Mycelium-based materials
माइसेलियम, पौधों में जड़ों के कवक समकक्ष, को पैकेजिंग, फैशन और निर्माण सामग्री तक सीमित नहीं, बल्कि विभिन्न उद्योगों में कई सामग्रियों के लिए एक पारिस्थितिक रूप से अनुकूल विकल्प के रूप में पहचाना गया है। इस तरह के विकल्प पारंपरिक सामग्रियों के लिए एक बायोडिग्रेडेबल विकल्प (जिसे "लिविंग बिल्डिंग मैटेरियल" के रूप में भी जाना जाता है) प्रस्तुत करते हैं। माइसेलियम की सबसे उल्लेखनीय रूप से पहली बार 2007 में पारिस्थितिक रूप से अनुकूल सामग्री विकल्प के रूप में जांच की गई थी। इसे एबेन बेयर और गेविन मैकइंटायर द्वारा व्यापक रूप से लोकप्रिय बनाया गया था, अपने काम के माध्यम से माइसेलियम पैकेजिंग विकसित करने और अपनी कंपनी, इकोवेटिव की स्थापना के माध्यम से। रेंससेलेर पॉलिटेक्निक संस्थान में अपने समय के दौरान। अपनी स्थापना के बाद से, सामग्री कार्य कई स्थानों में विविध हो गया है। प्रजाति और जैविक संरचनाओं माइसेलियम-आधारित यौगिकों को एक कवक और सब्सट्रेट की आवश्यकता होती है। "माइसेलियम" एक शब्द है जो शाखाओं वाले तंतुओं के नेटवर्क को संदर्भित करता है, जिसे हाइफा कहा जाता है, जो एक कवक द्वारा बढ़ने और खिलाने के लिए बनाए जाते हैं। जब एक सब्सट्रेट के साथ पेश किया जाता है, तो कवक अपने माइसेलियम नेटवर्क का उपयोग करके प्रवेश करेगा, जो तब कवक के लिए बुनियादी पोषक तत्वों में सब्सट्रेट को तोड़ देता है। इस विधि से कवक बढ़ सकता है। माइसेलियम-आधारित यौगिकों के लिए, इस प्रक्रिया के दौरान सब्सट्रेट पूरी तरह से टूट नहीं जाता है और इसके बजाय इसे माइसेलियम के साथ जोड़ा जाता है। कवक के मुख्य घटक चिटिन, पॉलीसेकेराइड, लिपिड और प्रोटीन हैं। इन अणुओं की विभिन्न संरचनात्मक मात्राएं यौगिकों के गुणों को बदल देती हैं। यह विभिन्न सब्सट्रेट के लिए भी सच है। जिन सबस्ट्रेट्स में चिटिन की मात्रा अधिक होती है और माइसेलियम के लिए टूटना कठिन होता है और एक कठोर समग्र गठन की ओर ले जाता है। माइसेलियम उगाने के लिए कवक की आम तौर पर उपयोग की जाने वाली प्रजातियां एरोबिक बेसिडियोमाइसेट्स हैं, जिनमें गनोडर्मा एसपी, प्लूरोटस एसपी और ट्रामेट्स एसपी शामिल हैं। बेसियोमाइसेट्स में कवक के रूप में माइसेलियम आधारित यौगिक बनाने के लिए अनुकूल गुण होते हैं क्योंकि वे अपेक्षाकृत स्थिर और त्वरित गति से बढ़ते हैं, और सब्सट्रेट के रूप में कई अलग-अलग प्रकार के कार्बनिक कचरे का उपयोग कर सकते हैं। कुछ विशेषताएँ जिनमें ये प्रजातियाँ भिन्न होती हैं, वे हैं लोच, जल अवशोषण और शक्ति। एक उदाहरण के रूप में, प्लूरोटस ऑस्ट्रिटस की तुलना में ट्रामेट्स हिरसुता माइसेलियम की एक मोटी बाहरी परत बनाता है। यह उच्च नमी वाले वातावरण में ट्रामेट्स हिरसुता मिश्रण को लचीला और स्थिर रहने की अनुमति देता है। इसके अतिरिक्त, गणोडर्मा ल्यूसिडम ने विभिन्न प्रकार के सब्सट्रेट के साथ भी उच्च लोच का प्रदर्शन किया। कवक, सब्सट्रेट और पर्यावरणीय स्थितियों के विभिन्न संयोजन सभी परिणामी यौगिक के गुणों को