Μια ομάδα επιστημόνων του Βανκούβερ συνδυάζει τους τομείς της μικροβιολογίας και της αρχιτεκτονικής για να δημιουργήσει ζωντανά οικοδομικά υλικά από μανιτάρια στρειδιών και άλλους βρώσιμους μύκητες.
Λένε ότι η έρευνά τους στα «μηχανικά ζωντανά υλικά» θα μπορούσε να βοηθήσει στον περιορισμό των υψηλών ενεργειακών και περιβαλλοντικών επιπτώσεων της κατασκευαστικής βιομηχανίας, να αντικαταστήσει την παραδοσιακή μόνωση ή ακόμα και να βοηθήσει στη ρύθμιση των εσωτερικών θερμοκρασιών καθώς το κλίμα θερμαίνεται.
Θα μπορούσε δυνητικά ακόμη και μια μέρα να βοηθήσει στο φιλτράρισμα των ατμοσφαιρικών ρύπων όπως ο καπνός από τις πυρκαγιές, σύμφωνα με μεταδιδακτορικό ερευνητή στο Πανεπιστήμιο του BC
«Αυτή η ιδέα των τεχνητών ζωντανών υλικών είναι μια πολύ νέα ιδέα», δήλωσε ο Nicholas Lin, μηχανικός με εξειδίκευση στη μικροβιολογία.
«Αυτά τα υλικά συναρμολογούνται συνδυάζοντας τις πρώτες ύλες με ζωντανά κύτταρα και παρουσιάζουν ορισμένες ιδιότητες ζωντανών συστημάτων», εξήγησε ο Lin, του οποίου η έρευνα καλύπτει τόσο τις σχολές μικροβιολογίας όσο και αρχιτεκτονικής του UBC.
Οι συμπαίκτες του στο Biogenic Architecture Lab του UBC δημιουργούν διάφορα δομικά υλικά γεμάτα με μυκήλιο – το ασαφές δίκτυο μικροσκοπικών, χλωμών υπόγειων κλώνων ή υφών, που εκτελούν παρόμοια λειτουργία με τις ρίζες των φυτών.
Αλλά οι μύκητες, ένας από τους παλαιότερους οργανισμούς στον πλανήτη με ηλικία άνω του ενός δισεκατομμυρίου ετών, δεν είναι ούτε φυτά ούτε ζώα.
Η ερευνητική ομάδα εργάζεται κυρίως με βρώσιμα είδη όπως το στρείδι, το reishi και τα μανιτάρια ουράς γαλοπούλας.
«Τα στρείδια είναι ίσως τα πιο δημοφιλή επειδή γνωρίζουμε ότι είναι βρώσιμα, δεν υπάρχει γνωστή τοξικότητα και αναπτύσσονται πολύ γρήγορα», είπε ο Lin.
“Δυναμικό, συντονισμένο”
Ένας από τους επιβλέποντες του είναι ο αναπληρωτής καθηγητής αρχιτεκτονικής Joseph Dahmen.
Ο Dahmen είπε ότι η κύρια έμπνευσή του κατά τη διάρκεια των ετών της έρευνάς του στα «βιοσύνθετα μυκηλίου» ήταν να μειώσει τον ενεργειακό και περιβαλλοντικό αντίκτυπο των δομικών υλικών.
«Η μερίδα του λέοντος της ενέργειας που πηγαίνει στα κτίρια είναι στα ίδια τα υλικά», είπε στο CBC News. «Τα βιοσύνθετα μυκηλίου προσφέρουν έναν τύπο βιοαποικοδομήσιμου υλικού για να τα αντικαταστήσει».
Για να φτιάξουν τα τεχνητά ζωντανά υλικά – είτε είναι τούβλα, τζελ που μπορούν να πάρουν οποιοδήποτε σχήμα, μόνωση ή πάνελ γυψοσανίδας – είπε, οι ερευνητές αναμείξανε σπόρια μυκήτων με κάτι πλούσιο σε κυτταρίνη, συχνά ένα ανακυκλωμένο υλικό ή ένα υποπροϊόν όπως πριονίδι ή άχυρο σίτου ή ρύζι φλοιοί.
Ένας τρισδιάστατος εκτυπωτής στο Πανεπιστήμιο του BC δημιουργεί στρώματα ενός διαλύματος υδρογέλης που έχει εγχυθεί με μυκήλιο μανιταριού reishi, ένα δίκτυο λεπτών κλώνων γνωστών ως υφές που αντιστοιχούν στις ρίζες των μανιταριών. (Υποβλήθηκε από το UBC Biogene Architecture Lab)
Ενώ αυτό εφαρμόζεται σε όλο τον κόσμο για χρόνια τόσο με μύκητες όσο και με βακτήρια, το τελικό προϊόν συχνά «μαγειρεύεται» για να σκοτώσει τους οργανισμούς, εξήγησε.
«Δεν εφεύραμε τη διαδικασία», είπε. «Αλλά αυτό που πραγματικά μας ενδιαφέρει είναι οι δυνατότητες αυτών των υλικών εάν παραμείνουν ζωντανά».
«Έτσι θα μπορούσατε να φανταστείτε ένα υλικό που στη συνέχεια θα γινόταν δυναμικό και συντονιζόμενο. Μπορούμε να το φτιάξουμε σε διάφορα πάχη. Συνεχίζει να μεγαλώνει.»
