Auf dieser Seite habe ich wiederholt die Bemühungen vieler Unternehmen erwähnt, etwas zu schaffen Fleisch im Labor (schon vor 3 Jahren) oder Milch: sogar Honig. Prozesse, die zumindest laut ihren Erstellern weniger Ressourcen verbrauchen und eine geringere Umweltbelastung haben.
Die MIT-Forscher werden in Kürze ein Papier veröffentlichen, das einen Proof of Concept von im Labor gezüchteten Pflanzengeweben wie Holz und Fasern mit einem ähnlichen Ansatz beschreibt. Die Forschung steckt noch in den Kinderschuhen, ist aber eine große Vision. Die Idee ist, Milliarden gefällter Bäume zu vermeiden und Biomaterialien zu "kultivieren", anstatt sie dem Planeten zu entreißen.
Um einen Tisch zu machen, braucht man Holz. Um im Labor Holz herzustellen, wurden keine Bäume gefällt
Stellen Sie sich einen normalen Holztisch vor. Im Laufe der Jahre haben ein oder mehrere Bäume Sonnenlicht, Mineralien und Wasser in Blätter, Holz, Rinde und Samen umgewandelt. Wenn sie eine bestimmte Größe erreichten, wurden sie zu gefällten Bäumen und wurden zu einem Sägewerk transportiert, um zu Schnittholz verarbeitet zu werden. Das Holz wurde dann zu einer Fabrik oder Tischlerei transportiert, wo es geschnitten, geformt und zusammengesetzt wurde. Wie viele Bäume gefällt!
Stellen Sie sich nun vor, dass der gesamte Vorgang gleichzeitig und am selben Ort stattfindet.
Ein im Labor gewachsenes Holz, ohne gefällte Bäume, nur mit den Fasern, die gerade benötigt werden (ohne Samen, Blätter, Rinde oder Wurzeln). Ein Holz, das im Voraus manipuliert werden kann, um die gewünschten Eigenschaften zu haben, und direkt in Formen geformt werden kann: zum Beispiel ein Küchentisch. Stopp für „einheimisches“ Holz, grünes Licht für Labor-„kultiviertes“ Holz.
Holz im Labor: wenig Abfall, wenig Verschmutzung. Null Bäume fielen.
Offensichtlich wäre die Technik nicht auf einen Tisch beschränkt. Andere Produkte könnten mit anderen Biomaterialien hergestellt werden. Theoretisch und in großem Maßstab wäre der Prozess effizienter, billiger und würde viele Wälder retten. Der Abschied von den gefällten Bäumen wäre global.
Das ist die Vision. Aber zuerst müssen Forscher herausfinden, ob es überhaupt machbar ist.
Der Hauptautor der Studie ist ein Doktorand in Maschinenbau vom MIT. Wird genannt Ashley Beckwith.
Ashley sagt, sie sei von ihrer Zeit auf einem Bauernhof inspiriert worden: aus Sicht eines Ingenieurs eine Welt voller Ineffizienz.
Er hat recht. Zeit und Jahreszeiten liegen schließlich außerhalb unserer Kontrolle. Wir nutzen das Land und die Ressourcen, um ganze Pflanzen anzubauen, aber wir verwenden nur Teile davon für Lebensmittel oder Materialien. Milliarden Bäume fielen mit einer gigantischen Zerstreuung.
„Das brachte mich zum Nachdenken: Können wir strategischer vorgehen, was wir aus diesem Prozess herausholen? Können wir mehr Rendite erzielen?“ Beckwith erklärt in einer MIT-Veröffentlichung zur Forschung.
Ich wollte einen effizienteren Weg finden, Land und Ressourcen zu nutzen, damit mehr Ackerflächen wild bleiben oder eine geringere Produktion aufrechterhalten, aber eine größere Artenvielfalt ermöglicht wird
Ashley Beckwith, MIT
Um einen Tisch (Holz im Labor) zu machen, benötigen Sie eine Blume
Um die Idee zu testen, entnahm das Team Zellen aus den Blättern einer Zinnia-Pflanze und fütterte sie mit einem flüssigen Wachstumsmedium. Nachdem die Zellen gewachsen waren und sich geteilt hatten, legten die Forscher sie in eine „Form“ aus Gel und tauchten die Zellen in Hormone.
