Покриття, отримане з грибів, є перспективною альтернативою екологічно чистій пластиковій упаковці. Фото: interestingengineering.com. assets.newatlas.com.
У світі сучасних технологій вчені запропонували екологічну альтернативу одноразовій пластиковій упаковці та посуді (у тому числі склянкам, тарілкам). У дослідженні, опублікованому в американському журналі “Ленгмюр”, йдеться про спосіб захисту матеріалів від вологи за допомогою їстівного гриба. У поєднанні із деревними волокнами гриб утворює щільний природний шар. Він не вбирає воду і одночасно захищає поверхню від жирної та олійної плівки. По суті, виходить натуральне водовідштовхувальне покриття, яке може замінити звичні синтетичні матеріали і бути безпечнішим для навколишнього середовища.
Експериментальний результат. Фото: interestingengineering.com.
У ході експерименту дослідники отримали щільну захисну плівку, яка буквально «виросла» на поверхні звичайнісіньких матеріалів – паперу, джинсової тканини, поліефірної повсті та тонкого деревного шпону. Це наочно показало, що природне покриття здатне замінити традиційні пластикові бар'єри, залишаючись при цьому екологічним. Автори роботи, опублікованої в журналі Ленгмюр, поставили собі завдання створити нешкідливу для контакту з їжею плівку, яка була б стійка до різних видів рідини, у тому числі олій і жирів. Керівник досліджень – Кейтлін Хауелл, наголошує, що природні ресурси обіцяють прекрасні рішення та альтернативи, які можуть допомогти скоротити обсяги одноразового пластику, тим самим зменшуючи навантаження на звалище та океан. В основі технологій лежить грибниця, що складається з тонких ниток, так схожих на мережу, яка утворюється завдяки грибам. Для експерименту було обрано їстівний гриб Trametes versicolor, відомий також як «хвостик індика» через характерне забарвлення.
Їстівний гриб Trametes versicolor. Фото: interestingengineering.com.
Вчені поєднали грибницю (міцелій) з наноцелюлозою – це найдрібніші дерев'яні волокна, які широко застосовуються в паперовій промисловості. Отриманий склад найтоншим шаром був нанесений на різні матеріали, після чого був поміщений у тепличні умови, щоб гриб почав рости та формувати суцільне покриття. Після кількох днів зростання зразки висушили, зупинивши розвиток грибка та закріпивши структуру плівки. З'ясувалося, що для утворення повноцінного водовідштовхувального бар'єру потрібно щонайменше три доби. При цьому товщина матеріалів практично не змінилася (доданий шар виявився порівнянний із звичайним шаром фарби). Натомість змінилася поверхня. Вона набула характерного жовтувато-оранжевого або коричневого відтінку.
Міцелій. Фото: assets.newatlas.com.
Практичні випробування підтвердили ефективність захисного прошарку. Краплинки рідини на всіх оброблених ділянках зразках зібралися в акуратні кульки і не всоталися, тоді як на необроблених поверхнях рідина або розтеклася, або повністю проникла до структури матеріалу. Аналогічний результат спостерігався і з іншими речовинами, у тому числі з органічними розчинниками та олією. Це говорить про те, що грибкова плівка здатна бути унікальним бар'єром для різних рідин. Якщо дивитися ширше, то подібні дослідження та експерименти – це частина більшого напряму, пов'язаного з так званими «вирощуваними матеріалами». На відміну від традиційного виробництва, де сировина переробляється, плавиться чи синтезується хімічним шляхом, тут матеріал формується рахунок зростання живих організмів. Міцелій у цьому сенсі особливо зручний, оскільки він швидко розчиняється, заповнює задану форму та здатний зв'язувати між собою частинки рослинної сировини.
Наноцелюлоза є деревне волокно, розділене до дрібних наночастинок. Фото: iiif.wellcomecollection.org.
Цікаво, що сам по собі міцелій має природні гідрофобні властивості. Його поверхня покрита білками та іншими сполуками, які зменшують утворення води на поверхні та її проникнення всередину. Саме тому гриби у природі можуть зберігати структуру навіть у вологому середовищі. Подібні розробки є особливо актуальними для пакувальної галузі. Якщо вдасться масштабувати технологію, знизивши її вартість, вона зможе стати альтернативою синтетичним (у тому числі пластиковим) покриттям, які сьогодні використовуються для захисту паперової або картонної упаковки від вологи та жиру. На відміну від синтетичних матеріалів, грибкове покриття ґрунтується на відновлюваних ресурсах та потенційно піддається біологічному розкладанню.
Шкіра із грибів. Фото: 22century.ru.
Зрозуміло, перед впровадженням у промисловість належить вирішити низку практичних завдань. Необхідно забезпечити стабільність властивостей при масовому виробництві, перевірити довговічність покриття при зберіганні та транспортуванні, а також оцінити його поведінку при контакті з різними харчовими продуктами. Важливо й те, щоб процес вирощування плівки був економічно виправданим та не вимагав надмірних енерговитрат. Проте сама ідея використати природні механізми замість синтетичних бар'єрів виглядає перспективною. Біоматеріали на основі міцелію вже застосовуються у створенні упаковки, теплоізоляції і навіть як альтернативна «шкіра» для текстильної промисловості. Якщо дослідження в цьому напрямку продовжаться, цілком можливо, що в майбутньому частина звичної нам упаковки буде не зроблена на заводі у звичному розумінні, а буквально вирощена. Таким чином, подібний досвід демонструє реальну можливість створення функціональних, безпечних та екологічно стійких матеріалів на основі природних компонентів. До того ж це ще один приклад того, як біотехнології допомагають переосмислити звичні промислові рішення і скоротити залежність від пластику.
Не тільки сучасні технології викликають подив, а й предмети, створені сторіччя тому .