Immagina le fabbriche. Ma non quelli rumorosi e fumosi. Pensa ai carri armati silenziosi. Serbatoi viventi.
La plastica è rotta. Si spezza in microframmenti che permangono nelle nostre viscere, nei nostri oceani e nella nostra aria. BPA, ftalati, sostanze cancerogene: l’elenco di ciò che la plastica lascia dietro di sé è lungo e spiacevole. Abbiamo bisogno di qualcos’altro. Qualcosa che cresce.
Lo hanno scoperto i ricercatori della Rice University e dell’Università di Houston. O meglio, lo hanno insegnato.
Hanno progettato una nuova tecnica di produzione per la cellulosa batterica. Questa roba non è prodotta in una fiaschetta da laboratorio da un essere umano; è tessuto dai microbi. E se fatto bene, rivaleggia con l’acciaio e il vetro. I risultati sono apparsi su Nature Communications. La premessa? Scalabile. Forte. Un sostituto del mondo in plastica monouso che abbiamo costruito.
Le cellule danzanti creano fogli più forti
Normalmente, le fibre di cellulosa batterica crescono spontaneamente. Casualmente. Come l’erba alta portata dalla brezza. La crescita casuale significa strutture deboli. Non regge sotto stress.
Muhammad Maksud Rahman ha guidato la squadra. È assistente professore alla UH e aggiunto alla Rice. Conosce i materiali. Sapeva che il problema era il caos. Quindi il suo team, incluso il primo autore M.A.S.R. Saadi, uno studente di dottorato, ha costruito un bioreattore rotazionale.
Questa non è una nave statica. Gira. Costringe i batteri a muoversi.
“Diamo loro istruzioni di muoversi in un modo specifico”, ha spiegato Saadi.
I batteri si conformano. Il loro movimento allinea le nanofibrille di cellulosa. Pensatelo come stirare una ruga a livello molecolare. Il risultato? Lastre con resistenze a trazione fino a 436 megapascal. È forte. Davvero forte. Per un biopolimero.
Non si sono fermati qui. Hanno aggiunto fogli di nanos nitruro di boro. Ora parliamo di materiali ibridi. La potenza è balzata a circa 553 megapascal. È anche flessibile. Pieghevole. Trasparente. E gestisce il calore. Ad esempio, tre volte più veloce dei campioni di controllo. La dissipazione è fondamentale. Se il tuo telefono non si surriscalda o i tuoi dispositivi elettronici non si sciolgono, hai un vincitore.
Non solo forte, ma intelligente
È solo un’altra curiosità di laboratorio? No. Saadi ha definito il processo “addestrare una coorte batterica disciplinata”. Mi piace quell’immagine. Batteri negli esercizi di marcia.
L’allineamento avviene durante la crescita. È un solo passo. Nessuna post-elaborazione disordinata. Questa è la magia. La scalabilità di solito mangia l’efficienza a colazione, non qui. Puoi modificare gli additivi. Personalizza l’output.
Shyam Bhakta della Rice ha aiutato con la biologia. Pulickel Ajayan e Matteo Pasquali hanno contribuito alla scienza dei materiali. È interdisciplinare. lavoro umano disordinato, coordinato perfettamente.
Cosa sostituisce effettivamente questo?
- Componenti strutturali
- Sistemi di gestione termica
- Imballaggio
- Elettronica verde
- Tessili
- Accumulo di energia
La plastica è ovunque. Anche questo materiale può andare lì. Solo che non lascia dietro di sé detriti tossici. Rahman prevede che questi fogli diventino onnipresenti. Vuole vedere la fine del dominio della plastica. È ambizioso. Forse troppo ambizioso per il domani, ma la scienza è solida.
Stiamo finanziando questo lavoro attraverso la NSF, l’U.S. Endowment for Forests and Communities e la Welch Foundation. Le opinioni sono le loro, non necessariamente quelle dei finanziatori.
Quindi eccoci qui. Un foglio resistente e trasparente, formato da microbi che ascoltano una vasca che gira. Assorbe il calore meglio del metallo. È più resistente di alcune ceramiche. E marcisce senza avvelenare il suolo.
Le fabbriche potrebbero restare in silenzio per ora. Ma i carri armati stanno già girando. Lasceremo che riempiano il mondo?
