جلبک!!!…سبز، چسبنده، لزج، نامرتب، بد بو، ناخوشایند…همه این کلمات با شنیدن کلمه جلبک به ذهنم می رسد.
چه می شود اگر به شما بگویم که جلبک ها این قدرت را دارند که جهان امروز را متحول کنند. اوه بله! انقلاب جلبک وجود دارد و بسیار جذاب است.
فقط تصور کنید با کیسه ای از کلپ (کلپ) خود وارد یک کافه می شوید و با قهوه داغ خود در یک فنجان جلبک دریایی که در محل تهیه می شود، آنجا را ترک می کنید. آماده شدن برای غرق شدن…
از جلبک گرفته تا پلاستیک
در سال ۲۰۱۱، اریک کلارنبک پس از بازدید از یک ایستگاه بازیافت در بمبئی، شروع به کشف پتانسیل اشیاء چاپ سه بعدی از مواد غیرعادی کرد. او با یک میسلیوم (سوبسترای چسب مانند قارچ) شروع کرد. در طول کار Klarenbeek، او ساختارهای صندلی را از ترکیب میسلیوم، خاک اره و کاه چاپ سه بعدی کرد. هدف او استفاده از منابع محلی موجود برای ایجاد اشیاء بادوام و کاربردی بود.
او بعداً با Maartje Dros، یکی دیگر از طراحان هلندی، برای توسعه پلاستیکهای زیست تخریبپذیر از جلبکها همکاری کرد که اکنون از آن برای چاپ سه بعدی اشیاء استفاده میکنند. آنها با همکاری دانشگاه Wageningen و Avans Biobased Lab در هلند و سایر موسسات، در مورد پلاستیک های زیستی جلبکی تحقیق کرده اند. Klarenbeek و Dros یک آزمایشگاه جلبک در کارخانه تولید Atelier Luma در آرل فرانسه راه اندازی کردند، جایی که فناوری آنها بیشتر توسعه می یابد. امروزه، این دو (کلارن بیک و دروس) استودیویی را در هلند اداره میکنند که بر تولید و فرآوری جلبکهای بزرگ و امکانات چرخه تولید محلی، از کشت جلبک دریایی تا محصول نهایی تمرکز دارد.
پس از ۸ سال تحقیق در مورد پلاستیک های زیستی در دوره دکتری خود در استنفورد، من از نزدیک از چالش های ناشی از تلاش برای چاپ این نوع پلاستیک ها آگاه هستم. امروزه بیشتر پلاستیک های زیستی را نمی توان چاپ سه بعدی کرد زیرا یا به اندازه کافی انعطاف پذیر نیستند یا در طول فرآیند چاپ ذوب می شوند. این دستاورد کلارنبیک و دروس به سادگی انقلابی است.
پس جلبک دقیقا چیست؟
قبل از ادامه، بیایید به دنیای جلبک ها شیرجه بزنیم. جلبک اصطلاحی است که برای توصیف گروه متنوعی از موجودات استفاده می شود که انرژی و غذای خود را از نور خورشید، دی اکسید کربن و آب به دست می آورند. به عبارت دیگر جلبک ها فتوسنتزی هستند.
جلبک ها به سه شکل مختلف وجود دارند و می توانند شکل ها یا اندازه های متفاوتی داشته باشند. اول، جلبک های تک سلولی و میکروسکوپی (نامرئی) تا اندازه ۲ میکرومتر وجود دارند (اندازه منافذ روی ماسک جراحی را در نظر بگیرید). سپس تک سلولی و ماکروسکوپی (قابل مشاهده) وجود دارد – اینها بسیار بزرگتر هستند. جلبک ها همچنین می توانند شکل برگ هایی مانند جلبک و کلپ داشته باشند. این جلبک های “برگی” سلول های زیادی دارند و تا ۶۰ متر یا بیشتر رشد می کنند.
