Amerikai tudósok hozakodtak elő, azzal az ötlettel, hogy laboratóriumi körülmények között állítsanak elő, nagy mennyiségben mesterséges fát.
A laikusok is könnyedén beláthatják, hogy a faiskolák és erdőgazdálkodások már nem igazán tudnak lépést tartani a növekvő faipari igényekkel. Az emberi civilizáció fejlődése nyomán komplett erdők tűntek el a növekvő fafelhasználás miatt. A trend mára némileg lelassult, hiszen már nem a fa adja az építő- és fűtésipar fő alapanyagát. Mégis a drága és mutatós fafaragványokból készült épületek és hajók, a Veblenről elnevezett közgazdaságtani hatás következtében, arányaiban jobban ritkítják az erdőket. De kinek kell a mesterséges fa?
Az igazán erdőket irtó tarvágások ma már ritkák és olykor hasznosak egy-egy erdő megújításához. Ugyanakkor a precíz munkára alkalmas faanyagok keresése hasonlóan kártékony is tud lenni. Ebben az esetben a megfelelő faanyag megleléséhez, több másik, látszólag a céloknak megfelelő törzset is ki kell vágni, amelyek felhasználásra kevésbé alkalmasak vagy végül nem kerülnek beépítésre. Bár a kivágás akkor is megéri, mert azon az egyen, amit eladtak, bőven megtérül a selejt is. Egy magas, több évtizedes korú északi fenyő akár 10 000 dollárt is megér.
A legfőbb ok a természet ezen részének megvédelmezésére mégis az idő és a nyersanyag által lehetővé tett növekedés végessége!
Több év vagy évtized kell ahhoz, hogy egy fa megnőjön, belső textúrája, víz alakította szálai statikailag tökéletesek legyenek a felhasználásra. Ezt a faiskolák csak korlátozottan és rosszabb minőségben tudják produkálni, ráadásul az igényekhez képest alacsony volumenen. A bolygó erőforrásainak felélése és az ennek nyomában járó klímaváltozás pedig erdőtüzeket és az invazív fajok térhódítását vonják maguk után! Nem beszélve a talajerózióról és a mezőgazdasági kultiváció növekvő földéhségéről.
A megoldást képviselő tanulmány szerzője, Ashley Beckwith, a Massachussetts Institut of Technology (MIT) munkatársa, és a mechanikai mérnök egyetemi kurzusának doktorandusza. Ő és csapata a 3D-nyomtatást hívnák segítségül, hogy megalkossák a mesterséges fát, a Draper Fellow Program részeként. Elméletük szerint, a nyomtató képes lenne olyan öntőformát létrehozni, amely mesterséges kamráiban, ereiben a fasejtek egy meghatározott formában szaporodhatnának. Az eljárással kisebb fadarabkákat és deszkákat lehetne előállítani. Persze a módszer így is hosszú, több hónapig tartó folyamat lenne, viszont mégis gyorsabb, mintha évtizedeket kellene várni.
Amúgy is a gyártási technológia feltalálása és működtetése a cél elsősorban, az áttörést a mesterséges fa mainstreammé válása hozná magával!
Beckwith és munkatársai az elméletük működőképességének igazolására, a Charles Stark Draper Laboratóriumban, apró növényi struktúrákat növesztettek, amihez az őszirózsafélék családjába tartozó rézvirágot használták növényi alapanyagként. A kutatók remélik, hogy az így előállítható struktúrák mérete idővel növelhető lesz, mert csak így van rá esély, hogy az eljárásból széles körben használt gyártástechnológia legyen. Ugyanakkor a kutatók nem tartják valószínűnek, hogy konkrét tárgyakat, például asztalokat növesszenek. Az nem lenne túl praktikus és üzemgazdaságos.
A probléma e területén kezdett el kutakodni a kutatók csapatának szintén MIT-s senior tagja, a vezető kutató Luis Fernando Velásquez-García és az ő ötletéből született a tanulmány – amely a Journal of Cleaner Production-ben jelent meg – sajtóhívószava a komplett eszközök mesterséges fákból, in vitro növesztése. A csapat, a rézvirágok leveleiből levett sejtmintákat egy petricsészében tenyésztette, a növényfajnak optimális összetételű tápoldatban. A sejtek fejlődésének azon szakaszán, amikor önálló metabolizmusra és osztódásra képessé váltak a növényi sejtek,
Olyan szubsztantív gélben helyezték őket el, ahol a tápoldat mellett, növekedési hormonokkal – úgymint auxinok és citokinin – látták el őket.
