پژوهشگران دانشگاه مین آمریکا در مطالعهای تازه، از تولید یک پوشش طبیعی و ضدآب خبر دادهاند که میتواند جایگزین سلفونهای پلاستیکی یکبارمصرف و روکشهای مصنوعی لیوانهای کاغذی شود. این دستاورد بر پایه قارچ و الیاف چوبی فرآوریشده شکل گرفته و هدف اصلی آن کاهش وابستگی به پلاستیکهای رایج در صنایع بستهبندی و خدمات غذایی است.
امروزه حجم عظیمی از زبالههای پلاستیکی ناشی از بستهبندی مواد غذایی و ظروف یکبارمصرف وارد محیطزیست میشود. بسیاری از این مواد بهراحتی بازیافت نمیشوند و در نهایت در محلهای دفن زباله یا اقیانوسها انباشته میشوند. همین مسئله دانشمندان را به سمت یافتن جایگزینهای طبیعی، تجزیهپذیر و ایمن سوق داده است.
ایده اصلی پژوهش؛ ترکیب قارچ و الیاف چوب
در این پروژه، تیم تحقیقاتی بررسی کرد که آیا یک قارچ خوراکی میتواند همراه با الیاف چوبی بسیار ریز، یک سد طبیعی در برابر آب، روغن و چربی ایجاد کند یا خیر. آنها علاوه بر عملکرد فنی، به ایمن بودن پوشش برای تماس با مواد غذایی و امکان تولید آسان در مقیاس صنعتی نیز توجه داشتند.
پژوهشگران این پوشش را روی مواد متداولی مانند کاغذ، پارچه جین، نمد پلیاستر و ورقههای نازک چوب توس آزمایش کردند تا عملکرد آن را در شرایط واقعی بررسی کنند.
نقش قارچ «دم بوقلمونی» در ساخت پوشش
مرکز این فناوری، قارچی به نام علمی Trametes versicolor است که با نام رایج قارچ دم بوقلمونی شناخته میشود. این قارچ بهطور طبیعی روی چوب رشد میکند و در زیر کلاهک خود ساختاری متراکم از میسلیوم ایجاد میکند.
میسلیوم شبکهای از رشتههای بسیار نازک است که مانند یک سپر طبیعی عمل میکند. این رشتهها میتوانند سطحی ایجاد کنند که آب را دفع میکند. همین ویژگی، الهامبخش پژوهشگران برای ساخت پوششی مقاوم در برابر رطوبت شد.
سلولز نانوفیبریل؛ مکمل تقویتکننده
برای تقویت عملکرد پوشش، تیم تحقیقاتی میسلیوم قارچ را با «سلولز نانوفیبریل» ترکیب کرد. این نانوالیاف بسیار ریز معمولاً در صنعت کاغذسازی استفاده میشوند و توانایی تشکیل فیلمهای محکم و مقاوم در برابر اکسیژن، روغن و چربی را دارند.
ترکیب میسلیوم و سلولز نانوفیبریل باعث ایجاد سطحی متراکم و محافظ شد که روی هر مادهای که قرار میگرفت، یک لایه مقاوم تشکیل میداد. این لایه در عین طبیعی بودن، عملکردی مشابه بسیاری از روکشهای پلاستیکی داشت.
فرآیند رشد و تولید پوشش
دانشمندان قارچ را در یک محلول مایع که حاوی سلولز نانوفیبریل بود، پرورش دادند. سپس لایههای نازکی از این ترکیب را روی سطوح مختلف پخش کردند. نمونهها در محیط گرم نگهداری شدند تا رشد قارچ تسهیل شود.
پس از سه روز، یک سد مقاوم در برابر آب روی سطح شکل گرفت. در روز چهارم، ضخامت پوشش کمی بیشتر شد و لکههایی به رنگ زرد، نارنجی یا قهوهای روشن روی آن ظاهر شد که نشاندهنده رشد قارچ بود.
در مرحله پایانی، نمونهها درون کوره قرار گرفتند تا رشد قارچ متوقف و پوشش کاملاً خشک شود. ضخامت نهایی این لایه تقریباً مشابه یک لایه رنگ معمولی بود؛ نه آنقدر ضخیم که کاربرد را محدود کند و نه آنقدر نازک که عملکرد حفاظتی را کاهش دهد.
