قارچ‌ها، الهام‌بخش مهندسان برای ساخت آینده‌ای بهتر

کشت ساختمان از قارچ‌ها شبیه ایده‌ای از یک رمان علمی-تخیلی به نظر می‌رسد، اما دانشمندان در حال تبدیل این فانتزی به واقعیت هستند.

دانشمندان با استفاده از میسلیوم (Mycelium - رشته‌های ریشه‌مانند) قارچ‌های مختلف در حال پرورش آجرها و دیگر مصالحی هستند که در صنعت ساخت و ساز استفاده می‌شوند.

با توجه به این که قارچ‌ها، قلمرویی از ارگانیسم‌ها شامل زنگارها، کپک‌ها، سفیدک‌ها و مخمرها، طبیعی و فراوان هستند، و این که صنعت ساخت و ساز مسئول بیش از ۱۰ درصد انتشار کربن جهانی است — بخش قابل توجهی از آن از تولید سیمان ناشی می‌شود — این ارگانیسم‌ها نویدبخش یک راه‌حل دوستدار محیط زیست برای ساختمان سازی هستند.

این فقط صنعت ساختمان‌سازی نیست که در حال حاضر به قارچ‌ها روی آورده. نوآوران در همه جا، از صنعت مد تا مبلمان، و از محصولات پزشکی تا الکترونیکی، تحت تاثیر چرخه‌ای بودن طبیعت قرار گرفته‌اند؛ جایی که پسماند به طور پیوسته تجزیه می‌شود تا در یک سیستم بسته چیزی جدید خلق گردد.

محصولات ساخته شده از بیوتکنولوژی قارچی شامل بسته‌بندی، مواد جایگزین چرم و اشیاء خانه هستند.

آرتور هوانگ (Arthur Huang)، مهندس سازه و معمار، می‌گوید «میسلیوم جام مقدس است. این ماده به عنوان یم محصول جانبی تجزیهٔ پسماندهای ارگانیک، قدمی فراتر از استفاده از پسماند موجود برای تولید چیزهای جدید است ــ میسلیوم به طور فعال چیزهایی که نیاز نداریم را از بین می‌برد و همزمان مواد جدید می‌سازد.»

قارچ‌ها، که تخمین زده می‌شود ۲ تا ۱۱ میلیون گونه از آن‌ها وجود داشته باشد اما تنها ۱۵۰٬۰۰۰ گونه از آن‌ها شناسایی و نامگذاری شده‌اند، بازیافت‌کننده‌های طبیعت هستند و مواد ارگانیک را تجزیه می‌کنند. شاخه‌های قارچ‌های میسلیوم، که هایفی (Hyphae) نامیده می‌شوند، موادی ترشح می‌کنند که یک منبع غذایی را پیش از بلعیدن مواد مذغی تجزیه می‌کنند. این به این معنی است که از آن‌ها می‌توان برای حذف آلاینده‌هایی استفاده کرد که به روش دیگری قابل تجزیهٔ زیستی نیستند — فرایندی که میانجیگری میکوریزایی (mycoremediation) نامیده می‌شود. آن‌ها می‌توانند زنجیره‌های بلند هیدروکربن را بشکنند؛ از جمله مواد سمی و برپایهٔ نفت مانند پلاستیک‌ها و نفت تصفیه نشده.

وقتی آن‌ها مواد غذایی مورد نیاز خود را هضم می‌کنند، به رشد ادامه می‌دهند و میسلیوم‌های غنی از فیبر خود را پخش می‌کنند. این رشته‌ها می‌توانند به شکل یک آجر یا شکل‌های دیگر رشد کنند و به روش‌های مختلف فراوری شوند تا مواد مختلف ساخته شود.

استارتاپ اهل کره جنوبی Mycel موادی برپایهٔ میسلیوم می‌سازد که می‌توانند جایگزین چرم حیوانی و پلاستیک در محصولات مختلف شوند؛ از جمله در محصولات مد و مبلمان. این استارتاپ در حال تولید محصولات دیگری نیز است: جایگزین‌های گوشت برپایهٔ پروتئین میکوریازیی، لوازم آزایشی با استفاده از کشت‌های جانبی، مواد بسته‌بندی و پنل‌های ساخت و ساز ترکیبی با خاک اره.