प्रभावित कर सकते हैं; अनुसंधान के इस क्षेत्र का पता लगाया जाना जारी है क्योंकि माइसेलियम-आधारित यौगिकों के लिए अनुप्रयोगों का विस्तार होता है। यांत्रिक गुण अधिकांश मानव निर्मित सामग्रियों के लिए अंतिम उत्पाद के प्रसंस्करण विधियों में उच्च स्तर का नियंत्रण होता है जिससे सामान्यीकृत गुण होते हैं। इन माइसेलियम आधारित सामग्रियों के मामले में कम नियंत्रण होता है, क्योंकि इन सामग्रियों के गुणों में काफी भिन्नता होती है और यह न केवल सामग्री के प्रसंस्करण पर बल्कि माइसेलियम की विकास स्थितियों पर भी निर्भर करता है। जैव-यौगिक बनाने के लिए माइसेलियम को अन्य प्राकृतिक पदार्थों के साथ भी जोड़ा जा सकता है। इन जैव-यौगिकों में शुद्ध पदार्थों की तुलना में अलग-अलग गुण होंगे। मॉर्फोलॉजी एंड मैकेनिक्स ऑफ फंगल माइसेलियम लेख से, इकोवेटिव डिजाइन, एल. एल. सी. से नमूने लिए गए और यांत्रिक परीक्षण के लिए एक विशिष्ट तरीके से तैयार किए गए। उनकी प्रक्रिया एक फिल्टर पैच बैग में कैल्शियम और कार्बोहाइड्रेट के लिए माइसेलियम को पेश करने के साथ शुरू होती है जहां इसे 4 से 6 दिनों के दौरान बढ़ने दिया जाता है। एकर बाद एकर समान घनत्व आ वृद्धि कायम रखबाक लेल माइसेलियमकेँ छोट-छोट टुकड़ामे विभाजित कयल जायत छैक। इसके बाद माइसेलियम को अधिक वृद्धि पोषक तत्वों के साथ सांचों में पैक किया जाता है जो तापमान, आर्द्रता, ऑक्सीजन और अन्य कारकों में विशेष समायोजन के साथ 4 दिनों के लिए छोड़ दिए जाते हैं। एक बार समाप्त होने के बाद, बढ़ती प्रक्रिया को निष्क्रिय करने के लिए नमूनों को चादरों में लिया जाता है और उच्च तापमान पर सुखाया जाता है। ये वे नमूने हैं जो यांत्रिक परीक्षण के अधीन हैं। यांत्रिक परीक्षणों में एक अक्षीय तनाव और संपीड़न शामिल थे, जो एक विशिष्ट परीक्षण मशीन का उपयोग करके आयोजित किए जाते थे और परिवेश की स्थितियों में किए जाते थे। तन्यता परीक्षणों के लिए, 200 मिमी × 6 मिमी × 3.5 मिमी आयामों के कुत्ते की हड्डी के नमूनों का उपयोग किया गया था। संपीड़न के तहत 20 मिमी × 20 मिमी × 16 मिमी आयामों के घन नमूनों का परीक्षण किया गया। तन्यता परीक्षणों की विफलता तक चुनी गई तनाव दर 4 × 10−4 प्रति सेकंड थी जबकि संपीड़ित नमूनों को 2 प्रतिशत से 20 प्रतिशत तक 6.25 × 10−3 प्रति सेकंड की दर से विकृत किया गया था। विनिर्माण और विकास तकनीक उपयोग करने योग्य माइसेलियम आधारित सामग्री के निर्माण में पहला कदम कच्चे माल को बढ़ाना है। माइसेलियम को उगाने के लिए पर्याप्त सब्सट्रेट के साथ एक गीले वातावरण की आवश्यकता होती है, और जैसा कि पहले छुआ गया था, सब्सट्रेट से शर्करा को तोड़ने में कठिनाई से ज्यादातर चिटिन सांद्रता द्वारा संचालित एक कठिन सामग्री हो जाएगी। पचाने के लिए एक आसान सब्सट्रेट के साथ माइसेलियम तेजी से बढ़ेगा और इसके विपरीत कम कठोरता होगी। माइसेलियम का प्राकृतिक विकास पैटर्न एक तंग नेटवर्क है जिसमें पहले से ही चमड़े की गुणवत्ता है और संपीड़ित निर्माण के माध्यम से इन गुणों को