Τα μανιτάρια στρειδιών αναπτύσσονται από τούβλα που σχηματίζονται από μυκήλιο. Χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή ενός τοίχου για μια εγκατάσταση τέχνης που δημιουργήθηκε από το AFJD, το στούντιο σχεδιασμού του Joe Dahmen και της συζύγου του Amber Frid-Jiminez. (AFJD)
“Μεγαλώνει σαν μανιτάρια”
Ενώ ο Lin σκότωσε μικροοργανισμούς δημιουργώντας αντιβακτηριακές επιφάνειες στη διδακτορική του διατριβή, τώρα χρησιμοποιεί τρισδιάστατους εκτυπωτές για να δημιουργήσει ένα τζελ γεμάτο μικροοργανισμούς.
«Στην πραγματικότητα, είναι κάτι παρόμοιο με το να σκοτώνεις κάτι και μετά να το σηκώνεις», σκέφτηκε. «Μερικά μέρη του μοιάζουν αρκετά στον τρόπο που διατηρείς μια καθαρή κουλτούρα.
«Αλλά ένα πράγμα που είναι πάντα πολύ ενδιαφέρον είναι ότι όταν παραμελούμε τα μανιτάρια ή ξεχνάμε να τα εξετάσουμε, μερικές φορές αναδύονται μικρά μανιτάρια στρείδια».
Η ταχύτητα με την οποία μπορούν να εξαπλωθούν τα στρείδια και άλλοι μύκητες επιτρέπει στους ερευνητές να δοκιμάσουν γρήγορα νέες ιδέες.
Και αυτό οδήγησε το εργαστήριο UBC να αναπτύξει τα πάντα, από μια τουαλέτα κομποστοποίησης με βάση τα μανιτάρια μέχρι τούβλα και πάγκους από συμπαγή πριονίδι.
«Η έκφραση «μεγαλώνει σαν μανιτάρια» είναι στην πραγματικότητα αληθινή», αστειεύτηκε ο Dahmen. «Αυξάνονται πολύ γρήγορα και τείνουν να είναι υδρόφοβα, έτσι μπορούν να απωθούν το νερό.
«Μπορούμε να τα προσαρμόσουμε στις συγκεκριμένες περιβαλλοντικές πτυχές αν θέλουμε να τα χρησιμοποιήσουμε».
Μια εικόνα μικροσκοπίου δείχνει μυκήλιο, το ισοδύναμο των ριζών μανιταριών, να απλώνει ή να εμβολιάζει έναν σάκο ανάπτυξης σε ένα εργαστήριο του Πανεπιστημίου του BC. (Υποβλήθηκε από το UBC Biogene Architecture Lab)
Ο Dahmen είπε ότι ένα ολόκληρο σπίτι από ζωντανά μανιτάρια 3D εκτυπωμένα είναι προς το παρόν καθαρά υποθετικό.
«Θα έλεγα ότι είμαστε πιθανώς μερικά χρόνια μακριά από την ενσωμάτωση στα κύρια κτίρια», είπε. «Αλλά μόλις αρχίζουμε να κατανοούμε μερικές από τις δυνατότητες αυτών των υλικών».
Ενσωματωμένος κλιματισμός
Ο Lin είπε ότι τα ζωντανά δομικά υλικά μπορεί να έχουν ακόμη πιο περίπλοκες λειτουργίες στο μέλλον – με βάση αυτό που ονόμασε «περιβαλλοντική αντιδραστικότητα» των μυκητιακών υφών.
Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών Φέτος διαπιστώθηκε ότι οι μύκητες μπορούσαν να μειώσουν τη θερμοκρασία τους κατά μέσο όρο 3°C κάτω από τις θερμοκρασίες περιβάλλοντος – κάτι που ο Lin είπε ότι θα μπορούσε να υποδεικνύει εφαρμογές ελέγχου του κλίματος καθώς το κλίμα θερμαίνεται.
Και καθώς η κλιματική αλλαγή επιδεινώνει την εποχή των πυρκαγιών στον Καναδά, τα ζωντανά υλικά γεμάτα με μανιτάρια θα μπορούσαν μια μέρα να βοηθήσουν στον καθαρισμό του αέρα στα σπίτια μας.
«Θα μπορούσαμε να κατασκευάσουμε αυτούς τους μύκητες για να ανιχνεύσουμε πότε υπάρχει πολύς καπνός στις πυρκαγιές – και να παράγουμε περισσότερα από αυτά τα ινώδη, ασαφή υλικά για να παγιδεύσουμε αυτά τα σωματίδια;» υπέθεσε.
Είναι μια ιδέα που εξακολουθεί να είναι σε μεγάλο βαθμό επιστημονική φαντασία, αλλά ο Lin πιστεύει ότι χρειάζεται περαιτέρω έρευνα.
«Στο πολύ, πολύ μακρινό μέλλον, αυτά τα βιολογικά εργαλεία θα μπορούσαν να μας δώσουν νέους τρόπους και νέες ιδέες για να φτιάξουμε υλικά που είναι πιο γρήγορα, καλύτερα, φθηνότερα – και μακροπρόθεσμα πιο οικολογικά», είπε.
Η απόδοση ενός αρχιτέκτονα καλλιτέχνη ενός υποθετικού σπιτιού χτισμένου από τρισδιάστατα τυπωμένα βιοσύνθετα υλικά γεμάτα με μικροσκοπικά δίκτυα μυκητιακού μυκηλίου. (Υποβλήθηκε από το UBC Biogene Architecture Lab)