טכנולוגיות BC להתמודדות עם אתגרי אקלים

לאורך השנים, חדשנות טכנולוגית מילאה תפקיד חשוב בהתמודדות עם אתגרי האקלים. פרק זה בוחן את נקודת המפגש בין טכנולוגיות ביוקונברג'נס לבין צורכי האקלים, לא רק מתוך כוונה לאמץ פתרונות קיימים, אלא כדי לזהות כיצד החשיבה הביולוגית-הנדסית, מאפשרת גישות חדשות לפתרון.

דרך סקירה של טכנולוגיות מרכזיות נבחן כיצד ממשק מולטי-דיסיפלינרי זה, עשוי לספק מענה איכותי, רספונסיבי, ובר-קיימא לצורכי האקלים הדוחקים, שדורשים מענה מיידי וחדשני. בנוסף, נדגים כיצד שינויי האקלים עצמם יוצרים הזדמנויות להתפתחות וליישום של טכנולוגיות ביוקונברג'נס, לא רק כתגובה, אלא כמנגנון עיצוב אקטיבי של סביבות מורכבות ומשובשות.

שני הפרקים הקודמים במסמך מבוססים על מחקר שבוצע ברשות החדשנות, אשר כלל מיפוי שיטתי של צרכים טכנולוגיים בתחום האקלים, לצד פיתוח טקסונומיה ייעודית לביוקונברג'נס. בשלב הבא של המחקר נבדקו קשרים קונקרטיים בין הטכנולוגיות המופיעות בטקסונומיה (ברמות השונות) לבין השימושים הסביבתיים. החיבורים שאותרו רוכזו לכדי מפת ידע אינטראקטיבית, המחברת בין רעיונות וטכנולוגיות מעולם הביוקונברג'נס לבין אתגרים אקלימיים מגוונים. חיבור נכלל במפה רק כאשר נמצאה רלוונטיות מושגית ויישומית מובהקת, הנתמכת בלפחות חמישה מאמרים מדעיים שעברו ביקורת עמיתים. המפה, הכוללת מאות קשרים מבוססי-מחקר, מאפשרת חקירה דו-כיוונית – הן מהכיוון הטכנולוגי והן מהכיוון של צורכי האקלים. פרק זה נשען על ממצאי המפה, ומציג דוגמאות ממוקדות הממחישות את אפשרויות היישום וההשפעה שבשילוב בין שני התחומים – מהטכנולוגיה אל הצורך, ומהצורך אל הפתרון.

החלק הבא מציג מבחר טכנולוגיות ביוקונברג'נס – ביו-שבבים, ביולוגיה סינתטית וחומרים חיים – כדי להדגים כיצד טכנולוגיות מסוג זה יכולות לתת מענה למגוון צורכי אקלים.

