Představte si továrny. Ale ne ty hlučné a zakouřené, na které jsme zvyklí. Zvažte tiché tanky. Živé tanky.
Plast je rozbitý. Rozkládá se na mikročástice, které zůstávají v našich tělech, oceánech a vzduchu. Bisfenol A, ftaláty, karcinogeny – seznam toho, co po sobě plast zanechává, je dlouhý a nepříjemný. Potřebujeme alternativu. Něco, co roste.
Toto řešení našli vědci z Rice University a University of Houston. Nebo přesněji řečeno, naučili jsme se, jak ji vytvořit.
Vyvinuli novou technologii výroby bakteriální celulózy. Tento materiál nevytváří člověk v baňce, ale je „utkán“ mikroorganismy. A pokud je proces proveden správně, jeho vlastnosti mohou konkurovat oceli a sklu. Výsledky studie byly zveřejněny v časopise Nature Communications. Pointa? Škálovatelné. Odolný. Je to náhrada za plastový svět na jedno použití, který jsme vybudovali.
“Taneční” buňky vytvářejí silnější listy
Bakteriální celulózová vlákna obvykle rostou chaoticky. Náhodou. Jako suchý les rozfoukaný větrem. Náhodný růst znamená slabé návrhy. Materiál nevydrží zatížení.
Tým vedl Muhammad Maqsood Rahman, odborný asistent na University of Houston a mimořádný profesor na Rice University. Dobře rozumí materiálům a naučil se, že chaos je problém. Proto jeho tým, včetně hlavního autora M.A.S.R. Saadi, Ph.D., vytvořil rotační bioreaktor.
Toto není statická nádoba. Otáčí se. To způsobuje pohyb bakterií.
“Řídíme jejich pohyb podle určitého vzoru,” vysvětlil Saadi.
Bakterie poslechnou. Jejich pohyb uspořádá celulózová nanovlákna do pořádku. Představte si, že vyhlazujete záhyb na molekulární úrovni. Výsledek? Plechy s pevností v tahu až 436 megapascalů. Je to silné. Velmi silný na biopolymer.
Tím ale neskončil. Přidali nanodesky z nitridu boru. Nyní mluvíme o hybridních materiálech. Síla se zvýšila na přibližně 553 megapascalů. Materiál je také pružný. Ohýbatelný. Průhledný. A dobře si poradí s teplem. Odvádí teplo třikrát rychleji než kontrolní vzorky. Klíčový je odvod tepla. Pokud se váš telefon nepřehřívá a vaše elektronika se neroztaví, máte vyhráno.
Nejen odolný, ale také chytrý
Je to jen další laboratorní kuriozita? Ne. Saadi nazval tento proces „trénováním disciplinované skupiny bakterií“. Tento obrázek se mi líbí. Bakterie se řadí do řádných řad.
K vyrovnání dochází během růstu. Je to jeden krok. Žádné chaotické následné zpracování. V tom spočívá kouzlo. Obvykle škálování snídá účinnost, ale ne v tomto případě. Doplňky si můžete upravit. Nakonfigurujte výstup materiálu.
S biologickou částí pomáhal Shyam Bhakta z Rice University. Pulikeel Ajayan a Matteo Pasquali přispěli k materiálové vědě. Jedná se o mezioborovou práci, chaotická lidská činnost dokonale koordinovaná.
Co přesně tento materiál nahrazuje?
- Konstrukční prvky
- Systémy tepelného hospodářství
- Balení
- Ekologická elektronika
- Textilie
- Zařízení pro skladování energie
Plast je všude. Tento materiál může zabírat stejné výklenky. Jediný rozdíl je v tom, že nezanechává toxický odpad. Rahman tyto listy prezentuje všude. Chce ukončit vládu plastů. To je ambiciózní. Možná příliš ambiciózní pro zítřek, ale věda je zde špičková.
Tento výzkum byl financován National Science Foundation (NSF), US Foundation for Forests and Communities a Welch Foundation. Vyjádřené názory jsou názory autorů, nikoli nutně sponzorů.
Tak jsme tady. Odolná, průhledná fólie vytvořená mikroorganismy, které poslouchají rotující nádrž. Pohlcuje teplo lépe než kov. Pevnější než některé keramické materiály. A rozkládá se bez otravy půdy.
Továrny mohou zatím zůstat v klidu. Ale tanky už rotují. Necháme je naplnit svět?
