Stellen Sie sich Fabriken vor. Aber nicht die lauten, rauchigen. Denken Sie an leise Panzer. Lebende Panzer.
Plastik ist kaputt. Es zerfällt in Mikrofragmente, die in unseren Eingeweiden, unseren Ozeanen und unserer Luft verbleiben. BPA, Phthalate, Karzinogene – die Liste dessen, was Plastik hinterlässt, ist lang und unangenehm. Wir brauchen etwas anderes. Etwas, das wächst.
Forscher der Rice University und der University Houston haben es herausgefunden. Oder besser gesagt, sie haben es gelehrt.
Sie entwickelten eine neue Herstellungstechnik für Bakterienzellulose. Dieses Zeug wird nicht von einem Menschen in einer Laborflasche hergestellt; Es wird von Mikroben gewebt. Und wenn es richtig gemacht wird, kann es Stahl und Glas Konkurrenz machen. Die Ergebnisse wurden in Nature Communications veröffentlicht. Die Prämisse? Skalierbar. Stark. Ein Ersatz für die Einwegplastikwelt, die wir geschaffen haben.
Tanzende Zellen machen stärkere Blätter
Normalerweise wachsen bakterielle Zellulosefasern wild. Zufällig. Wie Steppenläufer, die im Wind gefangen sind. Zufälliges Wachstum bedeutet schwache Strukturen. Es hält der Belastung nicht stand.
Muhammad Maksud Rahman leitete das Team. Er ist Assistenzprofessor an der UH und Adjunt bei Rice. Er kennt sich mit Materialien aus. Er wusste, dass Chaos das Problem war. Deshalb hat sein Team, darunter der Erstautor M.A.S.R. Saadi – ein Doktorand – baute einen Rotationsbioreaktor.
Dies ist kein statisches Schiff. Es dreht sich. Es zwingt die Bakterien, sich zu bewegen.
„Wir weisen sie an, an einem bestimmten Ort einzuziehen“, erklärte Saadi.
Die Bakterien gehorchen. Ihre Bewegung richtet die Cellulose-Nanofibrillen aus. Stellen Sie sich das so vor, als würden Sie eine Falte auf molekularer Ebene glätten. Das Ergebnis? Platten mit Zugfestigkeiten bis zu 436 Megapascal. Das ist stark. Wirklich stark. Für ein Biopolymer.
Sie hörten hier nicht auf. Sie fügten Bornitrid-Nanoschichten hinzu. Jetzt reden wir über Hybridmaterialien. Die Stärke stieg auf etwa 553 Megapascal. Es ist auch flexibel. Faltbar. Transparent. Und es verträgt Hitze. Ungefähr dreimal schneller als die Kontrollproben. Zerstreuung ist der Schlüssel. Wenn Ihr Telefon nicht heiß wird oder Ihre Elektronik nicht schmilzt, haben Sie einen Gewinner.
Nicht nur stark, sondern klug
Ist das nur eine weitere Kuriosität im Labor? Nein. Saadi nannte den Prozess „Training einer disziplinierten Bakterienkohorte“. Ich mag dieses Bild. Bakterien in Marschübungen.
Die Ausrichtung erfolgt während des Wachstums. Es ist ein einziger Schritt. Keine umständliche Nachbearbeitung. Das ist die Magie. Skalierbarkeit verschlingt normalerweise die Effizienz zum Frühstück, nicht hier. Sie können die Zusatzstoffe anpassen. Passen Sie die Ausgabe an.
Shyam Bhakta von Rice half bei der Biologie. Pulickel Ajayan und Matteo Pasquali beteiligten sich an der Materialwissenschaft. Es ist interdisziplinär. chaotische menschliche Arbeit, perfekt koordiniert.
Was wird dadurch eigentlich ersetzt?
- Strukturkomponenten
- Wärmemanagementsysteme
- Verpackung
- Grüne Elektronik
- Textilien
- Energiespeicher
Plastik ist überall. Dieses Material kann auch dorthin gelangen. Außer, dass keine giftigen Rückstände zurückbleiben. Rahman stellt sich vor, dass diese Blätter allgegenwärtig werden. Er will das Ende der Plastikdominanz sehen. Es ist ehrgeizig. Vielleicht zu ehrgeizig für morgen, aber die Wissenschaft ist solide.
Wir finanzieren diese Arbeit durch die NSF, das U.S. Endowment for Forests and Communities und die Welch Foundation. Die Ansichten sind ihre, nicht unbedingt die der Geldgeber.
Hier sind wir also. Eine starke, transparente Folie, die von Mikroben hergestellt wird, die auf einen sich drehenden Tank hören. Es absorbiert Wärme besser als Metall. Es ist stärker als einige Keramiken. Und es verrottet, ohne den Boden zu vergiften.
In den Fabriken könnte es vorerst ruhig bleiben. Aber die Tanks drehen sich bereits. Werden wir zulassen, dass sie die Welt füllen?
