Mikor lesz végre az embereknek is kopoltyúja?

2022 / 03 / 31 / Bobák Zsófia
Mikor lesz végre az embereknek is kopoltyúja?
Gill man, azaz Kopoltyú Ember a horrofilm-történelem egyik legemlékezetesebb karaktere. De mennyire állunk közel ahhoz, hogy kifejlesszük a valóságban is használható (mű) kopoltyút, és végre oxigénpalack nélkül is úgy éljünk, mint hal a vízben?

“A tudomány nem volt képes magyarázatot találni rá, de mégis itt volt, életben volt az Amazon mélységes mélyén, visszamaradt emléke a százmillió éve élt teremtményeknek, mérhetetlenül erős és pusztító.” - így mutatkozik be a félelmetes hal-ember, a Fekete Lagúna Szörnye az ötvenes évek egyik leginkább kultstátuszúvá nemesedett filmjében. A mérhetetlenül erős őslény ugyan kissé esetlenül mozog a számára szokatlan szárazföldi környezetben, de ezt elnézhetjük neki, hiszen kopoltyúval lélegzik.

A karaktert egy régi dél-amerikai legenda ihlette, melyről a mexikói rendező, Gabriel Figueroa mesélt William Alland producernek az Aranypolgár forgatása alatt tartott vacsorapartin. Figueroa állítása szerint egy barátja éppen a titokzatos halemberekről forgatott dokumentumfilmet az Amazonas folyó körüli dzsungelekben, mikor hirtelen nyom nélkül eltűnt és soha többé nem került elő.

Hogy pontosan mi történt a rendező ismerősével, azt nem tudhatjuk, de az biztos, hogy a történet megragadta Alland fantáziáját és hamarosan (tizenhárom évvel később) elkészítette a Creature from the Black Lagoon című, azóta klasszikussá vált horrort.

Mivel dokumentumfilm az amazonasi kimérákról nem létezik, a szörny külalakjához maga az Oscar szobor adta az ötletet, az eredetileg karcsúra és angolnaszerűre tervezett forma végül egy kicsit rücskösebb és krokodilhoz hasonlóbb lett, de így is alapjában véve a meg nem értett, eltaposott természet szomorú/romantikus sorsát képviselte, megihletve ezzel, több mint hatvan évvel később Guillermo del Torót is. Gill Man kétéltű, vagyis rendelkezik egy pár, az idő nagy részében használaton kívüli tüdővel, valamint kopoltyúval is.

Lehet, hogy hal-ember nem létezik, de a hozzá hasonló fantáziák adják az inspirációt a kutatóknak, hogy elkezdjenek kísérletezni a működő mesterséges kopoltyú kifejlesztésével. Már 1963-ban szabadalmaztattak mesterséges kopoltyú, azaz “víz alatti levegőtisztító eszköz” néven hivatalosan bejelentett innovációt, mely ugyan külsőre nem sokban különbözik a hagyományos oxigénpalackos megoldástól, mivel a maszk a teljes arcot eltakarja és a hordozóeszköz a hátra van csatolva, de valójában az oxigénpalacktól eltérő módszerrel, a vízben található alkotórészeket felhasználva oldja meg a lélegeztetés feladatát. Vagyis nem a levegőből és nem túlnyomásos gázt tartalmazó palackból származik az oxigén.

Feltalálója, B. R. Bodell, a kevésbé kötött mozgási lehetőség megteremtését emeli ki elsődleges célként.

“Mikor a felszínről juttatunk levegőt az alámerült személy számára, a mélységét és mobilitását korlátozza az összekötő cső hossza, és a felszíni viharok komoly veszélyt jelentenek a folyamatos levegő ellátás számára. Másrészről, mikor a túlnyomásos oxigént palackokban biztosítjuk, az eszköz súlya válhat kényelmetlenné.” A kopoltyú előnye ezzel szemben, hogy könnyű és, valódi Gill Manné változva, bármennyi ideig a víz alatt tartózkodhatunk a segítségével. Elvileg. De akkor hogy lehet, hogy a szabadalmaztatás óta eltelt ötvenhét évben nem jelent meg a piacon és nem terjedt el a használata? Pedig azóta már sok más feltaláló és sok más, laboratóriumokban a kopoltyú titkait kutató tudós előállt a maga ötletével.

A probléma a mesterséges kopoltyúval a víz természetes oxigéntartalmának mennyiségében rejlik.

Egész egyszerűen nincs elég hatékony módszer arra, hogy egy kisméretű eszközzel elegendő oxigént sajtoljunk ki a vízből. Íme néhány tény, amely jobban megmagyarázza a feladat nehézségét, Alistair Dove tengerbiológus számításai szerint:

