומר אדם שילבש בגד מאריג כזה ירגיש טמפרטורה גבוהה בכחמש מעלות לעומת בגד רגיל, בלי שיצטרך ללבוש שכבות רבות ומסורבלות. כך בארצות קרות יהיה אפשר לחמם חדרים בחורף לטמפרטורה של 15 מעלות צלזיוס בלבד, ולחסוך חלק ניכר מהאנרגיה הדרושה לחימום בלי לפגוע בנוחותם של יושבי החדר.

פלסטיק נושם. דוגמיות של פוליאתילן בעל ננו-נקבוביות, המאפשר קירור מרבי של הגוף | צילום: L.A. Cicero, Stanford

ללכת עם, להרגיש בלי

ננו-חומרים יכולים לשדרג בגדים גם בקיץ, כשהגוף צריך לצנן את עצמו בסביבה חמה. המודל המתאים לקיץ הוא בד אטום לאור נראה (אחרת הבגד יהיה שקוף), אך כמה שיותר חדיר לחום שהגוף פולט – כלומר לקרינה תת- אדומה.

במחקר נוסף מאוניברסיטת סטנפורד שפורסם בכתב העת Science, הציגו החוקרים בד כזה מפוליאתילן בעל ננו-נקבוביות. פוליאתילן הוא החומר שממנו עשויים מוצרי פלסטיק רבים, ובפרט שקיות, ועל כן אינו אידיאלי לבדים. אולם החוקרים השתמשו במבנה ננו-נקבובי המאפשר לו "לנשום" והופך אותו נוח ומתאים לביגוד. הנקבוביות קטנות מספיק כדי שהמבנה יהיה אטום לאור נראה, אך שקוף כמעט לחלוטין לקרינת התת-אדומה שהגוף פולט. אפקט הצינון של הבד הזה עומד על כשלוש מעלות לעומת בד כותנה, כמו זה שממנו עשויות חולצות טריקו רבות. למעשה, התחושה כשלובשים אותו היא של מעלה אחת יותר מהתחושה של עור חשוף –  מעין "ללכת עם, להרגיש בלי".

שימוש בבגדים כאלה יכול לייעל משמעותית את משק האנרגיה העולמי. במקום למזג חללים ענקיים, לבישה של בגדים מתאימים תאפשר לחסוך אנרגיה בלי לפגוע בתחושת הנוחות של הנוכחים. החיסכון הזה יהיה משמעותי מאוד לצמצום בצריכת דלקים בלתי מתחדשים, כמו גם לחיסכון משמעותי בהוצאות על אנרגיה.