Я вырастил грибы: как суперматериалы будущего поедают пластик
Большинство продуктов, которые мы производим и используем, следуют линейной модели жизненного цикла, превращаясь в отходы, когда срок их службы заканчивается. Многое из того, чем мы ежедневно пользуемся, рассчитано на одноразовое потребление: 95% пластиковой упаковки выбрасывается после однократного использования. 12 млн т пластика каждый год выбрасываются в океан.
Реальная альтернатива — мир новых саморазлагающихся материалов, где в течении всего жизненного цикла продукта не нужны ни большие затраты энергии, ни вредные красители, а требуются лишь воображение и понимание биологии и процессов в природе.
Вся биомасса вокруг нас — живое, умирающее и создающее среду обитания — это обширное и непрерывное производство материалов. В лесах нет свалок, в океане нет сточных вод: организмы знают, как получать, использовать, расщеплять вещества и использовать снова. И мы можем воспользоваться этим знанием.
Нулевой отход
Чтобы произвести пластиковую упаковку, например, из полистирола или пенопласта, нужно затратить нефть и природный газ, известные своими высокоэнергетическими методами извлечения. При утилизации снова нужна энергия, иначе упаковка будет более 500 лет разлагается в земле или плавать с морским мусором в океане.
Та же упаковка из мицелия — композитного материала на основе грибницы — выращивается при комнатной температуре на органических отходах сельского хозяйства, затрачивая на 40% меньше энергии, чем производство из пластика. Чтобы ее утилизировать, энергии практически не нужно: более того, вы можете использовать мицелиевый мусор в качестве натурального удобрения для сельскохозяйственной деятельности: отходы от одного вида деятельности становятся сырьем для другого.
Таким образом, вы не оставили после себя токсичные химические вещества, пластик или другие отходы, а получили полностью биоразлагаемый субстрат, который фактически питает естественные процессы и формирует почвы.
Использовать мицелиевый стаканчик вместо пластикового — это не попытка уничтожить «токсичный» материал, а попытка сделать его саморазлагаемым: мицелий способен «есть» пластиковые отходы и увеличивать скорость разложения пластиковых масс с 1 000 лет до десятков.
Выращиваете ли вы мицелиевый бекон или кожзам, вы делаете это без участия животных и с минимумом углеродного следа. Более того, биоматериалы потенциально могут быть углеродно-отрицательными, поскольку растения и организмы удаляют CO2 из атмосферы, пока они живы, и накапливают его в своих клетках.
Почему мицелий — это суперматериал будущего?
Мицелий — это вегетативный корень грибов, который поглощает питательные вещества из органического вещества и связывает их. Мицелий похож на тончайшие корни с перепончатыми, ветвящимися нитями клеток — гифами. Из них образуются уникальные сети, способные противостоять воде, распаду, внутреннему или внешнему давлению.
Грибы развивались в течение миллионов лет и научились строить сложные и устойчивые структуры: они естественным образом и разумно разветвляются, распространяются в любую форму, максимизируя площадь поверхности с минимальной тратой энергии.
Стенки мицелиальных клеток усилены хитином, из которого сделаны раковины насекомых. Прочные клеточные стенки плюс тканая структура плюс способность к «самособиранию» — мы получаем суперматериал будущего. Уникальное свойство мицелия — воспроизводить «архитектуру» заданной формы — позволяет нам задавать грибам любые параметры и формы, которые они будут самостоятельно заполнять.
Существуют миллионы видов грибов, что означает огромное количество возможных материалов с различными потенциальными качествами. Некоторые штаммы, например, умеют сохранять свою форму даже после длительного давления или изгиба. Другие — способны держать цвет или демонстрировать определенную текстуру.
Свойства материала зависят от того, какую смесь для субстрата вы взяли, какой вид грибов используете, и какие условия окружающей среды создали для роста. Кроме того, мицеливый материал может быть сформирован с использованием опалубки, а также аддитивных технологий. Производя, например, параллельные волокна мицелия, которые имитируют мышечные ткани, можно сделать бекон.
От арт-объектов — к массовому потреблению
У грибов есть способность расщеплять разные вещества, в том числе и вредные отходы, они могут помочь очистить токсичный мусор и загрязненную почву. Во время Лондонского фестиваля дизайна компания Blast Studio продемонстрировала процесс поедания грибницей переработанных картонных стаканчиков и коробок для пиццы, из которых тут же «напечатали» новые предметы мебели при помощи 3D-принтера.