کمپانی خودروسازی کیا در همکاری با Mycel به استفاده از این نوآوری و توسعهٔ جایگزین‌های چرم برپایهٔ میسلیوم روی آورده است. این مواد نرم جدید می‌توانند گستره‌ای متنوع از بافت‌ها را تقلید کنند و قابلیت رنگ آمیزی دارند. این مواد قابلیت مقاومت در برابر پارگی و تحمل کشش زیادی دارند، ویژگی‌هایی که آن‌ها را برای استفاده در صندلی خودروها مناسب می‌سازد.

روش‌های رشد میسلیوم و چگونگی فراوری آن، بسته به هدف محصول نهایی متفاوت هستند. برای پرورش ساخته‌هایی نظیر آجر، یک روش پخش هاگ‌های قارچ روی بسترهای از پیش آماده است. این بسترها معمولا پسماندهای کشاورزی نظیر نی و پوسته‌های برنج درون قالب هستند. هاگ‌ها جوانه می‌زنند و رشد می‌کنند و در نهایت تمام فضای داخل قالب را می‌گیرند و محصول نهایی به صورت یک آجر سخت در می‌آید.

این فرایند می‌تواند بسته به تنوع قارچ‌ها و شرایط رشد حتی ظرف پنج روز تکمیل شود. منبع غذایی میسلیوم‌ها می‌تواند ویژگی‌هایی خاص به محصول نهایی بدهد: برای مثال، مواد میسلیومی سفت‌تر زمانی توسعه می‌یابند که هضم مواد غذایی برای قارچ سخت باشد، مانند پوست سیب‌زمینی یا براده‌های چوب. می‌توان از افزایش دما برای سرعت دادن به نرخ رشد قارچ‌ها استفاده کرد، در حالی که نور آفتاب یا گرما فرایند را متوقف می‌کنند.

از آنجا که تکنولوژی میسلیوم نسبتا جدید است، پتانسیل‌های آن همچنان در حال کاوش هستند. هوانگ گستره‌ای از کاربردها را در آمایشگاه خود آزمایش می‌کند.

او می‌گوید «ساختمان‌ها همواره به بسیاری از مطالح مکانیکی یا روکاری نیاز دارند، نه فقط آجر، بلکه مثلا موزاییک یا مفصل‌هایی برای اتصال پنجره‌ها. ما روش‌های تولید متفاوتی را امتحان می‌کنیم، از جمله بیرون‌زدگی یا تزریف، تا مواد و محصولاتی متفاوت تولید کنیم.»

آژانس پروژه‌های پژوهشی پیشرفتهٔ دفاعی ایالات متحده (DARPA) نیز به کاربردهای احتمالی میسلیوم علاقمند است. این آژانس با پیشگامان تکنولوژی میسلیوم در آمریکا (نظیر Ecoactive) و دانشگاه‌ها همکاری می‌کند تا راه حلی برای بازسازی مناطق پس از فاجعه‌های اتمی پیدا کند. تلاش‌ها برای بازسازی معمولا زمان‌بر و پرهزینه هستند، چرا که نیاز به واردات اکثر مصالح است، پس این برنامه هدف دارد تا روشی برای پرورش مواد محلی در محل برای خودبازیابی توسعه دهد.

آن‌ها همچنین در حال آزمایش به منظور حفظ فعالیت زیستی میسلیوم هستند تا این مواد بتوانند هنگام آسیب به تعمیر خود بپردازند؛ در عمل ایجاد ساختمان‌های زنده.

دانشمندان به کاربردهای فضایی میسلیوم نیز می‌اندیشند: در سیلیکون ولی کالیفرنیا، مرکز پژوهشی ایمز ناسا در حال کار روی یک پروژهٔ معماری میکوریزایی است تا تکنولوژی‌هایی را توسعه دهد که می‌توانند زیستگاه‌هایی برپایهٔ قارچ در دیگر سیاره‌ها و قمرها پرورش دهند.

در حالی که ناسا نگاهی به آینده دارد، اینجا و امروزی روی زمین، چشم‌اندازی برای استفاده از میسلیوم در انبوهی از کاربردها وجود دارد. این تکنولوژی ارزان، قابل تجزیهٔ زیستی و دوستدار محیط زیست است و می‌تواند الگوی مصرف ما را از رویکرد غالب گرفتن، ساختن و دور ریختن تغییر دهد.

مهندسان و دانشمندانی که از طبیعت الهام گرفته‌اند، در حال پیش‌برد پایداری با یافتن راه‌هایی هستند که در آن‌ها کمتر از محیط زیست گرفته می‌شود و بیشتر به آن بازگردانده می‌شود. این می‌تواند ما را به ساختن آینده‌ای پایدارتر امیدوار کند.