ביו-שבבים

טכנולוגיית הביו-שבבים (Biochips), פותחה במקור לצרכים רפואיים וביולוגיים, אך הפכה עם הזמן לפלטפורמה מתקדמת בתחומים סביבתיים – בזכות המזעור, הרגישות הגבוהה והיכולת להשתלב במערכות דיגיטליות, ביו-שבבים משמשים כיום לניטור מדויק ורציף של תנאי סביבה¹Ryu, H., Jeon, T.-J., Kim, S. M. (2025). Editorial Perspective: Advancements in Microfluidics and Biochip Technologies. Micromachines, 16(1), 77.. כך למשל, ניתן להטמיעם במערכות לניטור איכות האוויר – לזיהוי פתוגנים ביולוגיים או חומרים כימיים נדיפים באזורים עירוניים ותעשייתיים; בתחנות לניטור מים – לגילוי מוקדם של מתכות כבדות, מזהמים תעשייתיים או תהליכים ביולוגיים חריגים; ובמערכות אקולוגיות כמו אגמים, שוניות אלמוגים או חקלאות חכמה – לצורך מדידה של פרמטרים מיקרוביאליים, ביוכימיים ופיזיקליים בזמן אמת² Aryal, P., Hefner, C., Martinez, B., & Henry, C. S. (2024). Microfluidics in environmental analysis: advancements, challenges, and future prospects for rapid and efficient monitoring. Lab on a Chip, 24(5), 1234-1256.. יישום נוסף הוא בתחום חיות המשק, שם מותקנים ביו-שבבים זעירים בגוף בעלי חיים – כגון פרות, כבשים ועיזים – לניטור רציף של מדדים בריאותיים והתנהגותיים³Yu, Z., Han, Y., Cha, L., Chen, S., Wang, Z., & Zhang, Y. (2024). Design of an intelligent wearable device for real-time cattle health monitoring. Frontiers in Robotics and AI, 11, 1441960.. שבבים אלה כוללים חיישנים המודדים טמפרטורת גוף, קצב לב, תנועתיות, קצב נשימה ולעיתים גם את הרכב החומרים בזיעה או ברוק. באמצעות מידע זה ניתן לזהות מוקדם מצבים של סטרס פיזיולוגי, ירידה בתפקוד הבריאותי או סימנים ראשונים להתפתחות מחלות. בחלק מהמקרים, השבבים מאפשרים גם זיהוי ישיר של מחוללי מחלה ובכך מספקים התראה מוקדמת על התפרצות פוטנציאלית בתוך העדר. שילוב כזה בין ניטור פיזיולוגי לזיהוי מיקרוביאלי הופך את הטכנולוגיה לכלי מרכזי במניעת מחלות, בהבטחת רווחת בעלי החיים ובהפחתת השימוש באנטיביוטיקה מניעתית. היכולת לחבר ביו-שבבים לרשתות IoT ולמערכות בינה מלאכותית מרחיבה את השימוש בהם ככלי החלטה מבוסס-נתונים בתנאי סביבה משתנים⁴Rodoplu Solovchuk, D. (2024). Advances in AI-assisted biochip technology for biomedicine. Biomedical Pharmacotherapy, 177, 116997..

ביולוגיה סינתטית

הביולוגיה הסינתטית (Synthetic Biology), שמטרתה לתכנן מערכות ביולוגיות חדשות או לעצב מחדש מערכות טבעיות קיימות, מציעה, בהקשר האקלימי, פתרונות פורצי דרך להתמודדות עם אתגרים סביבתיים. כך למשל, מפתחים כיום מיקרואורגניזמים ואצות מהונדסות המסוגלות לספוג ולאגור פחמן דו-חמצני מן האטמוספירה, ולעיתים גם לשמש חומר גלם לביו-דלקים מתחדשים או לתרכובות ביו-פלסטיות מתכלות, כתחליף לתוצרים פוסיליים⁵Liu, X., Luo, H., Yu, D., Tan, J., Yuan, J., & Li, H. (2022). Synthetic biology promotes the capture of CO2 to produce fatty acid derivatives in microbial cell factories. Bioresources and Bioprocessing, 9(1), 124.. במקביל, ביולוגיה סינתטית מאפשרת תכנון של חיידקים מהונדסים המפרקים מזהמים אורגניים ומתכות כבדות, לצורך יישומים בשיקום סביבתי (בפרט bioremediation) של קרקעות, נחלים ואזורים תעשייתיים שנפגעו מהצפות, זיהומים או תהליכי מדבור⁶Thai, T. D., Lim, W., & Na, D. (2023). Synthetic bacteria for the detection and bioremediation of heavy metals. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 11, 1178680.. בנוסף, התחום מציע פתרונות ישימים לאתגר הביטחון התזונתי, באמצעות יצירת זני צמחים עמידים לבצורת, טמפרטורות קיצוניות או קרקעות דלות, המותאמים לאקלים המשתנה⁷Archibald, B. N., Zhong, V., & Brophy, J. A. N. (2023). Policy makers, genetic engineers, and an engaged public can work together to create climate-resilient plants. PLOS Biology, 21(7), e3002208..