Грибы — это еще не мейнстрим, но рост этого сектора будет взрывным. Сейчас мицеливое производство быстро развивается в сегменте дизайна: мицелий — это живое существо, поэтому для уникальных авторских предметов он дает бесконечные возможности: каждый раз вы получаете новые фактуры и цвета, и у вас нет двух одинаковых объектов.
Для получения нужного цвета, чтобы не отравлять природу побочными продуктами химического окрашивания, можно использовать сами «живые системы» — микроорганизмы, бактерии, продуцирующие пигмент. Бактериальные колонии помогают окрашивать изделия в разные цвета и настраивать их, варьируя вид и среду роста. Такой подход создает яркие интересные узоры, и получается продукт, полностью созданный природой.
Потенциально сама технология позволяет выращивать мицелиевые материалы в объемах, которые могли бы трансформировать целые отрасли. Грибы можно использовать для всего: от бытовой изоляции до мебели и упаковки, заменяя пластмассы, пенополистирол и другие материалы, которые трудно перерабатываются и вредны для окружающей среды.
Мицелий — это альтернатива одноразовому пластику: уже сегодня компания Ecovative, наладившая «грибное» производство в промышленных масштабах, предлагает замену предметам из сферы упаковки и индустрии красоты, вроде спонжей и тапочек — приятные на ощупь мицелиевые аналоги, которые можно компостировать в домашних условиях.
Сейчас на рынке такой продукции можно встретить интересные нишевые предложения — от шумозащитных панелей для звукозаписывающих студий до саморазлагающихся мицелиевых гробов. Постепенно продукты на основе грибницы проникают и в область строительных материалов, например, напольных покрытий.
На факультете архитектуры Университета штата Пенсильвания придумали соединить мицелий и натяжные конструкции, вроде канатов, чтобы «выращивать» крупномасштабные архитектурные сооружения, напоминающие сетчатые оболочки и строительные леса. Впервые архитектура получилась полностью биоразлагаемой.
Когда грибы станут мейнстримом?
Сегодня грибы вовлечены в основном в медицину, здравоохранение и продовольственный сектор. Сейчас, например, в тренде городские грибные фермы, холодильники со свежими вешенками и шампиньонами, которые выращиваются прямо в ресторанах. Жители корейского Сеула разводят грибы в подвалах своих жилых домов, используя для них компост из пищевых отходов.
В течении ближайших лет можно ожидать массового проникновения технологий на основе мицелия в другие сферы экономики — промышленность и производство, а также борьбу с загрязнением, отходами и изменением климата. Но чтобы сделать производство продукта из мицелия экономически эффективным и масштабируемым, понадобится интеграция и сотрудничество несколько отраслей промышленности, которые будут запрашивать эти материалы.
Тем не менее, большая часть мира грибов еще не исследована. Есть такая «мегасайенс» — микология, которой довольно долго пренебрегали. Сейчас исследовательский потенциал реализуется на базе университетских лабораторий — в США, Великобритании, Голландии в таких центрах формируется новое поколение биодизайнеров, которые умеют работать не просто с внешним видом продукта, но и учитывать биологические качества и «повадки» материала. В России таких специалистов пока не появилось.
В Московском центре урбанистики есть «зеленое» направление — «Экостейшн», занимающееся устойчивым развитием территорий и бизнесов. Внутри него мы открыли первую в России лабораторию по изучению свойств мицелиевого материала для производства потребительских товаров, свой цех 3D-печати продуктов и маркетплейс.
Сегодня мир стоит на пороге революции в подходах к дизайну и переосмысления самого понятия отходов: любой остаток материала может быть реинтегрирован в процесс кругового проектирования за счет использования его собственных природных свойств. Мы еще не используем весь потенциал мицелия, который является ключевым в процессе естественного «пищеварения» — превращает мертвое органическое вещество в питательные вещества, которые образуют почву, и участвует в хранении гигатонн углерода в этой почве. Но технологически сделан уже большой шаг к циклической экономике, которая стремится свести количество отходов к нулю, как в самой природе: «мусор» одного организма становится ресурсом другого, и эта экосистема заставляет каждый лес постоянно поддерживать «обмен веществ».