Viitor biodegradabil: Ambalajele smart din ciuperci devin realitate

Un grup de cercetători din Elveția a creat un material sustenabil revoluționar din… rădăcini de ciuperci.

Descoperirea vine într-un moment critic al crizei climatice globale, când planeta se sufocă sub tone de deșeuri din plastic și sub efectele poluării industriale.

Ambalaje din rădăcini de ciuperci

Foto: EMPA.ch

Energia apasă tot mai greu pe economie. România are cel mai ridicat cost al electricității raportat la puterea de cumpărare

16:45

Miza uriașă din spatele unei decizii puțin observate: finanțarea infrastructurii energetice europene se schimbă

15:05

Utilizarea materialelor complet naturale, care nu necesită procesare chimică, marchează un punct de cotitură în lupta pentru sustenabilitate. În căutarea materialelor durabile, oamenii de știință se confruntă adesea cu un compromis dificil.

Substanțele naturale precum celuloza, lignina și chitina sunt biodegradabile în formă pură, dar ele nu oferă performanțele necesare pentru aplicațiile industriale. Îmbunătățirea acestora prin procese chimice poate crește rezistența sau flexibilitatea, dar adesea în detrimentul beneficiilor lor ecologice.

În acest context, cercetătorii de la laboratorul „Cellulose and Wood Materials” din cadrul Empa (Laboratoarele Federale Elvețiene pentru Știința și Tehnologia Materialelor) au creat un material revoluționar, care elimină complet această dilemă.

Derivat din miceliul de Schizophyllum commune, o specie de ciupercă necunoscută, cunoscută și sub numele de ciupercă cu branhii. Acest material este complet biodegradabil, rezistent la rupere și extrem de versatil și nu necesită nici o procesare chimică. De fapt, este atât de sigur, încât ar putea fi chiar consumat, relatează Interesting Engineering.

„Ciuperca folosește această matrice extracelulară pentru a-și crea structură și funcționalitate. De ce n-am face și noi la fel?”, explică cercetătorul Ashutosh Sinha de la Empa. „Natura a dezvoltat deja un sistem optimizat”, adaugă Gustav Nyström, directorul laboratorului.

Construit de natură, perfecționat de știință

Miceliul, rețeaua de filamente subterane ale ciupercilor, este de mult timp în centrul atenției cercetărilor care încearcă să obțină materiale sustenabile. În mod obișnuit, acesta este tratat chimic înainte de utilizare, ceea ce compromite biodegradabilitatea.

Echipa Empa a ales, însă, o abordare total diferită. Ei folosesc miceliul viu, exact așa cum este, profitând de matricea extracelulară naturală a acestuia, un amestec de proteine, polizaharide și alte molecule biologice care oferă structură și rezistență. „Combinăm metodele consacrate de procesare a fibrelor naturale cu domeniul emergent al materialelor vii”, explică Nyström.

Pentru a spori performanța, cercetătorii au ales o tulpină bogată în doi compuși esențiali: schizofilanul (polizaharid nanofibros cu lanț lung) și hidrofobina (proteină cu proprietăți similare cu cele ale unui detergent natural). Acești compuși întăresc structura fungică și îi oferă funcționalități remarcabile. „Miceliul nostru este, într-un fel, un compozit textil viu”, spune Ashutosh Sinha.

Fibre vii pentru filme și emulsii

„Materialele biodegradabile reacționează mereu la mediu. Dorim să găsim aplicații în care această interacțiune nu este un impediment, ci un avantaj”, afirmă Nyström. Echipa de cercetători elvețiani a demonstrat două aplicații principale: pelicule biodegradabile și emulgatori naturali.

Peliculele de miceliu, realizate din rețele fungice, au demonstrat o rezistență excelentă la tracțiune și ar putea într-o zi să înlocuiască materialele plastice din ambalaje sau din produsele compostabile. De asemenea, materialul viu acționează și ca un emulgator extrem de eficient, potrivit Advanced Materials.

Hidrofobinele stabilizează amestecurile de ulei și apă și, deoarece ciuperca produce continuu aceste molecule, emulsia devine mai stabilă în timp, ceea ce reprezintă o caracteristică neobișnuită și valoroasă. „Aceasta este, probabil, singura emulsie care devine mai stabilă odată cu trecerea timpului”, spune Sinha. „De aceea, utilizarea în industria cosmetică și alimentară este extrem de promițătoare”, adaugă Nyström.

Ashutosh Sinha propune și o altă aplicație. „În loc de pungi din plastic compostabil, ar putea fi folosit pentru a face pungi care compostează singure deșeurile organice”.

Cercetătorii văd și un potențial uriaș în integrarea acestor materiale nu doar în ambalaje, ci și în electronice durabile. Răspunsul lor la umiditate ar putea permite dezvoltarea unor senzori ecologici. „Vrem să creăm o baterie compactă, biodegradabilă, ale cărei electrozi sunt realizați dintr-o hârtie fungică vie”, a mai precizat Sinha.