बढ़ाया जा सकता है और चमड़े के लिए उपयोग किया जा सकता है। माइसेलियम के अधिकांश अन्य उपयोगों के लिए, कवक को काटा जाता है, सुखाया जाता है और फिर काटा जाता है। इसे पुनर्गठित करने और सामग्री को कम भंगुर बनाने के लिए इसे पुनर्जलीकरण किया जाता है और कभी-कभी अन्य प्राकृतिक सामग्री जैसे सन, भांग और कई अन्य के साथ जोड़ा जाता है। माइसेलियम आधारित सामग्री बाजार में अनुमानित वृद्धि के साथ विकास को अनुकूलित करने की दिशा में बहुत सारे शोध किए जा रहे हैं। अलग-अलग झिल्ली, प्रकाश स्रोत, बीजाणु घनत्व, सब्सट्रेट और सब्सट्रेट नमी सांद्रता। एप्लिकेशन पैकेजिंग आई. के. ई. ए. ने पॉलीस्टीरिन पैकेजिंग से होने वाले नुकसान और सड़ने में लगने वाले समय को स्वीकार करते हुए इकोवेटिव के साथ एक सौदा करते हुए माइसेलियम पैकेजिंग के लिए प्रतिबद्ध किया है। प्लास्टिक के झाग को सड़ने में सैकड़ों साल लग सकते हैं जबकि मशरूम आधारित सामग्री कुछ हफ्तों में सड़ सकती है। इकोवेटिव में, वे मायो कम्पोजिट के रूप में जानी जाने वाली मशरूम पैकेजिंग उगाते हैं जिसे एक सप्ताह से भी कम समय में उगाया जा सकता है जहां यह निर्माण ग्रीन आइलैंड, न्यूयॉर्क में इकोवेटिव डिज़ाइन फाउंड्री में शुरू होता है। पैकेजिंग में बदल जाने वाले कृषि उत्पादों के स्रोत के लिए कई स्थानीय किसानों के साथ पारिस्थितिकी भागीदार। कृषि सामग्री को साफ किया जाता है और सांचों में वर्गीकृत किया जाता है जहां कवक मिलाया जाता है और सामग्री के चारों ओर बढ़ेगा। एक बार जब कवक पूरे मोल्ड में बढ़ता है, तो विकास प्रक्रिया को रोकने के लिए अंतिम पैकेजिंग का विशेष रूप से इलाज किया जाता है। एक अन्य कंपनी, ग्रोन बायो के अनुसार, डिजाइन आकारों की बहुमुखी प्रतिभा के साथ-साथ उच्च शॉक अवशोषण और इन्सुलेशन गुणों के कारण माइसेलियम आधारित पैकेजिंग के भी फायदे हैं। वे अपने उत्पादों को टेम्पलेट करने के लिए एक बायोपॉलिमर से बने 3डी मुद्रित पुनः प्रयोज्य मोल्ड का उपयोग करते हैं जिन्हें फिर कृषि अपशिष्ट, पानी और अंत में माइसेलियम से भरा जाता है। पूरी प्रक्रिया में एक सप्ताह का समय लगता है और एक बार जब पैकेजिंग का उपयोग हो जाता है, तो यह टूट जाता है और इसे उर्वरक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। 2012 में इकोवेटिव ने सील्ड एयर के साथ भागीदारी की, जो उस समय 7.6 अरब डॉलर की वैश्विक कंपनी थी, जो बुलबुला लपेटने और अन्य पैकेजिंग के लिए जानी जाती थी, ताकि माइसेलियम-आधारित पैकेजिंग सामग्री बनाने के लिए उनकी प्रक्रिया को लाइसेंस दिया जा सके। निर्माण सामग्री माइसेलियम आधारित मिश्रणों को अभी तक ईंटों, सिंथेटिक फोम या लकड़ी के निर्माण प्रतिस्थापन के रूप में व्यापक रूप से अनुकूलित नहीं किया गया है। हालांकि, प्रयोगशालों में उपयोग के लिए उनकी क्षमता का अध्ययन किया गया है, और जैव-यौगिकों और वर्तमान सामग्रियों की तुलना करने वाले प्रयोगों के परिणामों से पता चलता है कि जैव-यौगिकों के पारंपरिक सामग्रियों की तुलना में कुछ फायदे हैं। यौगिकों