מהכנת המים לשטיפה ועד לפירוק השומנים ואפילו מניעת חלודה – מדיח הכלים החשמלי מקל מאוד על חיינו. וגם שאלת השאלות: מה יעיל יותר – שטיפה במדיח או בכיור?
הכתבה הוקלטה בידי הספריה המרכזית לעיוורים ולבעלי לקויות ראייה
לרשימת כל הכתבות הקוליות באתר
ויליאם וג'וזפין קוקריין (Cochrane) היו אנשים אמידים שהרבו לארח חברים בביתם באילינוי ולהגיש להם שלל מעדנים על כלי חרסינה מפוארים. צוות המשרתים של המשפחה היה אחראי על שטיפת הכלים היקרים, אך רשלנותם הובילה לידי כך שכלים רבים נסדקו ונפגמו. ג'וזפין העדיפה בשל כך להדיח את הכלים בעצמה, אך כעבור זמן קצר עלה בדעתה שחייבת להיות דרך יעילה יותר לשטוף כלים.
מחשבתה הבשילה עד מהרה לידי מעשה, ובשנת 1886 היא רשמה פטנט על מה שכינתה "מדיח הכלים של קוקריין". בראשית הדרך היה המדיח נפוץ בעיקר בבתי עסק. כיום, למעלה מ-120 שנה מאוחר יותר, מדיח הכלים הפך למרכיב מרכזי במשק בית ממוצע בעולם המערבי, אך ביסודו של דבר הוא אינו שונה מהותית מהפיתוח הראשוני של קוקריין.
איך מדיח הכלים מצליח לנקות כלים ללא מגע יד אדם? האם הוא אכן חסכוני יותר משטיפה ידנית? בסופו של דבר, התשובה טמונה ברובה בכימיה.
ספר מלחים
כשאנו שוטפים כלים ביד אנחנו נעזרים בחום (מי ברז חמים), פעולה מכנית (שפשוף וקרצוף) וחומר כימי (סבון) כדי לקבל כלים נקיים. לעתים צריך להשקיע זמן רב בניקוי כלי מסוים כדי להגיע לתוצאה הרצויה. מדיח הכלים מתבסס על אותם עקרונות, אך מכיוון שמכונה מבצעת את העבודה במקום בן אדם, אפשר להיעזר בטמפרטורות גבוהות יותר, במשכי זמן ארוכים יותר ובאמצעים כימיים הרבה יותר מעניינים כדי להבריק את הכלים.
החומר הכימי החשוב ביותר בשטיפת כלים הוא כמובן המים. לכן השלב הראשון במחזור השטיפה של המדיח הוא להכין את המים למשימה.
מי הברז מכילים בין השאר ריכוז גבוה של יוני סידן (+Ca2) ומגנזיום (+Mg2), שפוגמים בתהליך ההדחה. למשל כשסידן ומימן פחמתי (-HCO3), שמומס גם הוא במים באופן טבעי, מגיבים זה עם זה בטמפרטורות גבוהות, נוצר סידן פחמתי מוצק (CaCO3), שאנחנו מכירים יותר בתור "אבנית". בנוסף, נוכחות של המגנזיום והסידן במים כלולה לפגוע גם ביעילות של חלק מרכיבי חומר הניקוי, כפי שנראה בהמשך.
כדי למנוע את הבעיות הללו, התחנה הראשונה שעוברים המים היא מצע מחליף יונים שמורכב ממעין חרוזים מצופים במולקולות ייעודיות בעלות יכולת קישור גבוהה למגנזיום וסידן. המצע טעון בריכוז גבוה של יוני נתרן (+Na), שקשורים אליו בצורה חלשה יותר מסידן ומגנזיום. כשמי ברז עוברים דרך מחליף היונים, יוני הסידן והמגנזיום נקשרים למצע ויוני הנתרן משתחררים למים. יוני הנתרן הללו מתמוססים בקלות ואינם יוצרים אבנית.
בשלב מסוים יוני הנתרן הקשורים למצע ייגמרו, ולשם כך המדיח טוען מחדש את המצע ביוני נתרן בסוף כל מחזור. קיימת בו לשם כך מחסנית עם מלח שולחן (נתרן כלורי: NaCl). המכשיר מתיז על המצע תמיסה עם ריכוז מלח גבוה, כך שיוני נתרן נקשרים למצע מחדש ויוני הסידן והמגנזיום נשטפים החוצה מהמדיח.