חומרים חיים

התחום של חומרים חיים (Living Materials) מציע עקרון חדשני של חומרים המשלבים תאים חיים או רכיבים ביולוגיים פעילים בתוך מטריצה מבנית, כך שהם מסוגלים להגיב לסביבה, לתקן את עצמם ולבצע פונקציות ביולוגיות מתקדמות לאורך זמן. חומרים אלה מפותחים כיום לצרכים מגוונים, ובפרט בתחומי הבנייה והסביבה: למשל, בטון חכם המכיל חיידקים המפרישים סידן ומסייעים באטימת סדקים⁸De Muynck, W., De Belie, N., & Verstraete, W. (2010). Microbial carbonate precipitation in construction materials: A review. Ecological Engineering, 36(2), 118-136., ומערכות ויסות לחות וטמפרטורה באמצעות תגובות ביולוגיות⁹Xiong, L. L., Garrett, M. A., Kornfield, M. A., & Shapiro, J. A. (2023). Living material with temperature-dependent light absorption. Advanced Science, 10(37), 2301730.. בנוסף, חומרים חיים תורמים לניהול מים עירוני באמצעות ספיחה ביולוגית, מחסומים חיים לשיטפונות, ולשיקום קרקעות שנפגעו מסחף או זיהום. דוגמה עדכנית לכך היא שימוש ב-fungal mycelium hydrogels  – חומר הנדסי המשלב תאי פטרייה חיים, המספק גם תפקוד מבני וגם אינטראקציה סביבתית¹⁰Jones, M., et al. (2020). Engineered mycelium composite construction materials from fungal biorefineries: A critical review. Materials & Design, 187, 108397.. מעבר לכך, חלק מהחומרים מסוגלים לקבע פחמן באופן מתמשך באמצעות פוטוסינתזה עצמית או תגובה ביולוגית מבוקרת¹¹Dranseike, D., et al. (2025). Dual carbon sequestration with photosynthetic living materials. Nature Communications, 16, 3832.. התחום מתרחב גם לעולמות ההלבשה והטקסטיל, עם פיתוח חומרים ביולוגיים חכמים להגנה מפני תנאי סביבה קיצוניים, לצד ביגוד מתכלה ביולוגית כחלק ממעבר לכלכלה מעגלית¹²Wijayarathna, K. B. E. R., Mohammadkhani, G., Moghadam, F. H., Berglund, L., Ferreira, J. A., Adolfsson, K. H., Hakkarainen, M., & Zamani, A. (2023). Tunable fungal monofilaments from food waste for textile applications. Global Challenges, 8(3), 2300098..

הדוגמאות שהוצגו ממחישות את רב-שימושיותן של טכנולוגיות ביוקונברג'נס, ואת יכולתן להשתלב במגוון תחומים סביבתיים. אך כדי להבין לעומק את ערכן הפוטנציאלי, יש להתבונן גם מהכיוון ההפוך: כיצד אתגרי אקלים מרכזיים מזמנים אפשרויות חדשות ליישום עקרונות ביוקונברג'נס. החלק הבא בוחן שורה של צרכים סביבתיים בולטים – טיהור מים, ייצור אנרגיה מתחדשת, וניטור סביבתי – ומדגים כיצד ניתן לתת להם מענה אפקטיבי באמצעות טכנולוגיות ביוקונברג'נס.

טיהור מים

זיהום מים הוא אחד האתגרים הסביבתיים המרכזיים של העידן הנוכחי. תהליכי תיעוש, חקלאות אינטנסיבית, ניהול לקוי של שפכים עירוניים, וחדירה של חומרים פרמצבטיים ומיקרופלסטיים – כולם תורמים להחרפת עומס המזהמים במקורות מים מתוקים ומליחים כאחד. לכך מתווספות השפעות שינוי האקלים, כגון גלי חום, הצפות ושיטפונות, המגבירים את התפשטות המזהמים, בין היתר במקורות מים.

