Zacznijmy od tego, że powstaje on przy udziale bakterii i jest jednocześnie wytrzymały, elastyczny, biodegradowalny oraz znacznie bardziej przyjazny środowisku niż obecne tworzywa sztuczne. Bazuje na bakteryjnej celulozie, czyli naturalnym biopolimerze produkowanym przez określone gatunki bakterii. Choć celuloza kojarzy się głównie z roślinami, jej bakteryjna odmiana należy do najczystszych form tego materiału występujących w naturze. Problem polegał jednak na tym, iż włókna bakteryjnej celulozy zazwyczaj tworzyły chaotyczne struktury, przez co materiał miał ograniczoną wytrzymałość i niewielkie możliwości praktycznego zastosowania.
Czytaj też: Gruz z budowy czy materiał przyszłości. Ten metal waży prawie trzy razy mniej niż powinien
Badacze wyszli z opresji dzięki stworzeniu specjalnego rotacyjnego bioreaktora, który kontroluje sposób poruszania się bakterii podczas wzrostu. Zamiast losowo budować włókna, mikroorganizmy zostały niejako nakierowane do produkowania uporządkowanych struktur celulozy. Efekt okazał się zaskakujący nawet dla samych naukowców. Powstały materiał osiągnął wytrzymałość sięgającą aż 436 megapaskali, co oznacza parametry porównywalne z niektórymi metalami i szkłem, przy jednoczesnym zachowaniu elastyczności oraz niewielkiej masy.
W kolejnych eksperymentach do struktury materiału inżynierowie dodali nanowarstwy azotku boru. Dzięki temu udało im się zwiększyć wytrzymałość do około 553 megapaskali oraz znacząco poprawić przewodnictwo cieplne. Według zespołu badawczego materiał może odprowadzać ciepło nawet trzykrotnie skuteczniej niż standardowe próbki bakteryjnej celulozy. To toruje drogę do zastosowań nie tylko w opakowaniach czy tekstyliach: mówi się również o elektronice, magazynowaniu energii i nowoczesnych systemach chłodzenia urządzeń.
Czytaj też: Chińczycy wzięli materiał z Księżyca i rzucili go na pustynię. Efekty mają powalić świat
Ogromną zaletą nowego rozwiązania jest rzekomo proces produkcji. Materiał nie wymaga energochłonnej syntezy chemicznej charakterystycznej dla tradycyjnych tworzyw sztucznych. Zamiast tego rośnie dzięki aktywności bakterii, co znacząco ogranicza zużycie energii i emisję zanieczyszczeń. Dodatkowo cały proces można stosunkowo łatwo skalować do produkcji przemysłowej. Biorąc pod uwagę gigantyczne problemy z recyklingiem plastiku, każde potencjalne zakończenie tego impasu wydaje mi się warte rozpatrzenia. Nie inaczej jest w tym przypadku.
Źródło: Nature Communications