نتایج آزمایشها؛ مقاومت در برابر آب و مایعات
برای ارزیابی عملکرد، پژوهشگران قطرات آب را روی مواد پوششدادهشده قرار دادند. قطرات آب به شکل دانههای گرد باقی ماندند و جذب سطح نشدند، در حالی که روی نمونههای بدون پوشش، آب پخش میشد یا به داخل بافت نفوذ میکرد.
علاوه بر آب، مایعاتی مانند n-هپتان، تولوئن و روغن کرچک نیز آزمایش شدند. نتایج نشان داد که این لایه قارچی مانع نفوذ این مایعات نیز میشود. چنین عملکردی نشان میدهد که این پوشش میتواند در برابر انواع مختلف رطوبت و چربی مقاومت کند.
ایمنی غذایی و جایگزینی پلاستیک
یکی از نگرانیهای اصلی در استفاده از پوششهای جدید برای بستهبندی مواد غذایی، ایمنی آنهاست. پژوهشگران تأکید کردند که سطح نهایی این پوشش طبیعی و ایمن برای تماس با مواد غذایی باقی میماند.
این ویژگی میتواند آن را به جایگزینی مناسب برای بسیاری از پوششهای پلاستیکی مورد استفاده در لیوانهای کاغذی، بستهبندی فستفودها و لفافهای یکبارمصرف تبدیل کند. در صورت توسعه صنعتی، چنین فناوریای میتواند حجم زیادی از پلاستیکهای دورریز را کاهش دهد.
گسترش کاربردهای میسلیوم در صنایع مختلف
استفاده از میسلیوم قارچ تنها به حوزه بستهبندی محدود نمیشود. در سالهای اخیر، مواد مبتنی بر میسلیوم توجه صنایع مختلف را به خود جلب کردهاند.
برای مثال، در دانشگاه فناوری نانیانگ سنگاپور، پژوهشگران از ضایعات بامبو و میسلیوم قارچ صدفی برای تولید کاشیهای خنککننده استفاده کردهاند. این کاشیها میتوانند به کاهش دمای ساختمانها کمک کنند.
در بریتانیا نیز دانشگاه نیوکاسل پروژهای با نام «مایکوکریت» را دنبال میکند که ترکیبی مبتنی بر قارچ است و عملکردی شبیه بتن سبک دارد. این ماده میتواند در آینده به عنوان جایگزینی پایدار برای برخی مصالح ساختمانی به کار رود.
چشمانداز آینده
پوشش طبیعی مبتنی بر قارچ که توسط پژوهشگران دانشگاه مین توسعه یافته، نمونهای از بهرهگیری هوشمندانه از راهکارهای طبیعت است. طبیعت طی میلیونها سال تکامل، ساختارهایی کارآمد و پایدار ایجاد کرده است. استفاده از میسلیوم قارچ برای ایجاد لایهای مقاوم و تجزیهپذیر، نمونهای روشن از این رویکرد الهامگرفته از زیستشناسی است.
البته برای تجاریسازی گسترده، همچنان باید مسائلی مانند مقیاسپذیری تولید، هزینه نهایی و دوام در شرایط متنوع بررسی شود. اما نتایج اولیه نشان میدهد که مسیر جایگزینی بخشی از پلاستیکهای یکبارمصرف با مواد طبیعی، کاملاً قابل دسترس است.
جمعبندی
پوشش ضدآب مبتنی بر قارچ میتواند تحولی در صنعت بستهبندی ایجاد کند. این فناوری با ترکیب میسلیوم قارچ و الیاف سلولزی، لایهای مقاوم در برابر آب، روغن و چربی ایجاد میکند؛ آن هم بدون استفاده از پلیمرهای مصنوعی.
در شرایطی که بحران زبالههای پلاستیکی به یکی از چالشهای جدی محیطزیستی تبدیل شده، چنین نوآوریهایی میتوانند نقش مهمی در کاهش آلودگی ایفا کنند. اگر توسعه این فناوری با موفقیت ادامه یابد، شاید در آینده نزدیک، بسیاری از بستهبندیهای غذایی با پوششهایی بر پایه قارچ جایگزین پلاستیک شوند؛ راهکاری ساده، طبیعی و سازگار با محیطزیست.
دیدگاهتان را بنویسید