אחת הטכנולוגיות המבטאות היטב את עקרונות הביוקונברג'נס בתחום שיקום מים היא Algal‑Bacterial Consortium – מערכת הנדסית-ביולוגית המשלבת מיקרו-אצות וחיידקים בתרבית סימביוטית מתוכננת לניקוי מים מזוהמים¹³Oruganti, R. K., Katam, K., Show, P. L., Gadhamshetty, V., Upadhyayula, V. K. K., & Bhattacharyya, D. (2022). A comprehensive review on the use of algal-bacterial systems for wastewater treatment with emphasis on nutrient and micropollutant removal. Bioengineered, 13(4), 10412–10453.. בתהליך סימביוטי זה, האצות מייצרות חמצן באמצעות פוטוסינתזה, והחמצן מזין את החיידקים, אשר בתורם מפרקים מזהמים אורגניים, חומרים מזינים (חנקן וזרחן) ומתכות כבדות. בנוסף, מערכות אלה יכולות לסייע גם בצמצום של גנים של עמידות לאנטיביוטיקה (ARGs), בין אם באמצעות פירוק של מקטעי DNA חופשי במים, ובין אם על ידי דיכוי אוכלוסיות של חיידקים עמידים באמצעות תחרות ביולוגית ויצירת תנאים ביוכימיים שאינם תומכים בריבוי שלהם. מערכות אלה נבנות כיום תוך שימוש בכלים חישוביים, חיישנים ומודלים של יחסי גומלין תאיים, מה שמאפשר לתכנן את הקונסורציום כך שיתפקד באופן אופטימלי בתנאי סביבה משתנים.

דוגמה לכך הוא קונסורציום מהונדס של Chlorella vulgaris עם Bacillus licheniformis, שהדגים הפחתה של למעלה מ-98% בריכוזי חנקן, לצד ירידה ניכרת בשכיחות של גנים של עמידות לאנטיביוטיקה¹⁴Tang, Y., Song, L., Ji, X., Huang, S., et al. (2022). Algal-bacterial consortium mediated system offers effective removal of nitrogen nutrients and antibiotic resistance genes. Bioresource Technology, 362, 127874.. מעבר לכך, הטכנולוגיה גרמה ליצירת ביומסה, היכולה לשמש כחומר גלם לייצור ביו-דלקים, דשנים או תחליפי פלסטיק מתכלים. בנוסף, מחקרים הראו ירידה בפליטות N₂O לעומת תהליכי טיהור קונבנציונליים – נתון המצביע על תרומה ישירה להפחתת פליטות גזי חממה.

טכנולוגיה נוספת שיכולה לתת מענה לאתגר של טיהור מים, היא Microbial Electrolytic Carbon Capture (MECC)¹⁵Lu, L.; Huang, Z.; Rau, G. H.; Ren, Z. J. (2015). Microbial Electrolytic Carbon Capture for Carbon Negative and Energy Positive Wastewater Treatment. Environmental Science & Technology, 49(13), 8193-8201.. בשיטה זו, שפכים עשירים בחומר אורגני מוזרמים לתא אלקטרוליטי מיקרוביאלי, שבו חיידקים מפרקים את המזהמים תוך הפקת זרם חשמלי. תהליך זה מוביל לסילוק תרכובות אורגניות, הפחתה של חומרים מזינים (חנקן וזרחן), ונטרול מזהמים נוספים – לרבות פתוגנים – ברמות גבוהות של יעילות. מעבר לטיהור המים, MECC מאפשרת גם קיבוע ביולוגי-כימי של פחמן דו-חמצני. בזכות התהליכים האלקטרוכימיים בתא, נוצרים תנאים בסיסיים (pH גבוה) באזור הקתודה, אשר גורמים ל-CO₂  להתקבע כמלחים מינרליים (כגון סידן פחמתי), ובכך להפחית את ריכוזו באטמוספירה. בשונה ממערכות ביולוגיות אחרות, כאן קיבוע הפחמן מתרחש בו-זמנית עם טיהור המים, ותוך הפקת תוצר לוואי אנרגטי (למשל, מימן). בזכות שילוב הידע הביולוגי, הכימי וההנדסי, MECC מספקת מענה כפול: גם לסביבה המימית וגם לאתגר הפליטות.