در حالی که جلبک ها بیشتر در همه انواع زیستگاه های آبی یافت می شوند – شناور آزاد یا نشسته در کف آب شور یا شیرین – جلبک ها همچنین می توانند در برخی مکان های غیرمنتظره زندگی کنند. جلبک ها روی گل، سنگ، تنه درختان و سایر گیاهان و جانوران رشد می کنند. در واقع، آنها آنقدر در ایجاد روابط همزیستی خوب عمل می کنند که می توانید آنها را در طبیعت همه جا در نظر بگیرید.
پلاستیک های زیستی چگونه از جلبک ها ساخته می شوند؟
اگرچه فرآیند و فرمول دقیق پلاستیک جلبک تولید شده توسط Klarenbeek و Dros مخفی باقی مانده است، مراحلی که آنها برای رسیدن از جلبک به پلاستیک چاپ سه بعدی انجام می دهند را می توان به ۴ مرحله “بسیار شفاف” تقسیم کرد:
- فرآیند انتخاب و برداشت
ابتدا انواع مناسب جلبک ها را شناسایی می کنند و معمولا آنها را از زیستگاه های آبی مانند برکه ها جمع آوری می کنند. آنها در حال حاضر از جلبک هایی مانند کلپ و اسپیرولینا در فرآیندهای خود استفاده می کنند.
- فرآیند کشت
سپس کلارن بیک و دروس مجموعه ای از جلبک ها را در آب نمک پرورش می دهند تا نشاسته و فیبر برای تولید بیشتر به دست آورند. بر اساس تجربه من در کار با میکروارگانیسم ها (به ویژه باکتری ها)، این مرحله در فرآیند بسیار مهم است. پرورش و نگهداری ارگانیسمها میتواند جریان فرآیند را افزایش داده یا مختل کند. با این حال، به نظر می رسد این مورد در مورد جلبک ها صدق نمی کند. جلبکها با حداقل نیاز به مواد مغذی خیلی سریع رشد میکنند و در مقایسه با باکتریها، نگهداری بسیار کمی دارند. Klarenbeek و Dros همچنین استفاده از جلبک را به عنوان یک رنگدانه طبیعی و نرم کننده آزمایش کردند.
- آماده سازی برای چاپ سه بعدی
هنگامی که جلبک ها به طور قابل توجهی رشد کردند، دو (کلارنبک و دروس) زیست توده مرطوب را خشک کرده و آن را به پودر تبدیل می کنند. جلبک پودر شده با یک پلاستیک زیستی دیگر (به طور بالقوه یک نرم کننده جلبک) که به عنوان یک اتصال دهنده عمل می کند، مخلوط می شود. این مخلوط به یک ماشین (به نام اکسترودر) وارد می شود که مخلوط را ذوب می کند تا یک رشته پیوسته (به نام نخ) تشکیل شود که شبیه پشم است و آماده بافندگی است.
- فرآیند چاپ بیوپلیمری
رشته جلبک به یک چاپگر سه بعدی وارد می شود که این دو نفر از آن برای ساخت اشیاء مختلف استفاده می کنند. چاپ سه بعدی به سادگی فرآیند تولید محصول مورد نظر از یک تصویر دیجیتال با ابعاد خاص است.
این پلاستیکهای زیستی را میتوان برای کاربردهای مختلف تغییر داد. و همانطور که قبلاً اشاره کردم، این بیوپلاستیک های جلبکی از Klarenbeek و Dros برای کاربردهای چاپ سه بعدی عالی هستند.
چرا جلبک ها برای سیاره مهم هستند؟
جلبک ها بیش از ۵۰ درصد از اکسیژن زمین را تولید می کنند که آنها را به یکی از مهم ترین موجودات امروزی روی کره زمین تبدیل می کند. صادقانه بگویم، زمین بدون کمک این موجودات «چسبنده» نمیتوانست وجود انسان را با ظرفیت فعلی خود پشتیبانی کند. جلبک ها می توانند تن ها CO را حذف کنند۲ از جو، آنها را به بازیگران اصلی در کاهش تغییرات آب و هوایی تبدیل می کند. علاوه بر این، جلبک ها خیلی سریع رشد می کنند. آنها سطوح بالایی از روغنها، کربوهیدراتها، پروتئینها و ویتامینهای حیاتی را انباشته میکنند و آنها را به معنای واقعی کلمه یک ارگانیسم فوقالعاده میسازد که همه این کارها را انجام میدهد.
