Mycelium-based materials
مائیسیلیم، جو پودوں میں جڑوں کے مساوی فنگل ہے، کی شناخت مختلف صنعتوں میں مواد کے لیتانی کے ماحولیاتی طور پر دوستانہ متبادل کے طور پر کی گئی ہے، بشمول پیکیجنگ، فیشن اور تعمیراتی مواد تک محدود نہیں۔ اس طرح کے متبادل روایتی مواد کے لیے بائیوڈیگریڈیبل متبادل (جسے "لیونگ بلڈنگ میٹریل" بھی کہا جاتا ہے) پیش کرتے ہیں۔ مائیسیلیم کی پہلی بار 2007 میں ماحولیاتی طور پر دوستانہ مواد کے متبادل کے طور پر جانچ کی گئی تھی۔ اسے ایبن بایر اور گیون میکینٹر نے مائیسیلیم پیکیجنگ تیار کرنے اور اپنی کمپنی، ایکوویٹو کی بنیاد رکھنے کے اپنے کام کے ذریعے وسیع پیمانے پر مقبول کیا۔ رینسلیر پولی ٹیکنک انسٹی ٹیوٹ میں اپنے وقت کے دوران۔ اس کے آغاز کے بعد سے، مادی فنکشن بہت سے طاقوں میں متنوع ہو گیا ہے۔ انواع اور حیاتیاتی ڈھانچے مائیسیلیم پر مبنی مرکبات کو پھپھوندی اور سبسٹریٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ "مائیسیلیم" ایک اصطلاح ہے جو شاخ دار ریشوں کے نیٹ ورک کا حوالہ دیتی ہے، جسے ہائفا کہا جاتا ہے، جو پھپھوندی کے ذریعے اگانے اور کھلانے کے لیے بنائے جاتے ہیں۔ جب کسی سبسٹریٹ سے متعارف کرایا جاتا ہے، تو فنگس اپنے مائیسیلیم نیٹ ورک کا استعمال کرتے ہوئے گھس جائے گا، جو پھر فنگس کے لیے بنیادی غذائی اجزاء میں سبسٹریٹ کو توڑ دیتا ہے۔ اس طریقہ کار سے پھپھوندی بڑھ سکتی ہے۔ مائیسیلیم پر مبنی مرکبات کے لیے، اس عمل کے دوران سبسٹریٹ مکمل طور پر ٹوٹ نہیں جاتا ہے اور اس کے بجائے اسے مائیسیلیم کے ساتھ جڑا ہوا رکھا جاتا ہے۔ فنگس کے اہم اجزاء چٹین، پولیسیکرائڈز، لپڈز اور پروٹین ہیں۔ ان مالیکیولز کی مختلف ساختیاتی مقدار کمپوزائٹس کی خصوصیات کو تبدیل کرتی ہے۔ یہ مختلف سبسٹریٹس کے لیے بھی درست ہے۔ سبسٹریٹس جن میں چٹین کی مقدار زیادہ ہوتی ہے اور مائیسیلیم کے لیے ٹوٹنا مشکل ہوتا ہے اور ایک سخت مرکب تشکیل کا باعث بنتا ہے۔ مائیسیلیم کو اگانے کے لیے فنگی کی عام طور پر استعمال ہونے والی انواع ایروبک بیسڈیومیسیٹس ہیں، جن میں گنوڈرما ایس پی، پلیوروٹس ایس پی، اور ٹرامیٹس ایس پی شامل ہیں۔ بیسڈیومیسیٹس میں مائیسیلیم پر مبنی مرکبات بنانے کے لیے فنگی کے طور پر سازگار خصوصیات ہیں کیونکہ وہ نسبتا مستحکم اور تیز رفتار سے بڑھتے ہیں، اور بہت سے مختلف قسم کے نامیاتی فضلے کو سبسٹریٹ کے طور پر استعمال کر سکتے ہیں۔ کچھ خصوصیات جن میں یہ انواع مختلف ہیں وہ لچک، پانی کا جذب اور طاقت ہیں۔ مثال کے طور پر، ٹرامیٹس ہیرسوٹا پلیوروٹس آسٹریاٹس کے مقابلے میں مائیسیلیم کی ایک موٹی بیرونی پرت بناتا ہے۔ یہ ٹرامیٹس ہیرسوٹا مرکب کو زیادہ نمی والے ماحول میں لچکدار اور مستحکم رہنے کی اجازت دیتا ہے۔ مزید برآں، گنوڈرما لیوسیڈم نے اعلی لچک کا مظاہرہ کیا، یہاں تک کہ مختلف قسم کے سبسٹریٹس کے ساتھ بھی۔ فنگی، سبسٹریٹ، اور ماحولیاتی حالات کے مختلف امتزاج سبھی نتیجے میں مرکب کی خصوصیات کو متاثر کر سکتے ہیں۔ تحقیق کے اس شعبے کی تلاش جاری ہے کیونکہ مائیسیلیم پر مبنی مرکب کے لیے ایپلی کیشنز میں توسیع ہوتی ہے۔ مکینیکل خصوصیات زیادہ تر انسان ساختہ مواد کے لیے حتمی پروڈکٹ کے پروسیسنگ کے طریقوں میں اعلی درجے کا کنٹرول ہوتا ہے جس کی وجہ سے خصوصیات معمول پر آتی ہیں۔ ان مائیسیلیم پر مبنی مواد کے معاملے میں کم کنٹرول ہوتا ہے، کیونکہ ان مواد کی خصوصیات میں نمایاں فرق ہوتا ہے اور اس کا انحصار نہ صرف مواد کی پروسیسنگ پر ہوتا ہے بلکہ مائیسیلیم کی نشوونما کے حالات پر بھی ہوتا ہے۔ مائیسیلیم کو دیگر قدرتی مواد کے ساتھ ملا کر بائیو کمپوزائٹس بھی بنائے جا سکتے ہیں۔ ان بائیو کمپوزائٹس میں خالص مواد سے مختلف خصوصیات ہوں گی۔ مورفولوجی اینڈ میکینکس آف فنگل مائیسیلیم کے مضمون سے، ایکوویٹو ڈیزائن، ایل ایل سی سے نمونے لیے گئے اور مکینیکل ٹیسٹنگ کے لیے ایک مخصوص انداز میں تیار کیے گئے۔ ان کا عمل مائیسیلیم کو کیلشیم اور کاربوہائیڈریٹ میں فلٹر پیچ بیگ میں متعارف کرانے سے شروع ہوتا ہے جہاں اسے 4 سے 6 دنوں کے دوران بڑھنے دیا جاتا ہے۔ اس کے بعد، یکساں کثافت اور نشوونما کو برقرار رکھنے کے لیے مائیسیلیم کو چھوٹے ٹکڑوں میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد مائیسیلیم کو زیادہ نمو والے غذائی اجزاء کے ساتھ سانچوں میں پیک کیا جاتا ہے جو درجہ حرارت، نمی، آکسیجن اور دیگر عوامل میں خصوصی ایڈجسٹمنٹ کے ساتھ 4 دن کے لیے رہ جاتے ہیں۔ ایک بار ختم ہونے کے بعد، نمونوں کو چادروں میں لیا جاتا ہے اور بڑھتے ہوئے عمل کو غیر فعال کرنے کے لیے اعلی درجہ حرارت پر سکھایا جاتا ہے۔ یہ وہ نمونے ہیں جن کی مکینیکل جانچ کی جاتی ہے۔ مکینیکل ٹیسٹوں میں یک جہتی تناؤ اور کمپریشن شامل تھے، جو ایک مخصوص ٹیسٹنگ مشین کا استعمال کرتے ہوئے انجام دیے جاتے تھے اور ماحول کے حالات میں انجام دیے جاتے تھے۔ تناؤ کے ٹیسٹ کے لیے، 200 ملی میٹر × 6 ملی میٹر × 3.5 ملی میٹر طول و عرض کے کتے کی ہڈیوں کے نمونے استعمال کیے گئے۔ 