טכנולוגיה נוספת בעלת פוטנציאל גבוה לטיפול במזהמים עמידים במים, כגון PFAS (Per- and polyfluoroalkyl substances) היא השימוש בחיידקים מהונדסים גנטית¹⁶Marchetto, F.; Roverso, M.; Righetti, D.; Bogialli, S.; Filippini, F.; Bergantino, E.; Sforza, E. (2021). Bioremediation of Per- and Poly-Fluoroalkyl Substances (PFAS) by Synechocystis sp. PCC 6803: A Chassis for a Synthetic Biology Approach. Life, 11 (12), 1300.. מזהמים אלו, הינם בעלי יציבות גבוהה ועמידים לפירוק, ולכן מהווים אתגר משמעותי לטיהור מים מסורתי. באמצעות ביולוגיה סינתטית, ניתן לתכנן חיידקים המסוגלים לפרק או לנטרל תרכובות מסוג זה, תוך שילוב של מערכות מטבוליות ותגובות ביוכימיות מותאמות.

אנרגיה מתחדשת

אחד התחומים הקריטיים במאבק במשבר האקלים הוא ייצור אנרגיה מתחדשת שאינה תלויה בדלקים פוסיליים. לשם כך, יש צורך בפיתוח מקורות אנרגיה יעילים, זמינים ונקיים – כאלו שאינם פולטים פחמן, אך גם מסוגלים לפעול בקנה מידה גדול ובתנאים סביבתיים משתנים. אחת הדוגמאות לכך היא פיתוח של עלים ביוניים (Bionic Leaves) – מערכות מלאכותיות המבוססות על עקרונות פוטוסינתזה, המשחזרות את היכולת של צמחים להפוך אור שמש, מים ופחמן דו-חמצני לדלקים מתחדשים¹⁷Liu, C.; Colón, B. C.; Ziesack, M.; Silver, P. A.; Nocera, D. G. (2016). Water Splitting-Biosynthetic System with CO2 Reduction Efficiencies Exceeding Photosynthesis. Science, 352 (6290), 1210–1213.. עלים ביוניים מדמים את תהליך הפוטוסינתזה הטבעית, אך משפרים את היעילות והגמישות שלו. הם מורכבים משילוב של אלקטרודות מתקדמות, קטליזטורים מבוססי מתכות לא-יקרות, ומיקרואורגניזמים מהונדסים, כמו Ralstonia eutropha, אשר קולטים את תוצרי הפירוק של מים (מימן וחמצן) ומנצלים אותם להפקת תרכובות פחמניות עשירות באנרגיה, דוגמת איזופרופנול או בוטנול. בניגוד לצמחים, העלים הביוניים אינם זקוקים לקרקע או השקיה, ולכן יכולים לפעול במקומות שאינם מתאימים לחקלאות. בנוסף, תהליך ההמרה שלהם יעיל בהרבה: לפי מחקרים שנערכו באוניברסיטת הרווארד, מערכת עלים ביוניים הצליחה לקבע פחמן ולהפיק דלק נוזלי בקצב העולה פי 10 על פוטוסינתזה טבעית.

טכנולוגיה נוספת בתחום האנרגיה המתחדשת מבוססת על הפקת מימן ביולוגי באמצעות מיקרו-אצות מהונדסות. מימן נחשב לאחד הדלקים הנקיים והמבטיחים ביותר לעתיד אנרגטי דל-פחמן, אך מרבית הייצור התעשייתי שלו כיום נשען על מקורות פוסיליים. הנדסה גנטית של מיקרו-אצות, כמו Chlamydomonas reinhardtii, מאפשרת לשפר את הפעילות של אנזימי ההידרוגנאז האחראים על ייצור המימן בתאים, להאריך את פרק הזמן שבו האצה מפיקה מימן (גם בתנאים אירוביים יחסית), ואף להגדיל את יעילות התהליך¹⁸Xu, L., Fan, J., & Wang, Q. (2019). Omics Application of Bio-Hydrogen Production Through Green Alga Chlamydomonas reinhardtii. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 7, 201.. התהליך כולו מתבצע בתוך ריאקטורים פוטוביולוגיים, המתוכננים לווסת את תנאי האור, החום והזרימה לצורך אופטימיזציה של התגובה. נוסף על כך, המערכת כולה קולטת פחמן דו-חמצני מהסביבה – לרוב ממקורות תעשייתיים – והופכת אותו לחומר מוצא בתהליך הפקת האנרגיה. כך נוצרת מערכת אינטגרטיבית המאפשרת ייצור דלק ירוק המבוסס על משאבים מתחדשים.

