Seentega kokku kleebitud jäätmed – kas lootustandev tulevikumaterjal?

Seenemütseliga kokku kleebitud jäätmed on lootustandvaks materjaliks. Siiski nõuavad lahendamist terve rida küsimusi: tulekindlus ja vastupidavus bakteritele aga ka teistele seenorganismidele. Foto: Wikimedia Commons

Seente niitjad rakud, mis kasvavad ulatuslikult ja varjatult maa all nagu juurtest moodustunud võrgustik, pakuvad suurt potentsiaali säästvate ja biolagunevate materjalide tootmiseks. Potsdami teaduspargis asuva Fraunhoferi rakendusteaduste polümeeriuuringute instituudi (Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP) teadlased kasutavad seda mütseeli mitmesuguste taaskasutatavate toodete arendamiseks, alustades rahakottidest ja soojustusmaterjalidest ning lõpetades pakenditega.

Enamiku inimeste jaoks on seened vaid kübar ja jalg. Kuid tegelikult moodustab suurima osa organismist mütseeliks nimetatud rakkude võrgustik, mis levib peamiselt maa all ja võib ulatuda üüratute mõõtmeteni. See peenelt hargnenud võrgustik on seni olnud alakasutatud, kuid Fraunhoferi instituudi teadlaste jaoks esindab mütseel murrangulist toorainet, mille abil on võimalik asendada naftapõhised tooted looduslike, orgaaniliste mütseelikomposiitidega.

Jäägid kleebitakse seenemütseeliga kokku

Orgaanilisi jääke kohalikust põllumajandus- ja metsandustegevusest kasutatakse seente kasvatamisel substraadina. Teadlased on erinevates projektides kasutanud mütseelipõhiseid materjale soojustusmaterjalide, pakendite ja nahkameenutavate toodete valmistamisel.

Kliimamuutuste ja fossiilsete toorainete vähenemise taustal on suur vajadus biolagunevate materjalide järele, mida saaks toota väiksema energiakuluga, selgitab biotehnoloog Dr. Hannes Hinneburg Fraunhoferi instituudist. Koos oma meeskonnaga kasutab ta mütseeli, näiteks austerservikutest või tuletaeltest, et muuta kohalikult kättesaadavad taimejäägid säästlikeks materjalideks. Mütseelil on omadused, mida saab kasutada keskkonnasõbralike ja energiatõhusate materjalide tootmiseks, kuna seente kasv toimub üsna tavalistes tingimustes ja CO2, mis on kätketud jääkidesse, jääbki sinna. Kui tselluloos ja muud orgaanilised jäägid lagunevad, moodustub neist kompaktne, kolmemõõtmeline võrgustik, mis võimaldab luua iseseisva struktuuri.

See tekitab materjali, mis on keerukas ühend orgaanilise substraadiga, nagu teraviljajäägid, puiduhake, kanep, pilliroog, raps või muud põllumajandusjäägid. Need ained on seene toiduallikaks ja mütseel võtab need täielikult oma peene võrgustikuga üle ainevahetusprotsessi käigus. Nii moodustub täielikult orgaaniline komposiit, mida saab vajaliku kujuga vormida ja termiliselt stabiliseerida.

Esmalt segatakse vesi koos põllumajandusjääkidega, nagu õled, puiduhake ja saepuru, et moodustada mass. Kui niiskustase ja osakeste suurus on kindlaks määratud ning järgnev kuumtöötlus konkureerivate mikroobide hävitamiseks on lõpetatud, on substraat valmis. See pakub toitu seentele ja segatakse mütseeliga. Pärast umbes kahe kuni kolme nädala pikkust kasvufaasi inkubaatoris moodustub segu, olenevalt valemist ja kasutatavast protsessist, kas nahka meenutav aine või komposiit, mida saab edasi töödelda, kirjeldab Hinneburg tootmisprotsessi.

Sellisel moel, kujutab seen-materjal endast justkui substraadist tekkivat liimi, mis selle tervikmaterjaliks kokku seab. Valgust ei ole selle protsessi jaoks vaja, mis on energiatõhususe seisukohalt oluline eelis.

