Отглежданата в лаборатория растителна материя бележи стъпка към 3D-печатна дървесина

Отсичането на дървета и обработката на дървесината не е най-ефективният или екологичен начин за производство на мебели или строителни материали. Учените от Масачузетския технологичен институт вече направиха пробив в процес, който един ден може да ни позволи да 3D отпечатваме и да отглеждаме дърво директно във формата на мебели и други предмети.

Дървото може да е възобновяем ресурс, но ние го използваме много по-бързо, отколкото го попълваме. Обезлесяването оказва драстично въздействие върху дивата природа и изостря последиците от изменението на климата. Тъй като апетитът ни към дървени продукти е малко вероятно да се промени, нашите методи за получаването им ще трябва.

През последните години изследователите се обърнаха към отглеждането на дървесина в лабораторията. Не дърветата – само самата дървесина, за разлика от текущата работа по култивиране на животински клетки за отглеждано в лаборатория месо, вместо отглеждането на живи животни и клането им. И сега екип от учени от MIT демонстрира нова техника, която може да отглежда подобен на дърво растителен материал в лабораторията, позволявайки лесна настройка на свойства като тегло и сила, ако е необходимо.

„Идеята е, че можете да отглеждате тези растителни материали точно във формата, от която се нуждаете, така че не е нужно да правите изваждащо производство след факта, което намалява количеството енергия и отпадъци“, казва Ашли Бекуит, водещ автор на изследването. „Има много потенциал да се разшири това и да се развият триизмерни структури.“

Първо, екипът изолира клетки от листата на растенията, известни като Zinnia elegans. След това тези клетки се култивират в течна среда в продължение на два дни, преди да бъдат прехвърлени в по-дебела среда на базата на гел. Това вещество съдържаше хранителни вещества и два различни растителни хормона, чиито нива можеха да бъдат настроени, за да настроят физичните и механичните свойства на материала.

След това екипът 3D отпечата този зареден с клетки гел в конкретна форма, по същия начин, по който бихте отпечатали 3D пластмасов обект. След три месеца инкубация на тъмно материалът се дехидратира и крайният резултат е предмет по поръчка, изработен от подобна на дърво растителна материя. В един тест, например, екипът оформи материала в модел на дърво.

Екипът експериментира с различни нива на хормоните и установява, че по-ниските нива водят до материал с по-ниска плътност, със заоблени, отворени клетки. По-високите нива, междувременно, нарастват по-малки, по-плътни структури, които са по-твърди, благодарение на увеличения растеж на органичния полимерен лигнин. Тази разлика може да се използва за направата на продукти, които са по-меки и по-леки, или по-здрави и по-твърди, ако е необходимо.

В крайна сметка целта е да се развие технологията до степен, че дървените предмети могат да бъдат по същество 3D отпечатани и отглеждани, вместо да се режат, оформят и съединяват от по-големи парчета дърво, получени от изсичане на дървета. Процесът може да започне с малки дървени предмети като дюбели или декоративни парчета, преди в крайна сметка да премине към мебели или дъски за строителство.

Следващите стъпки, казва екипът, са да се разбере как да се приложи методът към други растения. Zinnia не произвежда дърво, но адаптирането на процеса за работа с нещо като бор може да бъде голям пробив.

Изследването е публикувано в списанието Материали днес.

Източник: MIT