טכנולוגיה נוספת המדגימה את הפוטנציאל של ביוקונברג'נס בתחום האנרגיה היא תאי דלק מיקרוביאליים (Microbial Fuel Cells – MFC)¹⁹Wang, J., Ren, K., Zhu, Y., Huang, J., & Liu, S. (2022). A Review of Recent Advances in Microbial Fuel Cells: Preparation, Operation, and Application. BioTech (Basel), 11(4), 44.. על אף הדמיון במנגנון הביואלקטרוכימי ל-MECC שהוזכר מעלה, טכנולוגיית ה-MFC מציעה כיוון שונה, עם דגש על הפקת אנרגיה מתמשכת ממקורות ביולוגיים. גם כאן, מיקרואורגניזמים מפרקים חומר אורגני תוך שחרור אלקטרונים, אך בניגוד ל-MECC , ייצור החשמל נעשה ממגוון מקורות של פסולת ביולוגית – כולל שפכים, תסיסות מזון, או ביומסה חקלאית, וניתן להפעילם לא רק בתווך מימי אלא גם במצעים לחים למחצה או במערכות סביבה מוצקות יחסית, כגון קרקעות מזוהמות. תאים אלה פותחו במיוחד להפעלה רציפה בהספקים נמוכים, מה שהופך אותם מתאימים במיוחד להפעלת חיישנים סביבתיים, מערכות ניטור אוטונומיות או התקנים באזורים מרוחקים. היתרון המרכזי של MFC על פני MECC טמון בגמישות, בפשטות וביכולת לפרוס מערכות קטנות וזולות בשטח. תכונות אלה הופכות את הטכנולוגיה למועמדת מבטיחה ליישומים מבוזרים, במיוחד באזורים כפריים או מתפתחים, שם התשתית מוגבלת אך קיים פוטנציאל מקומי להפקת אנרגיה מפסולת אורגנית זמינה.

ניטור סביבתי

בקרב המערכות הנדרשות להתמודדות עם שינוי האקלים, ניטור סביבתי מדויק ורציף הפך לתשתית קריטית. גלי חום, הצפות, זיהום תעשייתי ושחיקת קרקעות – כל אלו מגבירים את התנודתיות והאי-ודאות במרחב הסביבתי. כדי לנהל סיכונים אלה ולגבש תגובה מושכלת בזמן אמת, נדרש מידע איכותי ונגיש מהשטח. ואולם, מערכות ניטור קונבנציונליות, המבוססות לרוב על חיישנים כימיים ותחנות מדידה סטטיות, מתקשות להתמודד עם תנאים משתנים, קנה מידה גיאוגרפי רחב, או איתור חומרים ביולוגיים ואורגניים מורכבים.²⁰Han, H., Liu, Z., Li, J., & Zeng, Z. (2024). Challenges in remote sensing based climate and crop monitoring: navigating the complexities using AI. Journal of Cloud Computing, 13(1), 1-14.

ביוקונברג'נס, מאפשר פיתוח מערכות חישה רגישות, מסתגלות וחכמות. דוגמא בולטת בניטור סביבתי היא פיתוחם של חיישנים ביולוגיים מבוססי DNA ללא תאים (cell-free biosensors)²¹Zhang, L., Guo, W., & Lu, Y. (2020). Advances in cell‑free biosensors: Principle, mechanism, and applications. Biotechnology Journal, 15(9), e2000187.. מערכות אלו מבוססות על מקטעי DNA סינתטיים ורכיבי תרגום חלבוניים, אשר מתוכנתים לזהות מזהמים ספציפיים – כגון מתכות כבדות, אנטיביוטיקות, או שיירים תעשייתיים – וליצור תגובה מדידה, לעיתים בצורת שינוי צבע או פלואורסצנציה. בשונה מתאי חישה שלמים, מערכות אלו אינן כוללות אורגניזם חי, ולכן אינן רגישות לשינויים קיצוניים בתנאי הסביבה (טמפרטורה, חומציות, חמצן). ניתן לעצב חיישנים אלו כך שיזהו מזהמים בריכוזים מזעריים – תוך דקות ובשטח, גם באזורים מרוחקים. מערכות מסוג זה מפותחות כיום על גבי נייר, ג'לים, או אלקטרודות ניידות, ומציעות מודל חדש לחישה ביולוגית זמינה, ניידת וזולה – כחלק מתשתיות ניטור סביבתיות רחבות.