की संरचनाओं को बनाने के लिए, माइसेलियम को बढ़ने के लिए एक सब्सट्रेट की आवश्यकता होती है। प्राकृतिक प्रक्रियाओं के बाहर इन माइसेलियम आधारित यौगिकों को बनाने के लिए, सब्सट्रेट के विकल्पों में लकड़ी और पुआल जैसी सामान्य "बची हुई" सामग्री शामिल हैं। अपशिष्ट उत्पादों का पुनर्चक्रण वर्तमान तरीकों और सामग्रियों की तुलना में माइसेलियम आधारित यौगिकों की कम लागत और पर्यावरण-अनुकूलता में योगदान देता है। यौगिकों के गुणों का मुख्य निर्धारण कारक उपयोग किए गए सब्सट्रेट का प्रकार है। हालांकि, विकास की स्थिति और नमी की मात्रा भी यौगिकों की विशेषताओं को बदल सकती है। सब्सट्रेट में माइसेलियम के विकास को शुरू करने के लिए, माइसेलियम को पहले अलग से उगाया जाता है और फिर भारी निगरानी और बाँझ वातावरण में पानी और सब्सट्रेट के साथ जोड़ा जाता है। मिश्रण को कीटाणुरहित करके माइसेलियम के विकास को रोका जा सकता है। यह माइसेलियम को सब्सट्रेट को पूरी तरह से पचाने से रोकने के लिए आवश्यक है। एक अध्ययन में हल्के विस्तारित मिट्टी के समुच्चय (एल. ई. सी. ए.) और विस्तारित वर्मीक्युलाइट (ई. वी.), कंक्रीट बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली दो सामग्रियों, एक माइसेलियम उगाई गई ईंट से तुलना करते हुए, माइसेलियम उगाई गई ईंट एक बेहतर अवाहक पाई गई। ये परिणाम बहिष्कृत पॉलीस्टीरिन के साथ एक अलग माइसेलियम आधारित यौगिक की तुलना करते समय समान होते हैं। थर्मल इन्सुलेशन और यांत्रिक संपीड़न गुण क्रमशः बहिष्कृत पॉलीस्टीरिन की तुलना में बेहतर और उसके बराबर पाए गए। हालांकि, माइसेलियम आधारित यौगिकों की संरचना के कुछ अवांछित परिणाम हैं। पहला इन सामग्रियों की नवीनता है। उन्हें अभी तक सामान्य निर्माण सामग्री के प्रतिस्थापन के रूप में स्वीकार नहीं किया गया है क्योंकि शोधकर्ता अभी भी उनके गुणों को समझने के लिए काम कर रहे हैं और ये गुण समय, पर्यावरणीय स्थितियों, सब्सट्रेट और माइसेलियम प्रजातियों से कैसे प्रभावित होते हैं। माइसेलियम आधारित यौगिकों में भी पानी के अवशोषण की समस्या होती है। बहुत अधिक जल अवशोषण से यौगिक अपने यांत्रिक भार के तहत विफल हो जाएंगे। घनत्व और जल अवशोषण के बीच के संबंध का विश्लेषण यह पता लगाने के लिए किया गया था कि क्या यौगिक के घनत्व को बढ़ाने से उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में संरचना की रक्षा होगी। परिणामों में पाया गया कि उच्च घनत्व वाले यौगिक आर्द्रता के स्तर से थोड़े प्रभावित थे, लेकिन निर्माण सामग्री के लिए आवश्यक मानक द्वारा यांत्रिक रूप से मजबूत बने रहे। ध्वनिक आर्द्रता अन्य सामान्य भवन अनुप्रयोगों की तरह, ध्वनिक आर्द्रता के अनुप्रयोग के लिए माइसेलियम आधारित सामग्री पर भी विचार किया गया है। हाल ही में विशेष विचार के तहत कुछ प्रजातियों में प्लूरोटस ऑस्ट्रिटस (ऑयस्टर मशरूम) और फ़ायलम वर्ग बेसिडियोमाइसेट्स की कई अलग-अलग प्रजातियां शामिल हैं, बाद वाले वर्ग को मुख्य रूप से चिटिन से बने माइसेलियम निकायों के लिए