  • Egy ember átlagosan 6-7-8 liter levegőt lélegzik be egy perc alatt, a pontos mennyiség függ a tüdőnk állapotától, a légzési szokásaiktól (felületesen lélegzünk vagy mélyen), vagy éppen a testhelyzetünktől (ülünk, állunk, fekszünk)
  • Ha ezt elosztjuk a levegővételek számával, kijön, hogy egy belégzéssel nagyjából fél liter levegőt “nyelünk”
  • Ennek 21 %-a oxigén, kifelé menet pedig 16 % oxigén távozik, ami azt jelenti, hogy egy levegővétellel nagyjából 0,025 liter tiszta oxigént kapunk
  • Avogadro törvényét alkalmazva, miszerint bármely gáz 1 mol anyagmennyiségű molekulája azonos hőmérsékleten és azonos nyomáson egyenlő térfogatot tölt be és ez a térfogat standard körülmények (0,1 MPa) között, 25°C hőmérsékleten 22,4 dm³, a következő egyenletet állíthatjuk fel: V1/n1 = V2/n2 –> 22,4L/1mol = 0,025L/Xmol –> X = 0,00111mol
  • Minden lélegzetvétel 0,00111 mol oxigéngázt tartalmaz
  • Az oxigén molekula súlyát tekintetbe véve ez 35,52 milligramm oxigént jelent
  • Még a legtisztább óceáni vizek sem tartalmaznak 6 mg/liternél több oxigént
  • Ami azt jelenti, hogy egyetlen lélegzetvételhez 6 liter víz (35,52mg/6mgL = 5,92L) átszűrése szükséges
  • Nagyjából tizenötször veszünk levegőt percenként nyugalmi állapotban vagy kevés mozgás esetén, persze ez a szám aktív úszás közben megnő
  • Tehát 15 x 6= 90 liter víz megszűrésére lenne szükség percenként, gyorsan haladás esetén akár a duplájára
  • Ez csak egy rendkívül erős pumpával lenne kivitelezhető, a jelenleg tervezés alatt álló modellek pedig inkább James Bond vagy a Jedik kellékeire hasonlítanak, melyek nem tartalmaznak beépített pumpát.

Mert igenis léteznek valóban elkészített és hozzáférhető modellek, ezek egyike pedig nagy figyelmet kapott az elmúlt években. Az Indiegogo crowdfunding, vagyis közösségi finanszírozási oldalon 2014-ben indítottak kampányt a Triton névre keresztelt mesterséges kopoltyú fejlesztési költségeinek megalapozására és a projekt rendkívül sikeresnek bizonyult. A szakértőkben azonban kétségek merültek fel az eszköz hatékonyságával kapcsolatban,

Alistair Dove ekkor végezte el a számításait, arra a következtetésre jutva, hogy, noha szép lenne, ha megvalósulna, egyelőre még kivitelezhetetlen egy ilyen készülék létrehozása.

A GearJunkie nevű oldal szerkesztői 2016-ban szintén kétségeiknek adtak hangot, majd meg is keresték a készítőket, és az Indiegogót, hogy választ kapjanak a termék pontos működésével kapcsolatos kérdéseikre. A Triton azonban válasz helyett lefújta a kampányát, és visszaszolgáltatta az összegyűlt 900 000 dollárnyi összeget a finanszírozóknak, majd újraindította az egész programot, de ezúttal alaposabb magyarázattal és műszaki leírással. “Az indulás óta védtük a technológiánkat, mivel ez nagyon fontos a sikerünkhöz, de alapos megfontolás után úgy gondoljuk, lényeges, hogy megosszuk a részleteket és tisztázzuk az eszköz működését. Minden egyes Tritonon belül a mesterséges kopoltyú “folyékony oxigént” használ, amely, kombinálva más komponensekkel, lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy víz alatt lélegezzenek[...] Vegyék figyelembe, hogy a “folyékony oxigén” hengerek nem tartanak örökké, ezért úgy tervezzük, hogy elérhetővé tesszük a vásárlást és cserét a honlapunkon keresztül.”

A másik, tavaly augusztusban bemutatott termék az Amphibio, melyet Jun Kamei, a Royal College of Art dizájnere tervezett. A jelenlegi prototípus elsősorban esztétikai értékkel bír, annak ellenére, hogy letesztelték egy akváriumban, azt a feltalálója is elismeri, a jövőben ennél sokkal nagyobb felületű készülék fejlesztésére lesz szükség egy valóban működő modell létrehozása érdekében. “A hatalmas oxigénfogyasztásunk okozza a nehézséget. Mi emberek túl sokat fogyasztunk.” Az ötletet a klímaváltozás miatti tengerszint emelkedés szolgáltatta, mely a világ sok városát áradással fenyegeti. Az elöntött épületek közt úszkáló lakosok disztópikus jövőképe ugyan elég sötéten hangzik, de felidézi ugyanennek a jövőképnek az idealistább verzióját, mely az 1963-as szabadalmat inspirálta.

Azt a mesterséges kopoltyút is víz alatti életmódhoz tervezték, egy atlantiszi közösség igényeinek kiszolgálásához.

“A víz alatti lélegeztető készülék nincs korlátozva pusztán egy búvár általi felhasználására. Alkalmas csoportok számára is, hogy megtisztítsák a levegőt a tengeralattjárókon vagy az állandó vízalatti lakóhelyen[...] Védettséget nyújt emberek számára, akik tengeralatti életét élnek hosszabb ideig, időnként kimerészkedve a lakóegységeikből, hogy felfedezzenek, halat fogjanak, vagy tudományos kísérleteket végezzenek.” - részletezi Bodell találmánya leírásában.

Ez a cikk eredetileg 2020.03.11-én jelent meg a Rakétán.

(Fotó: Flickr/samualpedrete,Flickr/florenceivy, Getty)


Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.