Celle di legno coltivate in laboratorio al MIT : legno biostampato per i mobili ecologici del futuro

IL NUOVO LEGNO BIOPRINTATO 3D DEGLI SCIENZIATI POTREBBE PRODURRE MOBILI ECOLOGICI FUTURISTICI

Scienziati del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno sviluppato celle di legno coltivate in laboratorio che potrebbero costituire la base di un nuovo biomateriale stampabile 3D più sostenibile.

Coltivando tessuti di origine vegetale come la carne coltivata, i ricercatori sono stati in grado di regolare la loro morfologia ed eliminare la raccolta dispendiosa che di solito è richiesta per ottenere il legno. Sebbene la ricerca del team rimanga in una fase iniziale, credono che in futuro potrebbe essere utilizzata come mezzo per la stampa 3D di mobili ecologici o per la produzione di legni sintetici che alleviano la crescente crisi della deforestazione.

“Dedichiamo molte risorse alla coltivazione di piante intere, quando tutto ciò che usiamo è davvero una porzione molto piccola della pianta”, ha detto alla BBC Ashley Beckwith, l’autore principale dello studio , “quindi in qualche modo dovevamo trovare un modo più strategico per riprodurre materiali che non dipendono così tanto dalla terra “.

Sostituzione del legno all’interno della produzione

Rispetto ai combustibili fossili, il legno e altri materiali di origine vegetale sono spesso lodati per la loro rinnovabilità e, di conseguenza, vengono regolarmente utilizzati per la produzione di beni di consumo e per la generazione di energia. Tuttavia, la nostra dipendenza eccessiva dal legname ha portato sempre più a una deforestazione su larga scala, che potrebbe avere conseguenze durature per l’ambiente.

In sostanza, il modo in cui il legno viene coltivato e raccolto non è cambiato da secoli, in quanto le piante intere vengono coltivate, prima che i pezzi utili vengano raccolti e il resto viene bruciato come rifiuto naturale. Questo approccio fa sì che gran parte dell’albero venga scartato e, quando si prendono in considerazione i costi di terra, fertilizzanti e trasporto, è anche piuttosto costoso.

Al contrario, i materiali coltivati ​​in laboratorio hanno il potenziale per alleviare le pressioni agricole, poiché possono essere coltivati ​​secondo le specifiche, eliminando la necessità di scartare i pezzi indesiderati. Altrove, nell’ambito di una pratica nota come “micropropagazione”, campioni di piccole piante vengono coltivati ​​in piantine in massa e ridistribuiti, ma il metodo è altamente selettivo e spesso utilizzato solo per salvare le specie più rare.

Se applicata alla crescita del legno su scala più ampia, tuttavia, la micropropagazione potrebbe avere un impatto molto più ampio, riducendo drasticamente il tempo necessario per coltivare materiali di origine vegetale. Combinando questi approcci, il team del MIT ha quindi sviluppato un nuovo biomateriale con proprietà regolabili e ha tentato di stamparlo in 3D in strutture complesse scalabili.

Crescere un nuovo biomateriale

A scopo di test, gli scienziati hanno estratto cellule vive dalle specie vegetali di Zinnia elegans ben studiate , le hanno coltivate utilizzando sostanze nutritive e le hanno sospese all’interno di uno scaffold di gel. In tal modo, il team ha permesso alle cellule vegetali di crescere nell’impalcatura, senza bisogno di luce solare o suolo, e producendo solo elementi raccoglibili.

Durante la crescita cellulare, i ricercatori sono stati in grado di modificare la loro concentrazione ormonale, i livelli di pH, la densità e la funzione generale, assicurando che producessero un biomateriale con proprietà ottimali. Dopo numerosi ritocchi, il team è riuscito ad allineare le cellule, consentendo loro di sviluppare un muro secondario rinforzato con lignina e trasformarsi efficacemente in un gel a base di legno.

Una volta che il loro nuovo materiale era pronto, gli scienziati hanno utilizzato un approccio combinato di bioprinting 3D e stampaggio a iniezione, per fabbricare una serie di sottili strutture di prova a forma di albero. Sebbene gli oggetti stampati presentassero un’elevata vitalità cellulare di oltre il 70% in dieci giorni, presentavano anche un basso livello di resistenza meccanica, che attualmente ne limiterebbe l’uso all’interno di strutture portanti come i mobili.

Di conseguenza, il team del MIT vede la propria ricerca più come una prova di concetto, che dimostra la fattibilità di coltivare il legno in modo più efficiente di quanto consentano gli attuali metodi agricoli. Con ulteriori attività di ricerca e sviluppo sui parametri di coltura, i ricercatori sostengono che in futuro il loro approccio potrebbe ancora produrre vari altri prodotti per la casa stampati in 3D, che causano pochi o nessun danno al mondo naturale.

“Non so se coltiverei un tavolo completamente assemblato, perché non è un ottimo uso dello spazio, ma ha un potenziale”, ha concluso Beckwith. “È una visione fantastica e le persone hanno davvero preso in considerazione il concetto, quindi spero che genereremo un po ‘più di interesse e coinvolgeremo più persone affinché questo accada davvero”.

I risultati dei ricercatori sono dettagliati nel loro documento intitolato ” Materiali vegetali sintonizzabili tramite coltura cellulare in vitro utilizzando un modello Zinnia elegans “, ed è stato co-autore di Ashley L. Beckwith, Jeffrey T. Borenstein e Luis F. Velásquez-García .

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