Kirev tootespekter

Seentepõhiseid materjale saab kasvatada väga erinevate omadustega. Olenevalt rakendusest võivad need olla vastupidavad, venivad, rebenemiskindlad, mitteläbilaskvad, elastsed, pehmed ja kohevad või poorse struktuuriga. Lõpptulemus sõltub seente ja põllumajandusjääkide kombinatsioonist, samuti muutuvatest parameetritest nagu temperatuur ja niiskus. Ka mütseeli kasvuperioodi kestus mõjutab lõpptoodet. Materjali mitmekülgsus võimaldab seda vormida väga erinevatesse kujunditesse, alates paksude plokkide kuni õhukeste kihtideni, ning kasutada mitmesugustes valdkondades. Seetõttu on võimalik seene-põhiseid materjale kasutada tekstiilist polsterduses, pakendites, mööblis, kottides või sisetööde soojustusplaatides. Kui seda kasutatakse ehitusmaterjalina, toimib seen eelkõige bioloogilise liimina, kuna see ühendab laia valikut orgaanilisi osakesi mütseeli kaudu. Materjali paljud positiivsed omadused, nagu soojusisolatsioon, elektriisolatsioon, niiskuse reguleerimine ja tulekindlus, võimaldavad liikuda ringmajanduse ja kliimapositiivse ehituse suunas, märgib Hinneburg, kelle üks praegustest projektidest hõlmab uuendusliku polüstüreeni alternatiivi väljatöötamist soojusisolatsiooniks.

Teises projektis teeb ta koostööd toidu- ja keskkonnauuringute instituudiga (Institute for Food and EnvironmentalResearch) ja Agro Saarmund e.G.-ga, et toota keskkonnasõbralikke mütseelipõhiseid pakendialuseid piirkondlikest põllumajandus- ja metsandustegevuse jääkidest ja toorainest. Koostöös disaineritega on ta arendanud ka alusmaterjali nahka meenutavate toodete, nagu kotid ja rahakotid, valmistamiseks. Kuna mütseelipõhised materjalid näevad välja sarnased nende nahast versioonidega, saab neid kasutada teatud piirkondades naha asendajana.

Laborist vabrikusse

Euroopas arendavad praegu vaid mõned ettevõtted mütseelipõhiseid materjale kommertskasutuseks. Selle valdkonna väljakutsed hõlmavad juurdepääsu biogeensetele jääkidele, võimet tagada toodete ühtlane kvaliteet ja meetodite skaleeritavust.

Nende väljakutsete lahendamiseks kasutavad teadlased äsja väljatöötatud rullist-rulli (roll-to-roll) meetodit, mille jaoks on nad juba prototüübi loonud. See meetod pakub märkimisväärseid eeliseid standardsete tootmisprotsesside ees, mis hõlmavad karpe ja riiulisüsteeme: kasutades standardiseeritud, pidevat tootmisprotsessi kontrollitud tingimustes (nagu temperatuur ja niiskus), saavad teadlased tagada, et mütseelipõhised tooted omavad ühtlaseid materjaliomadusi. Lisaks saab ressursse kasutada tõhusamalt ja tootmist saab tööstuslikul tasemel skaleerida.See on kriitilise tähtsusega, et rahuldada kasvavat nõudlust säästvate materjalide järele ja muutuda naftast sõltumatumaks. Tootmist saab veelgi parandada, kasutades innovaatilisi tehnoloogiaid, näiteks tehisintellekti, et optimeerida jääkide ja seeneliikide kombinatsiooni.

Ükski uuendus ei ole probleemivaba

Loomulikult ei ole asjad kunagi nii roosilised, kui esmapilgul paistab: üks asi on jäätmed seenemütseeli abil kokku põimida ning näiteks termilises töötluses hävitada seda orgaanilist moodustist kahjustada võivad mikroorganismid. Teisalt on ümbritsev keskkond täis nii bakterite kui teiste seente tekkeks vajalikke osiseid. Juhul kui sel moel hakata valmistama hoonete jaoks soojustusmaterjali, mida on seenematerjali edendajate poolt kirjeldatud, võib mistahes niiskuskahjustus muuta ökoloogilise saavutuse suureks söögilauaks arvukatele organismidele. Selle tulemusena ei jääks materjali vajalikest omadustest tuhkagi järele.

Eks küsimärgiga on ka küsimus materjali tuleohutusest ja sellest, kuidas seda tagada. Kui mängu tulevad keemiliselt karmid leegikustusained või ühe käega võidetud ökomõõtme teise käega minema pühkida.

Allikas: phys.org ja Fraunhofer-Gesellschaft