Az auxin a gyors növekedésért felel, gyökérzeti, törzsi és levél szinten egyaránt úgy, hogy meghosszabbítja azokat. A növekedési pályára állt növényt ezután a citokinin hatására bízzák, ami tulajdonképpen a sejtmegújulásért felel. Mint ilyen, a növényi ifjúság forrása, ha úgy tetszik. A citokinin bírja rá a sejteket az osztódásra, a növényi sejtszervecskék létrehozására és a tápanyag optimális felhasználására. Hormonkettősük ekvivalenciája garantálja az egészséges és fejlődő növényeket, illetve megmaradásukat is.
Így tulajdonképpen létrehozták a növényi növekedést úgy, hogy ezek a növényi sejtek nem találkoztak a természetes populációkra és kultúrákra jellemző napfénnyel (napos órák száma, illetve beesési szög) és termőfölddel. A kutatás unikalitását mégsem annyira az alkalmazott biokémiai technológia adja, hanem a tény, hogy sikeresen kapcsoltak egybe, önállóan is jelentős technológiát. A mikrofabrikációt, amit ugyancsak a Velásquez-Garcia, Beckwith, Jeffrey T. Borenstein orvosbiológus dolgozott ki, illetve a már meglévő, legmodernebbnek számító 3D-nyomtatást.
A csapat legnagyobb eredményének azt tartja, hogy földterület felhasználása nélkül tudják az eredményeiket produkálni.
Ráadásul meglévő növények csak egész kis részét használják fel. Mégis – figyelmeztetnek az MIT-sek – dőreség lenne azt gondolni, hogy ezzel a technológiai megoldással ugyanazt a végeredményt kapnánk, mintha természetes fát vennénk alapanyagul. Ugyanis a valódi fában természetes módon, tehát optimálisan alakul ki a belső, szigorú rendezettség.
A tápanyagdús folyadékot szállító, az emberi test véredényeihez hasonló, apró hajszálerek kialakulása, a legerősebb felépítményt alakítják ki az adott terephez mérten. Ez nem mindig kivitelezhető laboratóriumi körülmények között. A hátrányt a fejlesztők úgy fordítják előnyükre, hogy kompozit megoldásokban gondolkodnak, továbbá kisebb méretekben, alkatrészek, lemezek gyártásakor ez a gyengeség nem is számít jelentősebb mértékben.
Ráadásul a farmerek a mezőgazdaságban, a legnagyobb fokú, intenzív gépesítés és növénytáplálás, nemesítés ellenére is, a növénykultúráknak csak bizonyos részeit tudják felhasználni, ami végeredményben pazarláshoz vezet. A célzottabb sejttenyészet pont ezt a hiányosságot tudná kiküszöbölni. Mivel a növények nem foglalnak nagy termőterületeket, a termőföld romlása és nagyarányú foglalása kizárt. Maximum kiegészítő lehetőségként lenne alkalmazandó a ma még természetes erdőgazdálkodás. Így precízebb stratégiaalkotás tud megvalósulni. Ezzel a fel nem használt területeken, a monokultúrák hiányában, nagyobb fokú biodiverzitás valósulhatna meg. Látszólag paradox módon, nőhetne az erdők részaránya a mesterséges fa találmányának köszönhetően.
A szintetikusan, in vitro, klónozott húsokhoz hasonlóan – remélik – ez a megoldás is népszerű lesz és 10 éven belül el fog terjedni, piacképes termékként. David Stern a Cornell Egyetem növénybiológusa szerint a mesterséges fa akkor lesz működőképes, ha állami és magánszektorbeli támogatások egyaránt bevonódnak, biztosítva a szürkeállományt és életképes mértékig növelve a gyártókapacitást. Hiszen a mezőgazdálkodás már évek óta a laborok terepe is.
Források:
No Comment