Sie fragen sich vielleicht, was Zinniezellen, eine kleine blühende Pflanze, mit Holz und gefällten Bäumen zu tun haben.
Nun, wie bereits erwähnt, können ihre Eigenschaften wie Stammzellen "reguliert" werden, um die gewünschten Eigenschaften auszudrücken. Die Hormone Auxin und Cytokinin veranlassten die Zinniazellen zur Produktion Lignin, das Polymer, das Holz fest macht.
Durch die Anpassung ihrer Hormonknöpfe war das Team in der Lage, die Ligninproduktion zu regulieren. Die Gelform, eine reale Struktur, brachte die Zellen dann dazu, in eine bestimmte Form zu wachsen.
Möbel zum Wachsen
„Die Idee ist, nicht nur die Eigenschaften des Materials anzupassen, sondern auch seine Form von der Konzeption an anzupassen“, sagt er. Luis Fernando Velásquez-García, Co-Autor des Papiers mit Ashley Beckwith.
Das Labor von Velásquez-García arbeitet mit 3D-Drucktechnologie und sieht die neue Technik als eine Art additive Fertigung, bei der jede Zelle ein Drucker ist und das Gelgerüst ihre Produktion steuert.
Obwohl es noch sehr früh ist, glaubt das Team, dass diese Studie zeigt, dass Pflanzenzellen manipuliert werden können, um ein Biomaterial mit Eigenschaften herzustellen, die für eine bestimmte Verwendung geeignet sind.
Es erfordert offensichtlich viel mehr Arbeit, um die Idee über den Proof of Concept hinaus zu führen.
Die Dinge wachsen
Die Forscher müssen nun verstehen, ob sich das Gelernte auf andere Zelltypen übertragen lässt. Die „Hormonknöpfe“ können sich von Art zu Art unterscheiden.
Darüber hinaus löst die Skalierung das Problem gefällter Bäume, erfordert jedoch die Lösung von Problemen wie der Aufrechterhaltung eines gesunden Gasaustauschs zwischen den Zellen.
Alles normal. Frühe Forschung beantwortet die grundlegende Frage: Lohnt es sich, diese Idee zu verfolgen? Wichtige Fragen wie Kosten und Skalierbarkeit bleiben zu diesem Zeitpunkt häufig unbeantwortet.
Es passierte auch mit Fleisch
Die ersten Experimente mit Fleisch aus Laboranbau waren zum Beispiel unglaublich teuer und hatten keine Schlüsseleigenschaften. Der erste im Labor gezüchtete Hamburger kostete bekanntermaßen ein paar hunderttausend Dollar, aber es fehlten die fetten (leckeren) Stücke eines traditionellen Hackfleisch-Burgers. Es war in Bezug auf Kosten oder Qualität nicht fertig.
In den folgenden Jahren sind die Investitionen und Zinsen gewachsen und die Kosten gesunken. Jetzt ist es nicht so lächerlich, sich im Labor gezüchtetes Fleisch in Ihrem örtlichen Lebensmittelgeschäft oder Restaurant vorzustellen. Erst im vergangenen Jahr war Singapur das erste Land, das im Labor gezüchtetes Fleisch für den kommerziellen Verzehr zugelassen hat.
Bioengineering und Produktion, Straßen, die dazu bestimmt sind, sich zu treffen
Ob diese besondere Vision von Holz ohne gefällte Bäume unterstützt oder nicht, Zellen als Miniaturfabriken zu sehen, ist nichts Neues.
Zunehmend treffen sich die Welten der Biotechnik und Fertigung. Technische Zellen werden bereits im industriellen Kontext eingesetzt.
Im vergangenen Herbst bot eine japanische Bekleidungsmarke einen limitierten (und extrem teuren) Pullover an Hergestellt aus 30% Ballaststoffen, die von gentechnisch veränderten Bakterien produziert werden in einem Bioreaktor gezüchtet.
