Michigan State ve Purdue’den araştırmacılar, mikroplarla yüklü yeni bir sağlam, sürdürülebilir, kendi kendini iyileştiren kereste çeşidi geliştirmek için işbirliği yapıyor. Michigan Eyalet Üniversitesi, Purdue Üniversitesi ile birlikte kulağa çizgi romanlardan fırlamış gibi gelen yeni bir yapı malzemesi geliştiriyor. Çelikten daha dayanıklı olacak, kendi kendini iyileştirebilecek ve sera gazı emisyonlarını atmosferden uzaklaştırabilecek. Kulağa ne kadar inanılmaz, şaşırtıcı ya da tedirgin edici gelse de, bu yeni çalışmada ne doğaüstü ne de uzaylı teknolojisi kullanılacak. Bunun yerine ahşap ve bakterilerde bulunan organik güçlerden yararlanılacak.
Çalışma ekibi, ahşaba enjekte edilen mikroplardan yararlanan yeni bir fikir olan “canlı” ahşabın geliştirilmesi için ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı İleri Araştırma Projeleri Ajansı-Enerji veya ARPA-E’den fon aldı. Atmosferden Girdi Alan Yapılarda Emisyonlardan Yararlanma (Harnessing Emissions into Structures Taking Inputs from the Atmosphere, HESTIA) adlı rekabetçi girişimin bir parçası olan bu hibe, ABD genelinde kuruluşlara verilen 18 hibeden biri.
Mühendislik Fakültesi ve Kantitatif Sağlık Bilimi ve Mühendisliği Enstitüsü’nde (IQ) yardımcı doçent olan Jinxing Li’ye göre, “ahşabın doğal olarak mikrobiyal faaliyetler sonucu ayrıştığını biliyoruz.” Li, MSU’daki projenin baş araştırmacısıdır.
Ancak, diğer tarafta sağlam biyomalzemeler üretebilen bakteriler var” diye ekledi. “Daha sonra, ahşabı zayıflatmak yerine güçlendirmeleri için ahşaba belirli bakteriler ekleyip ekleyemeyeceğimizi merak etmeye başladık.
Projenin baş bilim adamı, Purdue Üniversitesi’nde makine mühendisliği yardımcı doçenti olan Tian Li, “Doğada zaten mevcut olan mikrobiyal nitelikleri kullanıyoruz” dedi.
Ahşap doğası gereği gözenekli bir maddedir ve gözenekleri sıklıkla kerestenin bir yapı malzemesi olarak kullanılması için kötü olan öğeleri tutar. Örneğin, gözenekler nem veya hava tutabilir, bu da bozulmayı hızlandırabilir veya yanıcılığı teşvik edebilir.
Ekibin amacı, mikropları ahşabın gözenekli ağına sokmak, atmosferik karbondioksiti tüketmelerine izin vermek ve ardından bu karbondioksiti boşlukları kapatacak sağlam biyomalzemelere dönüştürmek.
Tian Li, bu boş hacmi ahşapla doldurursanız daha iyi mekanik mukavemete ve alev direncine sahip olursunuz.
Mikroplar tarafından üretilen bileşikler, gözenekleri doldurmanın yanı sıra ahşabın ömrü boyunca maruz kaldığı hasarı onarmaya da yardımcı olabilir.
Ayrıca, Jinxing Li’ye göre, prosedürün kendisi karbondioksit kullanıyor, bu nedenle daha az sera gazı yayarken daha güçlü ahşap üretmiş olacağız.
HESTIA programının bu gibi projeleri, ABD’nin 2050 yılında emisyonsuz bir ülke olma hedefine ulaşmasına yardımcı olmaktadır. MSU 2030 strateji planı, iklim değişikliğini ele almayı ana girişimlerinden biri olarak içeriyor.
Jinxing Li ve Tian Li iş ararken mülakatlarda birbirlerine rastlayınca MSU ve Purdue arasında yeni bir ortaklık doğdu. Profesörlük pozisyonlarını güvence altına aldıktan sonra da bu şekilde birbirleriyle fikirlerini paylaşmaya devam ettiler. Araştırmacılar bu etkili ARPA-E teklifini, daha önce finanse edilmemiş kavramlar üzerine inşa ederek ve yeni üniversitelerindeki yeni meslektaşlarıyla bağlantılar kurarak oluşturdular.