טכנולוגיה נוספת עושה שימוש במיקרואורגניזמים מהונדסים גנטית שתפקידם לזהות ולדווח על שינויים ביוכימיים בקרקע, כגון נוכחות של מזהמים אורגניים, דליפות דלק, שינויים בערכי pH או חמצן, ואף סימנים מוקדמים של תהליכי מדבור²²Essington, E. A., Vezeau, G. E., Cetnar, D. P., Grandinette, E., Bell, T. H., & Salis, H. M. (2024). An autonomous microbial sensor enables long-term detection of TNT explosive in natural soil. Nature Communications, 15, 10471.. ניתן להטמיע בתאים אלו רצפים גנטיים שהינם רגישים לגירויים סביבתיים מסוימים, ולתכנתם לייצר אות מדידה, כמו פליטת אור (לומינסצנציה) או שינוי בריכוז מטבוליטים. ייחודה של גישה זו טמון בכך שהיא מאפשרת ניטור "מבפנים" – מתוך הקרקע עצמה בצורה רציפה ואוטונומית, תוך הסתגלות לתנאים משתנים ויכולת שידור של נתונים למערכות דיגיטליות. בשילוב עם רשתות IoT ובינה מלאכותית, נוצרת מערכת המספקת תובנות סביבתיות עמוקות בזמן אמת.

טכנולוגיה נוספת ופורצת דרך בתחום הניטור הסביבתי עושה שימוש ברובוטים ביו-היברידיים המבוססים על מיצליום (Mycelium) – רשת קורים של פטריות המהווה חיישן ביולוגי פעיל²³Mishra, A. K., Kim, J., Baghdadi, H., Johnson, B. R., Hodge, K. T., & Shepherd, R. F. (2024). Sensorimotor control of robots mediated by electrophysiological measurements of fungal mycelia. Science Robotics, 9(93), eadk8019.. מחקרים עדכניים מצביעים על כך שמיצליום מגיב לגירויים סביבתיים – כמו לחות, טמפרטורה, שינויי pH או נוכחות מזהמים אורגניים ומתכות – באמצעות שינויים באותות חשמליים המועברים ברשת התאית שלו. שילוב רשתות מיצליום במערכות רובוטיות, בין אם כחלק ממעטפת רובוטית חיה ובין אם כחיישן פנימי, מאפשר לרובוטים “לחוש” את סביבתם באופן ביולוגי ולתרגם אותות חשמליים למידע דיגיטלי.

פרק זה הציג כיצד ביוקונברג'נס עשוי לשמש בסיס לפיתוח פתרונות אקלימיים חדשניים – הן באמצעות הרחבת היישומים של טכנולוגיות קיימות, והן מתוך מענה לצרכים סביבתיים מורכבים, המחייבים שילוב בין יעילות טכנולוגית להסתגלות מערכתית. הדוגמאות שהוצגו ממחישות טכנולוגיות חיות, אדפטיביות ודינמיות – מערכות ביולוגיות-הנדסיות הפועלות בתנאי שטח משתנים, מגיבות בזמן אמת ואף מקיימות את עצמן לאורך זמן. בכך, מתברר כי ביוקונברג'נס אינו רק תחום טכנולוגי פורץ דרך ואינו משמש רק כתחום תומך להתמודדות עם שינויי אקלים – אלא כפלטפורמה אינטגרטיבית לעיצוב תגובות מערכתיות למשבר מתמשך, מורכב ודינמי.