Bayangkan pabrik. Tapi bukan yang berisik dan berasap. Pikirkan tank yang tenang. Tangki hidup.
Plastiknya rusak. Ia pecah menjadi pecahan mikro yang tertinggal di usus kita, lautan, dan udara kita. BPA, ftalat, karsinogen—daftar sisa plastik sangat panjang dan tidak menyenangkan. Kami membutuhkan sesuatu yang lain. Sesuatu yang tumbuh.
Para peneliti di Rice University dan University Houston menemukannya. Atau lebih tepatnya, mereka mengajarkannya.
Mereka merekayasa teknik manufaktur baru untuk selulosa bakteri. Benda ini tidak dibuat di dalam labu laboratorium oleh manusia; itu ditenun oleh mikroba. Dan bila dilakukan dengan benar, ia akan menyaingi baja dan kaca. Temuan ini dimuat di Nature Communications. Premisnya? Dapat diskalakan. Kuat. Pengganti dunia plastik sekali pakai yang kami bangun.
Sel Menari Membuat Lembaran Lebih Kuat
Normalnya, serat selulosa bakteri tumbuh liar. Secara acak. Seperti tumbleweed yang tertiup angin. Pertumbuhan acak berarti struktur lemah. Itu tidak bertahan di bawah tekanan.
Muhammad Maksud Rahman memimpin tim. Dia adalah asisten profesor di UH dan asisten di Rice. Dia tahu materi. Dia tahu bahwa kekacauan adalah masalahnya. Jadi timnya, termasuk penulis pertama M.A.S.R. Saadi—seorang mahasiswa doktoral—membangun bioreaktor rotasi.
Ini bukan kapal statis. Itu berputar. Ini memaksa bakteri untuk bergerak.
“Kami instruksikan mereka untuk bergerak secara spesifik,” jelas Saadi.
Bakteri mematuhinya. Gerakan mereka menyelaraskan nanofibril selulosa. Anggap saja seperti menghilangkan kerutan pada tingkat molekuler. Hasilnya? Lembaran dengan kekuatan tarik hingga 436 megapascal. Itu kuat. Sangat kuat. Untuk biopolimer.
Mereka tidak berhenti di situ. Mereka menambahkan lembaran nano boron nitrida. Sekarang kita berbicara tentang material hibrida. Kekuatannya melonjak menjadi sekitar 553 megapascal. Ini juga fleksibel. Dapat dilipat. Transparan. Dan itu menangani panas. Misalnya, tiga kali lebih cepat dari sampel kontrol. Disipasi adalah kuncinya. Jika ponsel Anda tidak menjadi panas, atau perangkat elektronik Anda tidak meleleh, Andalah pemenangnya.
Bukan Hanya Kuat, tapi Cerdas
Apakah ini hanya keingintahuan laboratorium lainnya? Saadi menyebut proses tersebut sebagai “pelatihan kelompok bakteri yang disiplin.” Saya suka gambar itu. Bakteri dalam latihan berbaris.
Penyelarasan terjadi selama pertumbuhan. Itu hanya satu langkah. Tidak ada pasca-pemrosesan yang berantakan. Itulah keajaibannya. Skalabilitas biasanya memakan efisiensi untuk sarapan, bukan di sini. Anda dapat mengubah aditifnya. Sesuaikan hasilnya.
Shyam Bhakta dari Rice membantu dalam bidang biologi. Pulickel Ajayan dan Matteo Pasquali menyumbang ilmu material. Ini bersifat interdisipliner. pekerjaan manusia yang berantakan, terkoordinasi dengan sempurna.
Apa yang sebenarnya digantikan oleh hal ini?
- Komponen struktural
- Sistem manajemen termal
- Pengemasan
- Elektronik ramah lingkungan
- Tekstil
- Penyimpanan energi
Plastik ada dimana-mana. Materi ini juga bisa masuk ke sana. Hanya saja, ia tidak meninggalkan sisa-sisa beracun. Rahman membayangkan lembaran-lembaran ini ada di mana-mana. Dia ingin melihat berakhirnya dominasi plastik. Ini ambisius. Mungkin terlalu ambisius untuk masa depan, tapi ilmu pengetahuannya masuk akal.
Kami mendanai pekerjaan ini melalui NSF, US Endowment for Forests and Communities, dan Welch Foundation. Pendapatnya adalah milik mereka, bukan milik penyandang dana.
Jadi di sinilah kita. Lembaran kuat dan transparan yang dibuat oleh mikroba yang mendengarkan tangki yang berputar. Ini menyerap panas lebih baik daripada logam. Ini lebih kuat dari beberapa keramik. Dan membusuk tanpa meracuni tanah.
Pabrik-pabrik mungkin akan tetap diam untuk saat ini. Tapi tanknya sudah berputar. Akankah kita membiarkan mereka memenuhi dunia?