20 ملی میٹر × 20 ملی میٹر × 16 ملی میٹر طول و عرض کے کیوبائڈ نمونوں کی جانچ کمپریشن کے تحت کی گئی۔ تناؤ کے ٹیسٹ کی ناکامی تک منتخب کردہ تناؤ کی شرح 4 × 10−4 فی سیکنڈ تھی جبکہ کمپریسیو نمونوں کو 2 ٪ سے 20 ٪ تک 6.25 × 10−3 فی سیکنڈ کی شرح سے خراب کیا گیا تھا۔ مینوفیکچرنگ اور ترقی کی تکنیکیں قابل استعمال مائیسیلیم پر مبنی مواد کی تیاری کا پہلا قدم خام مال کو بڑھانا ہے۔ مائیسیلیم کو اگانے کے لیے کافی سبسٹریٹ کے ساتھ گیلے ماحول کی ضرورت ہوتی ہے، اور جیسا کہ پہلے چھوا گیا ہے کہ سبسٹریٹ سے شکر کو توڑنے میں دشواری زیادہ تر چٹین کے ارتکاز سے چلنے والے سخت مواد کا باعث بنے گی۔ ہضم کرنے کے لیے ایک آسان سبسٹریٹ کے ساتھ مائیسیلیم تیزی سے بڑھے گا اور اس کے برعکس کم سختی ہوگی۔ مائیسیلیم کا قدرتی نمو کا نمونہ ایک تنگ نیٹ ورک ہے جس میں پہلے سے ہی چمڑے کا معیار ہے اور کمپریسیو مینوفیکچرنگ کے ذریعے ان خصوصیات کو بڑھایا جا سکتا ہے اور چمڑے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مائیسیلیم کے زیادہ تر دوسرے استعمال کے لیے، پھپھوندی کو کاٹا جاتا ہے، خشک کیا جاتا ہے اور پھر کٹا دیا جاتا ہے۔ اسے دوبارہ تشکیل دینے اور مواد کو کم ٹوٹنے والا بنانے کے لیے اسے ری ہائیڈریٹ کیا جاتا ہے اور بعض اوقات دیگر قدرتی مواد جیسے سن، بھنگ اور بہت سے دوسرے کے ساتھ ملایا جاتا ہے۔ مائیسیلیم پر مبنی مواد کی مارکیٹ میں پیش گوئی شدہ ترقی کے ساتھ بہت ساری تحقیق ترقی کو بہتر بنانے کی طرف جا رہی ہے۔ مختلف جھلیاں، روشنی کے ذرائع، بیج کی کثافت، سبسٹریٹ اور سبسٹریٹ نمی کا ارتکاز۔ ایپلی کیشنز پیکیجنگ آئی کے ای اے نے مائیسیلیم پیکیجنگ کا عہد کیا ہے، ایکوویٹو کے ساتھ معاہدہ کرتے ہوئے پولی سٹیرائن پیکیجنگ سے ہونے والے نقصان اور سڑنے میں لگنے والے وقت کو تسلیم کیا ہے۔ پلاسٹک کے جھاگوں کو گلنے میں سینکڑوں سال لگ سکتے ہیں جبکہ مشروم پر مبنی مواد چند ہفتوں میں گل سکتا ہے۔ ایکوویٹیو میں، وہ مشروم کی پیکیجنگ اگاتے ہیں جسے میو کمپوزٹ کہا جاتا ہے جسے ایک ہفتے سے بھی کم عرصے میں اگایا جا سکتا ہے جہاں یہ مینوفیکچرنگ گرین آئی لینڈ، نیویارک میں ایکوویٹیو ڈیزائن فاؤنڈری میں شروع ہوتی ہے۔ زرعی مصنوعات کو پیکیجنگ میں تبدیل کرنے کے لیے متعدد مقامی کسانوں کے ساتھ ماحولیاتی شراکت دار۔ زرعی مواد کو صاف کیا جاتا ہے اور سانچوں میں ترتیب دیا جاتا ہے جہاں پھپھوندی شامل کی جاتی ہے اور مواد کے ارد گرد بڑھے گی۔ ایک بار جب پھپھوندی سڑنا بھر میں بڑھتی ہے، تو ترقی کے عمل کو روکنے کے لیے حتمی پیکیجنگ کا خاص طور پر علاج کیا جاتا ہے۔ ایک اور کمپنی، گروون بائیو کے مطابق، مائیسیلیم پر مبنی پیکیجنگ کے بھی فوائد ہیں کیونکہ ڈیزائن کی شکلوں کی استعداد کے ساتھ ساتھ شاک جذب اور موصلیت کی خصوصیات بھی زیادہ ہوتی ہیں۔ وہ اپنی مصنوعات کو ٹیمپلیٹ کرنے کے لیے بائیو پولیمر سے بنے تھری ڈی پرنٹڈ دوبارہ قابل استعمال مولڈ کا استعمال کرتے ہیں جو پھر زرعی فضلہ، پانی اور آخر میں مائیسیلیم سے بھرے جاتے ہیں۔ پورے عمل میں ایک ہفتہ لگتا ہے اور ایک بار جب پیکیجنگ کا استعمال ہو جاتا ہے، تو یہ ٹوٹ جاتا ہے اور اسے کھاد کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ 2012 میں ایکوویٹو نے سیلڈ ایئر کے ساتھ شراکت کی، جو اس وقت 7.7 بلین ڈالر کی عالمی کمپنی تھی جو بلبلے کی لپیٹ اور دیگر پیکیجنگ کے لیے مشہور تھی، تاکہ مائیسیلیم پر مبنی پیکیجنگ مواد بنانے کے لیے ان کے عمل کو لائسنس دیا جا سکے۔ تعمیراتی مواد مائیسیلیم پر مبنی مرکبات کو ابھی تک اینٹوں، مصنوعی جھاگوں یا لکڑی کے تعمیراتی متبادل کے طور پر بڑے پیمانے پر ڈھال نہیں لیا گیا ہے۔ تاہم، لیبارٹریوں میں ان کے استعمال کی صلاحیت کا مطالعہ کیا گیا ہے، اور بائیو کمپوزائٹس اور موجودہ مواد کا موازنہ کرنے والے تجربات کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ بائیو کمپوزائٹس کے روایتی مواد کے مقابلے میں کچھ فوائد ہیں۔ مرکب کے ڈھانچے کی تشکیل کے لیے، مائیسیلیم کو بڑھنے کے لیے ایک سبسٹریٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ ان مائیسیلیم پر مبنی مرکبات کو قدرتی عمل سے باہر بنانے کے لیے، سبسٹریٹس کے اختیارات میں عام "بچا ہوا" مواد جیسے لکڑی اور تنکے شامل ہیں۔ فضلہ کی مصنوعات کو دوبارہ استعمال کرنے سے موجودہ طریقوں اور مواد کے مقابلے میں مائیسیلیم پر مبنی مرکبات کی کم لاگت اور ماحولیاتی دوستانہ ہونے میں مدد ملتی ہے۔ کمپوزائٹس کی خصوصیات کا بنیادی تعین کرنے والا عنصر استعمال شدہ سبسٹریٹ کی قسم ہے۔ تاہم، نشوونما کے حالات اور نمی کا مواد مرکب کی خصوصیات کو بھی تبدیل کر سکتا ہے۔ سبسٹریٹ میں مائیسیلیم کی نشوونما شروع کرنے کے لیے، مائیسیلیم کو پہلے الگ سے اگایا جاتا ہے اور پھر بھاری نگرانی اور جراثیم سے پاک ماحول میں پانی اور سبسٹریٹ کے ساتھ ملایا جاتا ہے۔ مرکب کو جراثیم سے پاک کرکے مائیسیلیم کی نشوونما کو روکا جا سکتا ہے۔ یہ مائیسیلیم کو سبسٹریٹ کو مکمل طور پر ہضم کرنے سے روکنے کے لیے ضروری ہے۔ ہلکی پھلکی توسیعی مٹی کے مجموعے (ایل ای سی اے) اور توسیعی ورمیکولائٹ (ای وی)، جو کنکریٹ بنانے کے لیے استعمال ہونے والے دو مواد ہیں، کا موازنہ مائیسیلیم سے اگائی جانے والی اینٹوں سے کرنے والی ایک تحقیق میں مائیسیلیم سے اگائی جانے والی اینٹوں کو بہتر موصلیت والا پایا گیا۔ یہ نتائج اسی طرح کے ہوتے ہیں جب ایک مختلف مائیسیلیم پر مبنی مرکب کا اخراج شدہ پولی سٹائرین سے موازنہ کیا جاتا ہے۔ تھرمل موصلیت اور مکینیکل کمپریشن کی خصوصیات بالترتیب بہتر اور خارج شدہ پولی سٹیرائن کے مساوی پائی گئیں۔ تاہم، مائیسیلیم پر مبنی مرکب کی ساخت کے کچھ ناپسندیدہ نتائج ہیں۔ پہلا ان مواد کی نیاپن ہے۔ انہیں ابھی تک عام تعمیراتی مواد کے متبادل کے طور پر قبول نہیں کیا گیا ہے کیونکہ محققین اب بھی ان کی خصوصیات کو سمجھنے کے لیے کام کر رہے ہیں اور یہ کہ یہ خصوصیات وقت، ماحولیاتی حالات، سبسٹریٹ اور مائیسیلیم پرجاتیوں سے کیسے متاثر ہوتی ہیں۔ مائیسیلیم پر مبنی مرکبات میں پانی کے جذب کے مسائل بھی ہوتے ہیں۔ بہت زیادہ پانی جذب ہونے سے کمپوزائٹس اپنے مکینیکل بوجھ کے تحت ناکام ہو جائیں گے۔ کثافت اور پانی کے جذب کے درمیان تعلق کا تجزیہ یہ معلوم کرنے کے لیے کیا گیا کہ آیا مرکب کی کثافت میں اضافہ اعلی نمی والے ماحول میں ساخت کی حفاظت کرے گا۔ نتائج سے پتہ چلا کہ زیادہ کثافت والے مرکب نمی کی سطح سے قدرے متاثر ہوئے تھے، لیکن تعمیراتی مواد کے لیے ضروری معیار کے مطابق میکانکی طور پر مستحکم رہے۔ صوتی ڈمپنگ دیگر عام تعمیراتی ایپلی کیشنز کی طرح، صوتی ڈمپنگ کے اطلاق کے لیے مائیسیلیم پر مبنی مواد پر بھی غور کیا گیا ہے۔ حال ہی میں خاص طور پر زیر غور کچھ انواع میں پلیوروٹس آسٹریاٹس (اوسیٹر مشرومز) اور فائیلم کلاس بیسڈیومیسیٹس کی بہت سی انفرادی انواع شامل ہیں، مؤخر الذکر طبقے کو بنیادی طور پر چٹین پر مشتمل مائیسیلیم باڈیز کے لیے جانا جاتا ہے۔ مذکورہ صوتی پینل کی تعمیر کے لیے، فنگل باڈی کے فلیمینٹس ہائیفا کو الگ کرنا، کٹانا اور پروسیس کرنا ضروری ہے۔ یہ نمی، درجہ حرارت (85-95 F)، ماحولیاتی ارتکاز (5-7%) اور کیمیائی/ہارمونل ایڈیٹیوز (فارسکولین/10-آکسو-ٹرانس-8-ڈیسینوک ایسڈ (ODA)) پر محتاط کنٹرول کے ذریعے کیا جا سکتا ہے، تاکہ نہ صرف نمو کے حجم میں اضافہ ہو بلکہ اس کے نتیجے میں ہونے والی نمو کو مفید بائیو پولیمر مواد کے زیادہ فیصد پر مشتمل ہونے کی ترغیب بھی ملے۔ نتیجے میں چٹین بائیو پولیمر کے اندر کراس لنکیجز کے تناسب پر عمدہ کنٹرول بھی ممکن ہے۔ صوتی نم کرنے والے مواد کے پینل کی تعمیر کے لیے، پھپھوندی کو میکانکی طور پر ایک سخت چیمبر کے اندر معطل کیا جا سکتا ہے، اور جگہ کو بھرنے کے لیے بڑھنے دیا جا سکتا ہے۔ جگہ بھرنے کے بعد، مائیسیلیم کو کمپریس کیا جاتا ہے اور نتیجہ خیز جگہ میں دوبارہ بڑھنے دیا جاتا ہے، جس کے بعد پروڈکٹ کو خشک کیا جاتا ہے اور مخصوص ایپلی کیشنز (ایمبوسنگ یا آرائشی مقاصد) کے لیے پوسٹ پروسیس کیا جاتا ہے۔ مطالعات سے پتہ چلا ہے کہ اس کے نتیجے میں پینلنگ، جب جھاگ، کارک، فیلڈ، روئی اور چھت کی ٹائلوں جیسے روایتی صوتی نم کرنے والے مواد کے مقابلے میں، 3000 ہرٹز اور اس سے زیادہ تعدد میں تقابلی صوتی جذب ظاہر کرتی ہے، جبکہ 3000 ہرٹز سے کم تعدد پر کارکردگی میں کمی آتی ہے۔ کسی بھی دیئے گئے پینل کی کارکردگی سبسٹریٹ، پرجاتیوں اور پہلے بیان کردہ دیگر متغیرات کے مرکب پر بہت زیادہ منحصر ہوتی ہے، اور مختلف جذب پروفائلز حاصل کرتی ہے۔ مائیسیلیم پر مبنی صوتی ڈمپنگ پینلز کو ڈیزائن کرنے کا صنعتی مقام فی الحال موگو جیسی کمپنیوں کے ذریعہ تیار کیا جا رہا ہے، جو اپنے فورسٹا صوتی پینل سسٹم کے ساتھ مارکیٹ کا تعاقب کر رہے ہیں۔ فیشن اور کاسمیٹکس عصری فیشن انڈسٹری کے اندر ماحولیاتی خدشات کو دور کرنے کے لیے زیادہ اخلاقی ذرائع سے حاصل کردہ مواد پر زور دیا گیا ہے۔ ان ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، مائیکورکس اور ایکوویٹو جیسی کمپنیوں نے مختلف موٹائیوں اور ایپلی کیشنز کے چمڑے کے متبادل کے لیے پائیدار مواد تیار کیا ہے۔ ٹیکسٹائل کے علاوہ، مائیسیلیم پر مبنی مواد کو میک اپ ویجز، آئی ماسک اور شیٹ ماسک میں متبادل کے لیے بھی استعمال کیا گیا ہے کیونکہ یہ مواد انتہائی متغیر مکینیکل خصوصیات کا حامل ہے۔ مختلف قسم کے فنگل پرجاتیوں (گنوڈرما ایس پی پی، پیرینیپوریا ایس پی پی، پائکنوپورس ایس پی پی وغیرہ) کے ساتھ مذکورہ مواد بنانے کے لیے بہت سے مختلف عمل استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ )، تاہم عام طور پر ٹیکسٹائل اور دیگر پولیمرک مواد ترقی کے مرحلے، کٹائی کے مرحلے اور مطلوبہ شیٹ کی موٹائی پیدا کرنے کے لیے دبانے کے مرحلے سے اخذ کیے جاتے ہیں، پوسٹ پروسیسنگ کو مخصوص کاموں کے لیے مواد میں فرق کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ حوالہ جات مواد سائنس ویکی پروجیکٹ فنگی