امکان ساخت چوب آزمایشگاهی تبدیل به یک برگ برنده برای سیاره زمین می‌شود. همزمان با McDonald که در حال راه اندازی McPlant Burger در بازار آزمایشی است، دانشمندان در حال تلاش برای تولید هم ارز گیاه می‌باشند. یک تحقیقات که اخیرا در ژورنال Cleaner Production منتشر شده است، اثبات مفهوم رشد بافت گیاه در محیط آزمایشگاه را نشان می‌دهد.
در واقع هدف این است که جایگزین تولید زیست مواد (بیومتریال) گیاهی امروز شویم. یک روز ماشاهد این خواهیم بود که یک مبلمان کامل چوب به برداشت درخت‌ها نیازی ندارد. اما قبل از آن، بهتر است به دلایل و امکانات روی آوردن به مواد در حال رشد در آزمایشگاه مانند چوب آزمایشگاهی به جای منابع طبیعی نگاهی بیندازیم.
مزیت‌های استفاده از مواد چوبی
محصولات چوبی بخاطر حس آرامشی که می‌دهند دوست داشتنی هستند. Timber (الوار) یک ماده طبیعی و تجدیدپذیر است. برای ساخت محصولات نهایی مشابه، استفاده از چوب بهتر است زیرا:
- چوب در پردازش و تولید انرژی کمتری مصرف می‌کند، یعنی اثر کربن کمتری.
- ۱۰۰٪ زیست تخریب‌پذیر است.
- غیر سمی است.
- انرژی مورد نیاز برای تغییر دما، یا گرمای ویژه چوب، تقریباً دو برابر بتن و سه برابر فولاد است. بنابراین، چوب بهترین ماده برای حفظ گرما در هنگام سرما است. یا هنگامی که بیرون گرم است، خنک بماند.
دیگر مزیت استفاده از چوب، اثر سلامتی آن است. طبق گزارشی که از University of British Columbia and FPInnovations رسیده:
سطوح چوبی بصری باعث کاهش فعال‌سازی سیستم عصبی سمپاتیک می‌شود.
سیستم عصبی سمپاتیک مسئول پاسخ‌های استرس‌های ما است. فعالیت کمتر این سیستم، پاسخ کمتر به استرس‌های ما را در پی دارد و آرامش بیشتری خواهیم داشت. این گزارش به برخی فواید دیگر هم اشاراتی داشته است:
- ادراک درد را کاهش می‌دهد.
- خلاقیت را افزایش می‌دهد.
- دقت و تمرکز را بهبود می‌بخشد.
مشکلات استفاده از چوب
همه ما فکر می‌کنیم استفاده از چوب برای ساخت ابزارهایی سازگارتر با محیط زیست ساده نیست. به عنوان مثال، تولید میز چوبی را در نظر بگیرید، فرایندهای مختلف برای دستیابی به آن برای سیاره ما مضر است:
- برداشت درختان: این فرآیند در کنار همه آسیب هایش، باعث اختلال در زندگی حیوانات روی درخت هم می‌شود.
- قطع تنه از برگ‌ها و شاخه‌ها: تمام قطعات باقیمانده دور ریخته می‌شوند و تبدیل به زباله می‌شوند. (چیز خوب این است که گیاهان زیست تخریب‌پذیر هستند)
- حمل و نقل تنه‌ها – انتقال تنه‌ها از جنگل‌ها یا سایت‌ها به کارخانه‌ها نیز باعث ایجاد آلودگی می‌شود.
بیشترین نگرانی این است که درختان سال‌ها طول می‌کشد تا رشد کنند. سرعت رشد همیشه تحت تأثیر کیفیت خاک، منابع زمین، آب و هوا و سایر عوامل محیطی است که از نظر تولید بیومتریال ناکافی هستند. از سال ۲۰۱۶، به طور متوسط ۲۸ میلیون هکتار به طور روزانه قطع درخت داشته ایم. سرعت کاشت درخت بسیار عقب‌تر از سرعت خرد کردن آن است. به همین دلیل است که باید گزینه‌های دیگری را نیز در نظر بگیریم.
نتایج آزمایشگاه‌های PoC(point of care)
تیم تحقیقاتی در حال چاپ کوچکی از مواد چوبی در ظروف پتری هستند. آن‌ها سلولهای زنده را از برگهای گیاه zinnia استخراج کردند و سپس در یک محیط کشت مایع کشت دادند.
سلول‌ها سپس به یک ژل انتقال داده می‌شوند، جایی که از نظر ژنتیکی برای تبدیل به انواع مختلف سلول القا می‌شوند. با کنترل تولید لیگنین (یک پلیمر آلی) می‌توان استحکام محصول نهایی را تنظیم کرد، بنابراین خواص مکانیکی چوب را تنظیم می‌شود.
این سلولهای گیاهی مزیت‌های سازگار با محیط همراه باخود خواهند آورد. نزدیک‌ترین مفهوl به این موضوع، کشت گوشت در آزمایشگاه است، که سلولهای گوشت یک راه جدید برای تولید گوشت محسوب می‌شوند تا بافت مخصوصی را به جای یک حیوان کامل رشد داده شود.
در این آزمایش، قسمت خاصی از بافت چوب میتواند از دیسک بدون قسمتهای غیر ضروری مانند برگ و شاخه رشد کند. این میتواند باعث صرفه جویی در بسیاری از مواد و ایجاد ساختار چوبی قابل کنترل‌تری شود.
یک تفاوت بین سلولهای حیوانی و سلولهای گیاهی سرعت رشد آن‌ها است. سلولهای گیاهی رشد نسبتاً کمتری نسبت به سلولهای حیوانی دارند. در نتیجه، برای تولید ساختار سلولی مبتنی بر گیاه زمان بیشتری لازم است تا ساختار حیوانی. وقتی با رشد طبیعی یک درخت مقایسه شود، که ۲۰ سال طول می‌کشد، رشد همان مقدار چوب ممکن است دو ماه طول بکشد. این از نظر زمان و منابع بسیار چشمگیر و قابل توجه است.
آینده چوب آزمایشگاهی
به عنوان نمونه تصور کنید، یک میز چوبی میتواند از یک قطعه جامد، که محکم‌تر و با دوام‌تر است، کاشته شود. و مهمتر از همه، نیازی به آب، آسیاب (milling)، حمل و نقل، خاک یا نور خورشید نیست.
و به گفته دانشمندان اصلی تحقیق این پروژه، لوئیس فرناندو ولسکز گارسیا، همچنین برای «مواد هوشمند» – چوبی که میتواند خود را با تغییرات محیطی یا خود ترمیم کند، سازگار است.
به جای قطع جنگل برای تولید چوب. در عوض ما می‌توانیم چوب را به سرعت و از طریق یک فرآیند شیمیایی که تأثیر قابل توجهی کمتری در محیط زیست دارد، کشت کنیم و چوب آزمایشگاهی بسازیم. حتی ویژگی‌های فیزیکی چوب شامل شاخصه‌های مکانیکی و هندسی میتواند اصلاح شود. درست مانند آنچه در بازار گوشت مشاهده می‌شود، ما هنوز گوشت گاو می‌خوریم اما ممکن است در آینده به آن مقدار نیاز نداشته باشیم. و بدین ترتیب، این میتواند مشکل پایداری (sustainability) را حل کند و به طور همزمان ضایعات خانگی حاصل از محصولات و برداشت را بسیار کاهش دهد.
