ابداع قارچ جدید برای ساخت باتری.

ساخت باتری و بسته‌بندی‌های زیست محیطی.

کد خبر: ۸۰۳۵۹۶

تاریخ: ۲۷ ارديبهشت ۱۴۰۴ - ۱۲:۴۸

به گزارش ایران اکونومیست؛ دانشمندان در جستجوی مواد پایدار، اغلب با چالش مواجه می‌شوند. مواد طبیعی مانند سلولز به طور طبیعی تجزیه‌پذیر هستند، اما فاقد کارایی مورد نیاز برای بسیاری از کاربردها هستند. تقویت آنها از طریق فرآوری شیمیایی می‌تواند استحکام یا انعطاف‌پذیری آنها را بهبود بخشد، اما این تقویت اغلب به قیمت از بین رفتن مزایای زیست‌محیطی آنها تمام می‌شود.

پژوهشگران آزمایشگاه سلولز و مواد چوبی در «امپا»(Empa)، ماده نوآورانه‌ای را تولید کرده‌اند که این مشکل را به طور کامل حل می‌کند. این ماده‌ جدید از رشته رشدکننده قارچ «شیزوفیلوم برزن»(Schizophyllum commune) گرفته شده است. این ماده، تجزیه‌پذیر و در برابر پارگی مقاوم است. همچنین از نظر عملکردی بسیار متنوع است و بدون هیچ‌گونه فرآوری شیمیایی تولید می‌شود. در واقع، این ماده آنقدر بی‌خطر است که می‌توان آن را خورد.

«آشوتوش سینحا»( Ashutosh Sinha) پژوهشگر «امپا» گفت: این قارچ از «ماتریس»(matrix) خارج سلولی برای ساختار و خواص عملکردی خود استفاده می‌کند. چرا ما نباید همین کار را انجام دهیم؟

«گوستاو نایستروم»(Gustav Nyström) سرپرست آزمایشگاه افزود: طبیعت در حال حاضر یک سامانه بهینه‌سازی شده را توسعه داده است.

ساختاری طبیعی و کاربردی توسط علم

رشته رشدکننده قارچ یا «میسلیوم»(Mycelium)، شبکه ریشه‌مانند رشته‌های قارچی است. این ماده از قبل در تحقیقات مواد پایدار مورد توجه قرار گرفته بود. این ماده معمولاً قبل از استفاده، تحت فرآوری شیمیایی قرار می‌گیرد که خاصیت تجزیه‌پذیری زیستی آن را تضعیف می‌کند. با این حال، این تیم از «میسلیوم زنده» همانطور که هست، استفاده می‌کند و از «ماتریس» خارج سلولی تولید شده طبیعی آن بهره می‌برد. «ماتریس» شبکه‌ای از پروتئین‌ها، پلی‌ساکاریدها و سایر مولکول‌های زیستی است که به قارچ، ساختار و مقاومت می‌دهد.

«نایستروم» گفت: ما روش‌های اثبات‌شده برای پردازش مواد مبتنی بر فیبر را با زمینه‌ نوظهور مواد زنده ترکیب می‌کنیم.

تیم تحقیقاتی برای افزایش کارایی این ماده، تکه‌ای از این قارچ  را که سرشار از دو ترکیب خاص است، انتخاب کردند. این ترکیب‌ها شامل یک پلی ساکارید نانوالیاف موسوم به «سیزوفیران»(schizophyllan) و پروتئینی که مانند صابون طبیعی عمل می‌کند، است. این مولکول‌ها نه تنها ساختار قارچ را تقویت می‌کنند، بلکه عملکرد قابل توجهی نیز ارائه می‌دهند.

سینها گفت: «میسلیوم» ما به نوعی یک کامپوزیت فیبر زنده است.

الیاف زنده

«نایستروم» گفت: مواد تجزیه‌پذیر همیشه با محیط اطراف خود واکنش نشان می‌دهند. ما می‌خواهیم کاربردهایی را پیدا کنیم که مانع از این تعامل نباشد، بلکه شاید حتی یک مزیت باشد.

تیم تحقیقاتی دو کاربرد اصلی را نشان داد. یکی نوارهای تجزیه‌پذیر و دیگری «امولسیون‌کننده‌های»(emulsifiers) طبیعی است. «نوارهای میسلیومی» ساخته شده از شبکه‌های قارچی است که استحکام کششی عالی از خود نشان دادند. این نوارها می‌توانند روزی جایگزین پلاستیک در بسته‌بندی یا محصولات تجزیه‌پذیر شوند.

در عین حال، این ماده زنده به عنوان یک «امولسیون‌کننده» بسیار موثر نیز عمل می‌کند. مولکول «هیدروفوبین‌ها»(Hydrophobins) مخلوط‌های روغن و آب را تثبیت می‌کنند و از آنجایی که قارچ به طور مداوم این مولکول‌ها را تولید می‌کند، «امولسیون» با گذشت زمان پایدارتر می‌شود.

«سینحا» گفت: این احتمالاً تنها نوع «امولسیون» است که با گذشت زمان پایدارتر می‌شود.

«نایستروم» افزود: بنابراین استفاده از آن به عنوان «امولسیون‌کننده» در صنایع آرایشی و غذایی بسیار جالب است.

«سینحا» کاربرد بالقوه دیگری را دید. به جای کیسه‌های پلاستیکی تجزیه‌پذیر، می‌توان از آن برای ساخت کیسه‌هایی استفاده کرد که خود زباله‌های آلی را تجزیه می‌کنند.

این تیم پتانسیل ادغام این ماده قارچی را در الکترونیک پایدار می‌بیند که واکنش‌پذیری آن به رطوبت می‌تواند حسگرهای سازگار با محیط زیست را فعال کند.

«سینحا» در پایان گفت: ما می‌خواهیم یک باتری فشرده و تجزیه‌پذیر تولید کنیم که الکترودهای آن از کاغذ قارچی زنده تشکیل شده باشد.