از جلبک ها چه پلاستیکی می توان ساخت؟
از محصولات جلبک Klarenbeek و Dros می توان برای ساخت هر نوع ماده پلاستیکی استفاده کرد. از مبلمان گرفته تا ظروف و ظروف مواد شوینده و بطری های پلاستیکی. شما اسمش را بگذارید! در نهایت، Klarenbeek و Dros میخواهند رستورانهای محلی و رویدادهای پذیرایی از ظروف غذاخوری ساخته شده از پلاستیک جلبک چاپ شده سه بعدی خود استفاده کنند.
واقعیت جالب! من اخیراً یک برنامه علمی تخیلی به نام تماشا کردم دهه ۱۰۰. تمام هدف این مجموعه درام پسا آخرالزمانی این است که نشان دهد مردم چگونه می توانند در شرایط ویرانگر زنده بمانند. حدس بزنید چه قابل اعتمادترین منبع غذایی آنها جلبک بود. به مدت ۶ سال در یک سفینه فضایی، مزرعه جلبک دریایی مونتی کل گروه را تغذیه کرد. بسیار شگفت انگیز است که حتی سازندگان داستان های علمی تخیلی چگونه می توانند آینده را ببینند.
الف سیستم تحویل غیر متمرکز
در نهایت، Klarenbeck و Dross میخواهند شبکهای غیرمتمرکز از مراکز چاپ سه بعدی بسازند که قصد دارند آن را نام ببرند. نانوایی سه بعدی. آنها می خواهند مردم مواد خام خود را به صورت محلی تولید کنند و محصولاتی تولید کنند که نیازهای خاص آنها را برآورده کند. درست مثل قهوه داغ در یک فنجان جلبک دریایی. چقدر باحاله
این فناوری پلاستیک جلبک چقدر آماده است؟
Klarenbeek و Dros هیچ جاه طلبی برای تبدیل شدن به یک سازمان متمرکز بزرگ ندارند. با این حال آنها پیش بینی می کنند نانوایی سه بعدی تا قبل از سال ۲۰۳۰ به طور کامل عملیاتی خواهد شد.
همانطور که گفته شد، برجسته کردن چالشهای پیش روی صنعت پلاستیکهای زیستی امروزی مهم است. بزرگترین هزینه تولید است. پلی اتیلن (PET) – ساخته شده از نفت خام و برای ساخت انواع چیزهایی مانند بطری های پلاستیکی، کوزه های شیر، ظروف مواد شوینده – ارزان ترین پلاستیک تولید شده است. با کاهش شدید قیمت نفت، استفاده از سوخت های فسیلی همچنان ارزان ترین راه برای تولید پلاستیک است. شرکت های بزرگ بیشتر به فرآیندهای مقیاس پذیر و آسان برای تولید علاقه مند هستند، در حالی که زیرساخت فعلی تولید پلاستیک هنوز بسیار قدیمی است و قادر به انطباق با مواد ورودی جدید نیست. رقابت برای تولیدکنندگان پلاستیک های زیستی شدید است. این جایگزین های پایدار باید با سرعت بسیار بیشتری توسعه یابند تا از وضعیت فعلی پیشی بگیرند.
صرف نظر از این، من به فناوری پلاستیک جلبک Klarenbeek و Dros خوشبین هستم. این یک پیشرفت بزرگ در تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر است و باید توجه زیادی را از سوی شرکت هایی که به دنبال محدود کردن استفاده از پلاستیک هستند، جلب کند. همانطور که در مقاله قبلی خود اشاره کردم، آلودگی پلاستیکی یک تهدید بزرگ برای محیط زیست و سلامت انسان است و نمی توان این مشکل را نادیده گرفت.
در حال حاضر. اگر شما هم مثل من هستید، در این مرحله از خود میپرسید:آیا واقعاً جلبک ها می توانند ما را نجات دهند؟خب… هیئت منصفه هنوز بیرون است.
تا دفعه بعد!