כאן נשאלת השאלה: למה לא להשתמש פשוט במלח שולחן ולחסוך הוצאה מיותרת על מלח ייעודי יקר. מסמך של החברה המלכותית הבריטית לכימיה קובע שהפתרון הזה אינו מומלץ, מכיוון שבדרך כלל מלח שולחן מכיל גם מגנזיום סולפאט שנועד למנוע יצירת גושים במלח. המגנזיום סולפאט מתפרק לרכיביו כשהוא מומס במים, וכאמור אחד משני המרכיבים – המגנזיום – פוגם ביעילות של חומרי הניקוי, כך שלא רצוי להוסיף אותו למצע.
מלחמת השומן הראשונה
אחרי שהמים מוכנים לשימוש, מוסיפים להם את חומר הניקוי ומחממים אותם. חומרי הניקוי, שמגיעים בצורת ג'ל, אבקה או טבליות, מכילים בדרך כלל כמה חומרים בעלי מטרות מוגדרות.
אחד מסוגי הלכלוך הקשים במיוחד להסרה מכלים הוא השומן. חומצות שומן הן מולקולות שמורכבות משרשרת ארוכה של אטומי פחמן ומימן, ובסופה פחמן שמחובר לשני אטומי חמצן. כששלוש מולקולות של חומצת שומן נקשרות זו לזו, בדרך כלל בתיווך מולקולה בשם גליצרול, מתקבלת מולקולת שומן.
אחת הדרכים להמס שומן היא בעזרת סבון, שבנוי ממולקולות שקצה אחד שלהן הוא הידרופילי (נמשך למים), והקצה השני שלהן הידרופובי (נדחה ממים). כשמולקולת סבון פוגשת מולקולת שומן, הקצה ההידרופובי שלה נקשר לשומן והקצה ההידרופילי נמשך למים. כך הסבון מצליח, במידה מסוימת, לפרק צברי שומן ולמוסס אותם במים. פעולה דומה מבצע נוזל הכלים שאנחנו שוטפים בו את הכלים בכיור.
מלחמת השומן השנייה
כדי להמס שומן טוב יותר צריך קודם כל לפרק אותו לרכיביו: חומצות שומן וגליצרול. כאן נכנסים לתמונה חומרים בסיסים שמאופיינים ברמת חומציות נמוכה ובכך שהם משחררים משחררים יוני הידרוקסיד (-OH) לתמיסה כשהם מתמוססים. יוני ההידרוקסיד מגיבים עם מולקולת שומן ומפרקים אותה לחומצות שומן בודדות. חומצות השומן האלה הרבה יותר מסיסות במים, מכיוון שלהן עצמן יש קצה הידרופילי וקצה הידרופובי, ממש כמו סבון.
מעבר לכך, ריכוז גבוה של יוני הידרוקסיד מוריד את רמת החומציות של המים, וכך מגן על המדיח מפני חלודה ומספק תשתית לפעולה מיטבית של אקונומיקה – שנועדה להסיר מהכלים כתמי צבע.
שילוב של סבון עם אנזימים וחומרים המפחיתים את חומציות המים ומקטינים את מתח הפנים שלהם | צילום: Shutterstock
אנזימים ותוספות אחרות
בנוסף לארסנל הכימי המגוון שסקרנו, טבליות ניקוי מכילות בדרך כלל גם כמה סוגים של אנזימים, שהם חלבונים המזרזים תגובות כימיות מסוימות. אנזימי המדיח מתמחים בין השאר בפירוק חלבונים ועמילן, שניהם מרכיבים נפוצים במזון ובשאריות שהוא מותיר על הכלים.
חומרי הניקוי מכילים גם חומרים שלא נועדו לנקות את הכלים באופן ישיר, אלא לייעל את תהליך השטיפה. מקובל למשל לכלול בטבליות הניקוי "בנאים" (Builders), שהם חומרים שנועדו ללכוד יוני סידן שהשתחררו מהלכלוך שהיה על הכלים ולמנוע מהם ליצור אבנית. בנוסף, כדי לזרז את הליך השטיפה מוסיפים חומרים שנועדו להקטין את מתח הפנים של המים. מים בעלי מתח פנים גבוה נוטים ליצור טיפות יותר עגולות, שבאות פחות במגע עם המשטח שהן פוגשות. הורדת מתח הפנים של המים גורמת לכך שאותה כמות של מים "נמרחת" על שטח יותר גדול וכך הליך השטיפה מתייעל.