जाना जाता है। उक्त ध्वनिक पैनलों के निर्माण के लिए, कवक शरीर के फिलामेंटस हाइफा को अलग किया जाना चाहिए, काटा जाना चाहिए और संसाधित किया जाना चाहिए। यह आर्द्रता, तापमान (85-95 F), वायुमंडलीय सांद्रता (5-7%) और रासायनिक/हार्मोनल योजकों (फोर्स्कोलिन/10-ऑक्सो-ट्रांस-8-डिसेनोइक एसिड (ODA)) के सावधानीपूर्वक नियंत्रण के माध्यम से किया जा सकता है, ताकि न केवल विकास की मात्रा में वृद्धि हो, बल्कि परिणामी विकास को उपयोगी बायोपॉलिमर सामग्री के उच्च प्रतिशत से युक्त होने के लिए भी प्रोत्साहित किया जा सके। परिणामी चिटिन बायोपॉलिमर के भीतर क्रॉस लिंकेज के अनुपात पर अच्छा नियंत्रण भी संभव है। ध्वनिक आर्द्रता सामग्री के एक पैनल का निर्माण करने के लिए, कवक को एक कठोर कक्ष के भीतर यांत्रिक रूप से निलंबित किया जा सकता है, और जगह को भरने के लिए बढ़ने दिया जा सकता है। जगह भरने के बाद, माइसेलियम को संपीड़ित किया जाता है और परिणामी स्थान में फिर से बढ़ने दिया जाता है, जिसके बाद उत्पाद को सुखाया जाता है और विशिष्ट अनुप्रयोगों (एम्बॉसिंग या सजावटी उद्देश्यों) के लिए संसाधित किया जाता है। अध्ययनों में पाया गया है कि परिणामी पैनलिंग, जब फोम, कॉर्क, फील, कपास और छत की टाइलों जैसी पारंपरिक ध्वनिक आर्द्रता सामग्री की तुलना में, लगभग 3000 हर्ट्ज और उससे अधिक आवृत्तियों में तुलनीय ध्वनिक अवशोषण प्रदर्शित करता है, जबकि 3000 हर्ट्ज से कम आवृत्तियों पर प्रदर्शन में कमी आती है। किसी भी पैनल का प्रदर्शन सब्सट्रेट, प्रजातियों और अन्य पहले उल्लिखित चर के मिश्रण पर अत्यधिक निर्भर करता है, और विभिन्न अवशोषण प्रोफाइल प्राप्त करता है। माइसेलियम आधारित ध्वनिक डैंपिंग पैनलों को डिजाइन करने का उद्योग क्षेत्र वर्तमान में मोगू जैसी कंपनियों द्वारा विकसित किया जा रहा है, जो अपने फॉरेस्टा ध्वनिक पैनल प्रणाली के साथ बाजार का पीछा कर रहे हैं। फैशन और सौंदर्य प्रसाधन समकालीन फैशन उद्योग के भीतर पर्यावरणीय चिंताओं को कम करने के लिए अधिक नैतिक रूप से स्रोत सामग्री के लिए एक धक्का दिया गया है। इन जरूरतों को पूरा करने के लिए, माइकोवर्क्स और इकोवेटिव जैसी कंपनियों ने अलग-अलग मोटाई और अनुप्रयोगों के चमड़े के विकल्प के लिए टिकाऊ सामग्री विकसित की है। कपड़ों के अलावा, माइसेलियम आधारित सामग्री का उपयोग मेकअप वेज, आई मास्क और शीट मास्क में प्रतिस्थापन के लिए भी पाया गया है क्योंकि सामग्री अत्यधिक परिवर्तनशील यांत्रिक गुणों वाली है। विभिन्न प्रकार की कवक प्रजातियों (गणोडर्मा एसपीपी., पेरेनिपोरिया एसपीपी., पाइक्नोपोरस एसपीपी., आदि) के साथ उक्त सामग्री बनाने के लिए कई अलग-अलग प्रक्रियाओं का उपयोग किया जा सकता है। ), हालांकि आम तौर पर वस्त्र और अन्य बहुलक सामग्री विकास चरण, कटाई चरण और वांछित शीट की मोटाई बनाने के लिए दबाव चरण से प्राप्त की जाती हैं, विशिष्ट कार्यों के लिए सामग्री को अलग करने के लिए प्रसंस्करण के बाद का उपयोग किया जाता है। संदर्भ सामग्री विज्ञान विकीप्रजेक्ट कवक