Ahşabın kendisi, bakteriler ve mantarlar, yaşayan ahşabın üç kurucu parçasını oluşturuyor. Jinxing Li, MSU’da öğrenciyken Mühendislik Fakültesi’nde yardımcı doçent olan Bige Deniz Ünlütürk, Tarım ve Doğal Kaynaklar Fakültesi’nde doçent olan Gregory Bonito ve Doğa Bilimleri Fakültesi’nde profesör olan Gemma Reguera ile tanıştı.
Mikrobiyolojinin en iyi beyinleri Gemma ve Greg. Greg, ahşabın biyolojik modifikasyonunu yönlendirmek için mantar ağından yararlanmaya odaklanırken, Gemma karbon yakalama ve ahşap iyileştirme için en iyi bakterileri seçmeye ve yaratmaya odaklanıyor. Jinxing Li’ye göre Bige, tasarımımızı yönlendirmek için bilgisayar simülasyonlarını kullanma konusunda uzmandır. Ayrıca Purdue’de ahşap, yapı ve yaşam döngüsü analizi uzmanları bulunmaktadır.
Jinxing Li, ahşaba dahil edilecek ve bakteri içerecek “biyo mürekkepler” yaratacak.
Amacım, ahşabın gözeneklerine mümkün olduğunca girebilmek için en iyi kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip bir sıvı veya mürekkep oluşturmak, dedi. Ayrıca, “bakteri üretimini artırmak ve mürekkepteki besin maddelerini düzenlemek için sentetik biyoloji uygulayabiliriz.”
Doğa Bilimleri Koleji’nin yönetici ekibine dekan yardımcısı olarak yeni katılan Reguera proje hakkında şunları söyledi “Gerçekten benzersiz ve dönüştürücü bir şey inşa etmek için biyoloji ve mühendislik disiplinlerinin harika bir evliliği.” “MSU ve Purdue’deki seçkin çalışma arkadaşlarımla birlikte çalışmaktan heyecan duyuyorum. Hepimiz birlikte çalışmak için çok hevesliydik; bu, işbirliğinin özüdür.
Reguera ve Li, “yaşayan” bir ahşabın daha geleneksel yapı malzemelerini geride bırakmasının saçma veya gerçek dışı görünebileceği konusunda hemfikir. Ancak grubun, doğanın zaten gerçekleştirdiği şeyleri insanların gereksinimlerini daha iyi karşılayacak şekilde koordine ve optimize etmeye çalıştığını akılda tutmak çok önemlidir.
Mikroplar halihazırda karbondioksit toplayabiliyor ve güçlü malzemeler üretebiliyor. Hatta bazı ağaçlarda bunu doğal olarak yaptıklarına dair iddialar da var. Reguera’ya göre, “mikrobiyal aktivite, ahşabı sertleştiren ve ağacı mekanik strese karşı koruyan biyomalzemeler üretiyor.”
“İçindeki mineraller nedeniyle ahşaba gerçekten şık bir siyah ton da veriyor. Aslında Jinxing Li’ye göre ahşap, özellikle Çin ve Japonya’da mobilya ve sanat eserlerinde kullanılıyor. Böyle bir olgunun doğada gerçekten meydana geldiğini öğrenmek bizi heyecanlandırdı ve bu da başarı olasılığımızı artırdı.
Makine Mühendisliği Fakültesi’nde doçent olan Fu Zhao ile Ormancılık ve Doğal Kaynaklar Bölümü’nde profesör olan Eva Haviarova da Purdue ekibinin diğer üyeleri.
Reguera şunları ekledi: “Ekip olarak çalışmak çok keyifliydi. “Bu fikir ve böylesine yaratıcı bir bilgi ilerlemesi potansiyeli bizi gerçekten heyecanlandırıyor.
Kaynak: msutoday/news
İlk yorum yapan olun