אם כן, בדומה לשטיפת כלים בכיור, גם מדיח הכלים משלב כימיה (חומרי הניקוי), פעולה מכנית (התזת מים בעוצמה על הכלים לאורך זמן) וחום (טמפרטורה גבוהה). אך פרט לאלמנט השפשוף, שבו יש לאדם יתרון מסוים, מותר המכונה מן האדם במקרה הזה: שטיפת כלים במדיח מאפשרת להשתמש בטמפרטורות גבוהות ובכימיה חזקה יותר כדי לנקות את הכלים. אילו היינו מנסים להשתמש באותם אמצעים בשטיפה ידנית היינו גורמים נזק חמור לעור הידיים שלנו.
אדם מול מכונה
לאור זאת, אין ספק ששטיפה בעזרת מדיח מאפשרת ניקוי כלים יסודי, תוך חיסכון משמעותי בכוח אדם. אולם האם שטיפה כזאת גם חוסכת אנרגיה ומים?
בשנת 2007 השוו חוקרים מאוניברסיטת בון בין צריכת המים והאנרגיה בשטיפת כלים ידנית של 113 נבדקים לעומת שטיפה במדיח. נמצא ששטיפה ידנית ממוצעת של 12 מערכות כלים מלאות, שכוללות צלחות, כוסות וסכו"ם, אורכת 79 דקות, צורכת 103 ליטר מים ו-2.5 קילוואט לשעה (קוט"ש) של חשמל. שטיפה של כמות דומה של כלים במדיח אופטימלי צורכת רק 15 ליטר מים, 15 דקות של הטענה ופריקה של הכלים מהמדיח, וכ-1 קוט"ש חשמל. מסקנת המחקר, שמובאת בכתבות רבות שמסקרות את הכדאיות האנרגטית של החזקת מדיח כלים, היא שהשימוש בו מומלץ ומוביל לחיסכון משמעותי במים ובחשמל.
אולם המסקנות הללו בעייתיות, בשל כמה גורמים. ראשית, את המחקר מימנו חברות מסחריות שמייצרות מדיחי כלים, ובהן בוש, סימנס ואלקטרולוקס. העובדה הזאת מציבה סימן שאלה גדול מעל המסקנות התומכות באינטרסים המסחריים של החברות. שנית, המחקר השווה בין שוטף כלים ידני ממוצע לבין מדיח כלים האופטימלי. עיון מעמיק בנתוני המחקר מעלה כי שוטף כלים יעיל במיוחד, שמשתמש רק במים קרים ומקפיד לפתוח את הברז רק לצורך שטיפת הסבון מהכלים, לא צורך אנרגיה חיצונית רבה, וצריכת המים שלו דומה לזו של מדיח כלים החשמלי.
גם חישוב משך הזמן הדרוש לשטיפת כלים ידנית היה בעייתי, שכן המחקר כלל בחישוב גם את זמן הייבוש. בפועל, כשאנחנו שוטפים כלים בכיור, רובנו מניחים אותם במתקן ייבוש ולא משקיעים בכך מאמץ נוסף.
זאת ועוד, מחקר אחר, גם הוא מאוניברסיטת בון, מאשש את התחושה שרבים מאיתנו שוטפים את הכלים במים לפני שאנחנו מכניסים אותם למדיח – פעולה שאינה נחוצה במדיחי כלים מודרניים ומובילה לבזבוז מים.
לכך מצטרף עניין נוסף. אומנם המחקר שהבאנו כאן מבוסס על מדיחי כלים משנת 2007, ומאז יעילותם רק השתפרה, אך עדיין צריך לקחת בחשבון גם את האנרגיה והמים המושקעים בתהליך הייצור של המכשירים. אין להתעלם גם מההשלכות הסביבתיות של שימוש בחומרים אלקליים ובאקונומיקה בטבליות ההדחה הנפוצות, שזורמים במערכת הביוב, ומגיעים בחלקם לסביבה, או דורשים טיהור יקר.
חבר סיפר לי פעם, שהוא סיכם עם בת זוגו שהיא אחראית על כביסה והוא על שטיפת כלים. מכיוון שיש להם בבית מכונה שעושה את העבודה שלה, הוא טען שיהיה רק הוגן אם יצטיידו במכונה שתבצע גם את המלאכה שלו.
למעלה מ-120 שנה לאחר שמדיח הכלים נכנס לשימוש מסחרי, נראה שבדומה למכונות נוספות, הרווח הנקי והבטוח של השימוש בו הוא חיסכון בזמן. האם שטיפת כלים במדיח מובילה גם לחסכון במים וחשמל? זו שאלה כבר הרבה יותר מורכבת, ותלויה בסופו של דבר בהרגלים של כל אחד ואחד.
